Klimawandel – Klärung der Begriffe

Das Problem

Der von Menschen gemachte („anthropogene“) Klimawandel stellt zum ersten Mal in der Menschheitsgeschichte eine kollektive Bedrohung für sie dar, auf die sie entsprechend, d.h. kollektiv, reagieren müssen und können. Es ist eine Kriegserklärung der missbrauchten Natur an diejenigen, die die Treibhausgase emittieren und Wälder, die sie neutralisieren könnten, abholzen. Die Antwort ist nach dem Pariser Abkommen von 2015, das 197 Staaten unterschrieben haben, die Begrenzung des Anstiegs der Erderwärmung im Vergleich zum vorindustriellen Stand auf „deutlich unter 2°C … bzw. 1,5°C “ zu begrenzen. Die Ziele werden zur Zeit nicht erreicht. Die Emissionen steigen noch (+1°C 2020).

Babylonische Sprachverwirrung

Und das sind die Begriffe, mit denen die Menschheit sich dieser späten Verteidigung der Natur stellt:

Global warming, Klimawandel, Abschmelzen der Eiskappen; fossile Brennstoffe; CO2-, Methan-Ausstoß, regenerative, saubere, nachhaltige, erschöpfbare Energie; Atomenergie; Wärmepumpen; Sonnenkollektoren; Wasserkraft; Energiespeicher; elektrische Energie; Hyperleiter; Fotovoltaik; Gezeiten-, Wasserkraftwerke; Solar-, Windenergie; Intergovernmental Panel on Climate Change (UNO); Klimaschutz; Pariser Klimaschutzabkommen 2015; Übergangsenergien …

Es ist als ob der biblische Gott ein zweites Mal auf die Erde heruntergestiegen wäre, um ein menschliches Projekt durch Verwirrung der Sprachen wegen Größenwahns zu stoppen. So lässt die Bibel in 1. Mose 11, 7 das Volk sagen:

Auf, bauen wir uns eine Stadt und einen Turm mit einer Spitze bis in den Himmel!…. Und der HERR sprach: Auf, steigen wir hinab und verwirren wir dort ihre Sprache, sodass keiner mehr die Sprache des anderen versteht. (Der Turmbau zu Babel)

Diesmal könnten sich weniger gottgleiche Mächte dieses Mittels bedient haben. Die europäische Union folgt Deutschland und Frankreich und erkennt Erdgasverbrennung und Atomspaltung ohne gesicherte Endlagerung als „nachhaltig“ an. Es seien „Übergangsenergien“, die helfen sollen die Neutralität des Energieverbrauchs bis 2050 zu erreichen. China versteht die Ziele relativ und verweist auf seinen Nachholbedarf bei einem pro Kopf Vergleich: 2,1 t pro Jahr in China gegenüber 7,04 t in den USA, 9,8 t in Norwegen und 3,76 t in Deutschland. Ähnlich erging es dem grünen Benzin aus dem Verbrennen von Mais-Öl in Kalifornien, das den Mexikanern den Preis der Tapas vervierfachte. Energiespeicher wie ungebundener Wasserstoff werden zu unerschöpflichen Energiequellen erklärt, als ob der Satz von der Erhaltung der Energie nicht mehr gelte und der künstlich angelegte Hochsee mehr Energie verstromen kann als er zum Hochpumpen benötigt.

Wer ein Tal als Zielort angibt, um den nächsten Gipfel zu erreichen, hat das Ziel aufgegeben.

Die Ordnung der Dinge

Ohne eine „Ordnung der Dinge“ können wir nicht kollektiv handeln. Den Baumstamm können die sieben Zwerge nur transportieren, wenn sie zusammenarbeiten und miteinander kommunizieren. Begriffe sind zudem Heuristiken, die das, was wir tun, verstehbar werden lassen. Sie zu ordnen und für kollektives Handeln verfügbar zu machen ist die vornehmste Aufgabe der Wissenschaft. Doch der ökonomische Druck zur Verwirrung ist zu groß. Jeder benutzte Begriff hat einen Geldwert. Atomkraft zur nachhaltigen Energiequelle zu erklären verspricht Milliardengewinne. Wir müssen von vorne anfangen.

Die handlungsleitende Diskussion um den Klimawandel hat vier Ebenen: Problem, Ziel, Mittel, Quelle.

Klimawandel: Krise und Anpassung an die Natur

Schon beim Zentralbegriff kann die Irrfahrt beginnen. Klimawandel ist nicht das Problem. Das Klima bzw. die Wetterlage haben sich über kurze wie lange Zeiträume historisch ständig gewandelt. Eiszeit und tropische Temperaturen wechselten. Das war kein Problem für „die Natur“. Pflanzen und Tiere haben sich daran durch genetische Veränderungen angepasst. Warum wir jetzt den Klimawandel als Klimakrise empfinden hat mit einem neuartigen menschengemachten Klimawandel zu tun.

Klimawandel ist langfristig kein Problem

Natürliche Phänomene wie den Klimawandel beurteilen wir Menschen nicht objektiv, sondern allein von ihren Auswirkungen auf uns. Dabei gilt das Dogma, dass nicht wir, sondern die Natur sich anzupassen hat. Staudämme, Dünger, Insektenvernichtung, Rodungen, Massentierhaltung, Genmanipulation, Überfischung, Ausrottung, Kernspaltung sind die Kennzeichen von Arroganz oder Ignoranz. Mit dieser Auffassung hat der Mensch vor allem in den letzten 10.000 Jahren, die wir als Blütezeit der Zivilisation feiern, die Natur nachhaltig geschädigt. Aus Sicht der Natur könnte es daher sinnvoll sein, das entgrenzte Menschheitswachstum und deren Besitzergreifung zu beenden. Dabei könnte man sogar besser angepassten Lebewesen Platz einräumen, die sich so wie einst die Ureinwohner (Indigenen) rücksichtsvoller, weniger arrogant, egoistisch oder individualistisch gegenüber der Natur verhalten haben. Das wäre eine Chance, die auch zu einem erneuten Anpassungsprozess der Menschen „zurück zur Natur“  (Rousseau) führen könnte, der das ökologische Gleichgewicht und den „Frieden mit der Natur“ (Guterres 2020) zurückbringt. Der Wandel der Menschen nimmt dann dem Wandel der Natur das Bedrohliche.

Die aktuelle Erderwärmung ist ein kurzfristiges Problem

Doch das bräuchte Zeit so wie bei der letzten Eiszeit. Sie dauerte 100.000 Jahre und endete 11.700 vor der christlichen Zeitrechnung. So viel Zeit zur Anpassung lässt uns der Klimawand heute nicht. Schreitet die Erderwärmung ungebremst fort, so führt 1° C pro Jahr zum Ansteigen des Meeresspiegels um ca. 50 cm. Der Mensch selber hat dies bewirkt. Er bestimmt diesen Klimawandel.  Dämme und Kühlsysteme werden auf Dauer keine Inseln für die Menschen bleiben, die es sich leisten können.

Es geht nicht um Klimawandel, sondern um vom Menschen gemachte und daher auch durch ihn steuerbare kurzfristige Erwärmung.

Die Ursachen sind bekannt

Auch wenn ein US-amerikanischer Präsident dies leugnete, so sind doch 96% aller Wissenschaftler:innen sich darin einig, dass die Erderwärmung mit der Konzentration von Kohlendioxyd (und indirekt auch durch Methan, das zu Kohlendioxid reagiert) in der Atmosphäre zusammenhängt. Kohlendioxyd ist ein Gas, das chemisch vor allem bei Verbrennung durch eine Verbindung eines Kohlenstoffatoms mit zwei Sauerstoffatomen entsteht (C1O2). 32 Mio. Tonnen bzw. 32 Mrd. Kilogramm des Gases werden jährlich vom Menschen in die Atmosphäre entlassen. Anders als das durch Menschen und Tiere bei der Atmung natürlich freigesetzte Kohlendioxyd, den die Pflanzen in der Photosynthese für ihr Wachstum verwenden und damit in Zucker und Sauerstoff zerlegen (Kohlendioxid-Kreislauf), findet das vom Menschen zusätzlich gemachte Gas keine Abnehmer mehr. Es bleibt in der Erdatmosphäre und legt sich zwischen Erde und Sonne. Dadurch hindert es die von der Sonne bewirkten Hitzestrahlen daran, zurück in den Weltraum zu entweichen. Die Erde wird zum Schnellkochtopf.

Umgekehrt führt das zunehmende ökologische Übergewicht der Tiere (Fauna) über die Pflanzen (Flora) dazu, dass die Abbaukapazität schwindet. Auch der geniale Einfall der Natur, abgestorbene Pflanzen in Mooren und Meeren so versiegelt einzulagern, dass das CO2 nicht in die Atmosphäre entweichen kann, hat der Mensch, der Fossilien wie Öl, Erdgas, Stein- und Braunkohle wieder aus Flözen bis zu 1000m herauskratzt und verbrennt, zunichte gemacht.

Wir sollten daher nicht den Klimawandel, sondern die menschengemachte Erderwärmung durch erhöhten Kohlendioxidausstoß bei abnehmender Entsorgung durch Pflanzen zum Problem erklären. Das gibt die sprachliche Schärfe, die der fatalistische Begriff „Klimawandel“ verhindert.

Auch die Mittel zur Abhilfe sind bekannt

Das zusätzliche CO2 entsteht unabänderlich bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, die aus der Erde ausgegraben werden.  Da nur die Kohlenstoffe so in CO2 zurückverwandelt werden können, dass Energie in Form von Hitze frei wird, gibt es hierzu auch keine Alternative, sondern nur Kosmetik. Die Dummheit der Menschen setzt sich hier fort. CO2 – Staubsauger und Wiedereinlagerung des Gases statt des Kohlenstoffs in die Erde verschlingen Forschungsmilliarden.

Allein die Natur hätte hier eine Lösung. Gemeint ist die Fotosynthese bzw. Photovoltaik, die mir schon mein Biologielehrer in der 6. Klasse erklärte, als er uns an Hand eines grünen Blattes das kleinste und effektivste Kraftwerk mit eigenverantwortlicher Entsorgung vorstellte. Die Flora „frisst“ bei Tageslicht im Jahr 440 Mrd. Tonnen, von denen nur die Hälfte nachts wieder entlassen wird. Der Rest wird im Boden eingelagert. Doch dazu braucht man Pflanzen und die müssen wachsen. Kleine Pflanzen (Getreide) absorbieren weniger als große (Buchen). Hohe Wälder über große Flächen sind besser als Parks. Ein Buchenwald von 100 Hektar verbraucht 12t CO2 pro Jahr. Das kann lange dauern. Ca. 90 Jahre bei 50 cm Wachstum pro Jahr brauchen sie. Es fehlen für den Neubewuchs die inzwischen versiegelten Flächen sowie die vertrockneten Böden. Der Klimawandel geht auch hier in die falsche Richtung.

Es gibt für den Menschen nur eine nachhaltige Antwort: weniger verbrennen und mehr verzichten.

Die aktuellen Energieformen müssen ersetzt werden

Will man weniger verbrennen, so muss man den Nutzen dieser Art von Energiegewinnung für den Menschen durch andere Arten der Energiegewinnung ersetzen oder verzichten.

„Im Schweiße deines Angesichts sollst du dein Brot essen“ (1. Mose 3, 19) Wie alle Lebewesen muss der Mensch Arbeit leisten und dabei seine persönliche Energie verbrauchen, um konsumieren zu können. Es gehört zu seinen Erfolgen in der Natur, dass er abstrahieren und damit lernen konnte, stattdessen auch die in der Natur vorhandene Energie zu nutzen. Die Mühle malt das Korn, das Feuer wärmt die Höhle, Wind und Strömung transportieren das Schiff. Vor Erfindung der Dampfmaschine wurde die Primärenergie in Mühlen nur unmittelbar genutzt. Das war wenig. Danach lernte der Mensch die Verschiedenheit der Energieformen, ihre gegenseitige Austauschbarkeit und die unterschiedlichen Nutzungsmöglichkeiten jeder Form anzuwenden.

Die Energie tritt chemisch in der Verbrennung zur Erwärmung (Heizung), zum Schmelzen (Stahl) und zur Herstellung neuer Materialien (Plastik), physikalisch als Strahlung (Sonne) oder Atomenergie (Kernspaltung und -fusion), mechanisch im Bewegungsantrieb (Transport; Maschine), magnetisch (Gezeiten, Strom) und elektrisch als Mittler zwischen allen Energieformen auf.

Die Erhaltung der Energie ist die Basis unserer Energienutzung

Klassifizierungen

Wir wissen, was wir nicht wollen: Primärenergien, deren Gewinnung zur schnellen globalen  Erwärmung führt. Dafür gibt es eine Reihe von Sammelbezeichnungen, die eher verwirren als den Weg weisen.

„Nachhaltige“ Energien

Nachhaltigkeit ist ein Handlungsprinzip für eine langfristige Ressourcen-Nutzung, bei dem die natürliche Regenerationsfähigkeit der beteiligten Systeme gewahrt ist. Es ist wohl der am meisten missbrauchte Begriff in der Klimadiskussion. Prinzip 13 der 17 UN-Nachhaltigkeitsprinzipien (SDGS), denen sich der deutsche Nachhaltigkeitsrat anschließt, erklärt den Kampf gegen den Klimawandel apodiktisch zu einem der Nachhaltigkeitsziele: „Take urgent action to combat climate change and its impacts“. Nachhaltigkeit (Sustainability) erklärt nichts, sondern wird begrifflich vorausgesetzt.

Das ist letztlich nicht schädlich, weil Einigkeit darüber herrscht, dass der Klimawandel unerwünscht ist. Dass Bananen in Grönland wachsen könnten, gehört zu den Nebelhandgranaten der Diskussion. Wie Nachhaltigkeit zu erreichen ist, entscheidet sich im Detail. Die Entwicklung der Umwelt kann nur insgesamt nachhaltig oder schädlich sein. Man kann sie aber nur in Einzelschritten erreichen. Ziff. 13 verlangt von der menschlichen Energieerzeugung die Entgiftung der Atmosphäre. (s.u.)

Erneuerbare/regenerative Energien

Den Begriff der erneuerbaren Energien liebt der Gesetzgeber, weil er politisch nutzbar ist. Besondere Verwirrung schaffte der EU-Gesetzgeber mit der “Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2009“. Erneuerbar soll hier ein Kriterium der Nachhaltigkeit sein. Der Titel der deutschen Umsetzung in der  „Biokraftstoff-Nachhaltigkeitsverordnung“ bestätigt dies.  Erneuerbar ist ein betriebswirtschaftliches Ziel des kostensparenden Umgangs mit Ressourcen und hat mit Nachhaltigkeit nichts zu tun. So ist das Anpflanzen von Pappeln gegenüber Buchen, von Feld gegenüber Wald sicherlich nach Abholzung oder Ernte schneller erneuerbar nicht aber nachhaltiger. Warum die Verbrennung von Mais in der Form des Bio-Methan nachhaltiger sein soll als von Erdöl in der Form von Diesel ist nicht vermittelbar. Vergleicht man dies mit den anderen UN-Nachhaltigkeitsprinzipien so fällt zudem auf, dass das Wort „nachhaltig“ fast überall vorkommt, nicht aber beim Klimawandel, da der Klimawandel gerade nicht nachhaltig erzielt werden soll, sondern gänzlich unerwünscht ist.

Neben der Grillkohlenverbrennung könnte sonst auch die Verstromung der Kernspaltung als nachhaltig gelten. Das ist nicht Schuld des Begriffs. Nachhaltiges Wirtschaften umfasst auch die Vermeidung der Freisetzung von giftigen Gasen wie CO2. Es ist nur ein wenig aussagekräftiges Ziel in einem Bereich, wo wir konkreter sein können.

Saubere Energien

Ebenso fragwürdig ist der Begriff der sauberen Energien. Wer im Ruhrgebiet aufgewachsen ist verbindet mit Kohle den Schmutz, der sich bei bestimmten Windrichtungen auf der aufgehängten Wäsche ablagerte und sich bei den Bergleuten nicht nur am Körper, sondern auch in der Lunge (Silikose) ablagerte. Wir erleben dies noch heute, wenn die Kinder mit dem Finger durch das Kerzenlicht streichen oder der Diesel ohne Filter seinen Rus in die Luft entlässt. Den Dieselskandal hatte sofort jeder begriffen, den Benzinskandal nicht. Nachdem lange vor der grünen Welle Erdöl und Erdgas die Kohleheizung verdrängten, wurde es in der Tat sauberer. Das liegt daran, dass CO2 , der eigentliche Verbrennungs“schmutz“, so geruchlos und farblos wie  Wasserstoff ist. „Sauberer“ kann dieses Ergebnis der Verbrennung nicht sein.

Giftige Energien

Das wesentliche Element der Nachhaltigkeit der Nutzung von Energieressourcen ist die Vergiftung. Wir kennen dies vom anderen Verbrennungsprodukt, dem Kohlenmonoxyd. Es verursacht beim Menschen eine Monoxyd-Vergiftung, die in den Selbstmorden mit Autoabgasen zu Tage tritt. Zwar wird Gift (Toxikum) wissenschaftlich nur  auf den menschlichen Organismus bezogen, wenn es ihn schädigt. Warum sollte aber nicht auch das schädigende Eindringen in die Mechanismen der Natur als Gift bezeichnet werden? Wir kennen bereits die „vergiftete Atmosphäre“ beim Gespräch, die seit der Antike bekannte „Brunnenvergiftung“ und andere als „Gift für“ bezeichnete indirekte Schädigungen.

Die Gewinnung, Nutzung, Lagerung oder der Transport von Energie in ihrer jeweils gewählten Form ist für die beteiligten Systeme nicht nachhaltig, wenn der dazu notwendig Prozess schädliche irreversible Veränderungen in der Umwelt bewirkt. (Vergiftung)

Energieformen

Verbrennungsenergie

Energie die durch Verbrennungsprozesse gewonnen wird, setzt ein Gift frei, das zur menschengemachten kurzfristigen Erderwärmung oder anderen irreversiblen Schäden führt.  Jeder Prozess, bei dem Kohlenwasserstoff verbrannt und Kohlendioxid entsteht ist eine Vergiftung, soweit die erreichten Mengen weder natürlich noch künstlich kompensierbar sind. Vergleichsmaßstab  ist bei der Pflanzenzucht zur Energiegewinnung nicht die Wiederbepflanzung nach der Ernte, sondern die Situation ohne Ernte. Die Giftproduktion gilt zur Zeit für jegliche Verbrennung organischer Kohlenwasserstoffe, gleichgültig ob sie als Kohle, Erdgas, Öl in fossiler, als Methan oder als Holz, Mais, Raps oder anderem Getreide in nicht fossiler Form vorliegen.

  • Fossile Brennstoffe

Fossilis (lat.) bedeutet „ausgegraben“. Gemeint sind Pflanzen, die zumeist unter der Erde durch Druck oder chemische Prozesse als Erdöl (Algen), Steinkohle (Pflanzen), Erdgas (Kleinstlebewesen), Torf (Holz, Pflanzen), Braunkohle (wie Steinkohle) und Methanhydrate eingelagert sind und vom Menschen erst entdeckt wurden, als das Bauholz für Kriegsschiffe und das Brennholz knapp wurde.

  • Pflanzliche Brennstoffe/Biomasse

Das Verbrennen von Holz ist auch heute noch ein relevanter Faktor bei der Produktion von Kohlendioxid. Granuliertes Brennholz wird in Peletts Öfen und offenen Kaminen verbrannt oder zu Grillkohle verarbeitet.  Auch wo Raps als Öl („Rapsoila“) oder Biodiesel (Rapsmethylester), Weizen als Bioethanol und Mais zu Biomethan verarbeitet wird, findet man bei den Propheten des Klimawandels eine unverständlich wohlwollende Sonderbehandlung.

  • Atomspaltung (ab Thorium 90; Uran)

Die Kernspaltung setzt Substanzen frei, die für Mensch und Natur extrem schädliche Wirkungen haben. Es geht um hochradioaktive Abfälle, die mit ihrer Strahlung alle anderen Elemente, auf die sie ungeschützt treffen, selber radioaktiv machen. Tschernobyl und Fukushima haben gezeigt, dass dies im Extremfall nicht beherrschbar ist.  Auch die Lagerung hilft nicht, da das hochgiftige Plutonium erst in 24.000 Jahren zerfällt.  8000 m3 warten in Europa in Zwischenlagern auf eine Endlagerungsmöglichkeit, die auf 1 Mio. Jahre ausgelegt sein muss.

Ökologische Energien

Wasser, Wind, Sonne und Geothermie (Erdwärme) enthalten Energie, die im ökologischen Kreislauf ständig neu gebildet und ohne Rückstände genutzt wird. Die Prozesse sind ungiftig. Bezeichnet man sie als regenerativ, so ist dies nicht nur sprachlich falsch. Die verbrauchte Energie regeneriert sich nicht, sondern wird nur transformiert. Wird das nicht klar, so schleichen sich giftige Energien wie die Verbrennung von Biomasse in die Präventionsdiskussion ein.

An den Energien aus Wasser, Wind und Sonne hat der Mensch von je her partizipiert. Wasser- und Windmühlen sind die ältesten Energiequellen nach der Sonne, die auch ohne menschliches Zutun wärmt und erhellt. Das Problem aber ist, dass auch sie Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft haben und zudem stetig sind, während der Mensch die Energie entsprechend dem Nacht/Tag sowie dem Rhythmus der Jahreszeiten unstetig abrufen möchte. Weltumspannende Netze, die das wie im Internet ausgleichen könnten gibt es noch nicht. Eine Stromspeicherung steckt ebenfalls erst in den Anfängen.

  • Wasserkraft

Wasserkraft entsteht, wenn das Wasser im Kreislauf von Verdunstung und Regen durch die natürliche Schwerkraft eingefangen in Flüssen ins Tal oder zum Meer fließt. Dabei können Engstellen wie Wasserfälle (Niagara Fälle) oder Staumauern die Wasserkraft in Turbinen leiten und damit Strom erzeugen.  Die andere weniger gebräuchliche Art sind Gezeitenkraftwerke, die etwa in Holland auf- und ablaufende Tide nutzen. Länder mit hohen Bergen wie Norwegen decken mit Wasserkraft 90% ihres Energiebedarf, die USA 6,73% und das eher durch Ebenen bestimmte Deutschland  4,4%. Weltweit sind es 16,02% der Stromversorgung. Das Potenzial ist begrenzt. Die bauliche Umgestaltung der Natur hat oft auch zerstörerische Funktionen wie jüngst am Nil, wo Äthiopien dem Sudan und Ägypten das Wasser abgräbt. Sein Ausbau ist nicht ohne unerwünschte Auswirkungen. Eine direkte Anwendung wie bei Verbrennung ist nicht denkbar.

  • Windkraft

Windkraft deckt zur Zeit weltweit 5,9% der elektrischen Stromerzeugung ab. Das Problem ist der Flächenverbrauch. 1800 Quadratkilometer Fläche sind durch die 29.000 Windkrafträder in Deutschland mit Beschlag belegt. Wie weit das bis auf 13,9% des Staatsgebietes ausbaufähig ist, bleibt offen.

  • Geo-Therme

Die Nutzung der Erdwärme hat nur geringes Potenzial. Die notwendigen Bohrungen haben unbekannte Auswirkungen auf die Umwelt. Es sind maximal invasive Lückentechnologien mit toxischen Auswirkungen, die die fossilen Energien nicht ersetzen können.

Schlüsselenergien

Die Energiewende von den giftigen zu den ökologischen Energieformen, die vorhandene Formen nutzt, sie dann in unschädlichen Formen transportiert und lagert, um sie dem Menschen dort und dann bereit zu stellen, wo und wann er sie braucht, sind die Wärmestahlen der Sonne als Primärenergie, die physikalische Elektroenergie, die den Transport und die beliebige Wandlung der Primärenergien in Nutzenergien organisiert und die im Wasserstoffatom enthaltene chemische Energie, die vor allem die Zwischenlagerung und teilweise den Transport übernehmen kann.

Die ökologische Lösung der Energiekrise beruht daher auf einem mehrgliedrigen Verwandlungskonzept zwischen einer Primärenergie und zwei vom Menschen zu produzierenden Zwischenformen von Energien, die in der Natur praktisch nicht vorkommen.

Sonnenenergie

Die Sonnenenergie, die zu 70% aus der Strahlung der Sonne besteht, die von der Erde als Wärme absorbiert wird, ist die Mutter aller Energiequellen. Sie bestimmt den Kreislauf zwischen Wolkenbildung und Regen (Wasserkraft), die Wärme für alles Leben, mit der Photosynthese das Wachstum der Pflanzen und deren CO2-Kreislauf. Mit der Strahlung wandeln sich Sauerstoff-Atome (O) zum lebenswichtigen Schutzgas O3. Das Sonnenlicht erhellt den Alltag. Fängt man die Sonnenstrahlung mit Sonnenkollektoren konzentriert auf, so entsteht Wärme ohne Gifte, mit der sich Stein wie Wasser erhitzen lassen. Der Mensch weiß instinktiv von dieser Bedeutung. Alle Religionen verehrten einen Sonnengott. Der Sonntag war in der christlich-jüdischen Religion der wichtigste Tag der Woche und verpflichtet als Tag des Herrn (ital. domenica) bis heute zur Ruhe. Zudem ist die Sonnenenergie aus Sicht der Erde unerschöpflich. Die Sonne ist 330.000 mal größer als die Erde und schickt pro Sekunde das 20.000-Fache dessen zur Erde, was wir seit Beginn der Industrialisierung an Energie verbraucht haben. Als Fusionsreaktor ist ihre Energieleistung unerschöpflich. Die gesamte auf die Erdoberfläche auftreffende Energiemenge der Sonne ist mehr als fünftausend Mal größer als der Energiebedarf der Menschheit. Letztlich wird die überschießende Energie der Sonne in Form von reflektiertem Licht und Wärmestrahlung wieder an den Weltraum abgegeben.

Die sonnenintensivsten Regionen sind die Wüsten. Sie bedecken ca. 20% der Erdoberfläche und decken damit mehr als 1000mal den Energiebedarf der Menschheit, wenn man sie nutzen würde. (von 510 Mio. Quadratkilometern der Erdoberfläche liegen 70% im Meer, 10% sind bewohntes Land, 20% Wüste. Die Sahara ist z.B. 8,7 Mio. qkm groß; Gobi 2,3 Mio.; die Wüsten in Australien 1,4 Mio., in  Arabien 1,3 Mio.. Die Kalahari umfasst 0,9 Mio. qkm. Allein die Sahara könnte 2000 mal mehr als den Weltstromverbrauch decken. Die bestehenden Technologien reichen dafür aus, nicht aber der politische Wille der Staatengemeinschaft.

Allein die Sonnenenergie erfüllt alle Anforderungen an Primärenergie.

Elektrische Energie

Elektroenergie hat die beste Nutzbarkeit für die Menschen. Sie ist sauber und rückstandsfrei, leicht transportierbar, schnell und dezentral verfügbar. Allein sie kommt in der Natur kaum bzw. wenig abrufbar vor. Ein Blitz ist eine imposante Erscheinung, enthält aber nur 280 kWh (= Verbrennung von 31 l Benzin) Energie. Natürliche Elektroenergie ist kurzfristig, unberechenbar und letztlich unwirtschaftlich. Die Stromschläge eines Zitteraals wirken durch die Konzentration, nicht durch die Dauer. Als Nutzenergie ist Elektrizität unmittelbar nur im Magneten brauchbar. Dafür ist sie aber die zentrale Wandlungsform aller Primärenergien in verschiedene Nutzenergien.

Alle Energien der Erde bilden ein geschlossenes System. Dazu gehört auch die Materie. Nach der Formel Albert Einsteins ist Energie = Masse mal Beschleunigung (E = mc2). Wir nutzen die Umwandlung in Kernspaltung und Kernfusion. Der Satz von der Erhaltung der Energie bei Formwechsel führt dazu, dass die gebrauchte Form der Energie wie im Kohlekraftwerk aus der Umwandlung einer anderen Form und nicht primär entsteht.

In einem Kohlekraftwerk wird zunächst die chemische Energie der Kohle durch Verbrennung in Wärme umgesetzt und auf Wasserdampf übertragen. Turbinen wandeln die Wärme des Dampfs in mechanische Energie um und treiben wiederum Generatoren an, die die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln. (Wikipedia)

Man kann dies weiterspinnen, indem man die weiteren Wandlungen der elektrischen Energie in Wärme (Widerstand des Leiters), Licht (Glühen), Bewegung (Elektromagnetismus) und Elektrolyse (Akkumulator) verfolgt. Fällt der Strom aus (black-out), so wird man über die Nutzenergien belehrt.

Elektrizität ist der universelle Makler zwischen den Formen der Primärenergie und der Nutzenergie.  Ohne ihre Transformationsleistung kann die globale Erwärmung nicht verhindert werden.

Wasserstoff

Wasserstoff ist das chemische Element mit der geringsten atomaren Masse. (H1) Es verbindet sich mit zwei Sauerstoffatomen (O2) zu Wasser und setzt dabei Energie frei. Jugendliche lernen dies im Chemieunterricht an Hand des Knallgas-Experimentes, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Knall zu Wasser reagiert. Damit ähnelt es dem Benzin oder Diesel. Die dort gewonnen Erkenntnisse der Umwandlung von fossilen Brennstoffen in Bewegungs- oder Heizenergie können einschließlich der dabei entstehenden Gefahren der unkontrollierten Explosion auf den Wasserstoff übertragen werden. Im Wasserstoffmotor wird daher auch die Technologie des Otto- oder Dieselmotors verwendet. Der Wirkungsgrad zu Benzin und Diesel ist ähnlich. Damit eignet sich der Wasserstoff auch zum Antrieb von Turbinen, die der Elektrizitätsgewinnung dienen.

Selbst der Laie erkennt, dass Wasserstoff das ideale Mittel für eine ökologische Energienutzung darstellt. Man braucht neben den technischen Einrichtungen zur Erzielung der kontrollierten Knallgaseffekte nur Wasserstoff und Sauerstoff. Beides kommt auf der Erde nur in extrem geringen Mengen getrennt vor. Dafür sind die Gase aber in den 1,386 Milliarden km³ Wasser gebunden, das in den Weltmeeren, die 2/3 der Erdoberfläche bedecken, liegt.

Dieses Wasser muss nun in dem Elektrolyseverfahren getrennt werden. Dazu wird Gleichstrom benötigt, der in Anode und Kathode aufgeteilt ähnlich wie bei der Autobatterie das Wasser in seine chemischen Elemente trennt. Man braucht also elektrische Energie um Wasserstoff zu produzieren, der dann u.U. wieder in elektrische Energie umgewandelt wird. Wird dieser Strom aber unökologisch etwa über Verbrennungsprozesse produziert, dann hat man dies nur oberflächlich weiß gewaschen. Ökologisch sauberer Wasserstoff wird daher als „grüner“ Wasserstoff bezeichnet.

Die Vergiftung kann noch in einem anderen Stadium erfolgen. Wasserstoff ist auch in Kohlenwasserstoffverbindungen gespeichert. Auch hier kann man trennen. Doch trennt man ihn aus dem Methan statt aus Wasser, hat man Wasserstoff und Kohlendioxid hergestellt. Da dessen Herstellung billiger ist und der Giftausstoß nicht mit Kosten belegt wird, die das ausgleichen, wird er industriell bevorzugt. Dem Wasserstoff an der Zapfsäule sieht man es nicht an, dem Strom aus der Steckdose auch nicht, es sein denn die Herstellung ist dokumentiert.

600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff (rd. 30 Mio. t), die pro Jahr hergestellt werden, sagen für sich daher noch wenig aus. Das Problem, dass der Wasserstoff selber giftig hergestellt wird, löst sich erst, wenn die Kostenstruktur verändert ist: die Herstellung von grünem Wasserstoff muss relativ billiger sein als Energie aus fossilen Energien.

Wirtschaftlichkeit

Die Diskussion alternativer Energien ist überschattet von der Ungleichheit der Bedingungen von Produktion und Konsum. Giftige Energien wie Atomkraft, Braunkohle oder Erdgas erscheinen im Kontext marktwirtschaftlichen Wettbewerbs billiger als die Schlüsselenergien. Das marktwirtschaftliche System orientiert Konsumenten wie Arbeitnehmer bei privaten Einnahmen wie Ausgaben bis hin zu öffentlichen Budgets auf Billigkeit. Sie ist negativ auch als Schnäppchen-Mentalität bekannt. So wichtig der Markt bleibt, um unter verschiedenen Möglichkeiten das langfristig effizienteste Mittel oder Verfahren bestimmt, so wichtig ist es aber auch, dass die Effizienz der Umsetzung nicht das Ziel selber verändert.

Billig ist immer nur relativ gut. Kurzfristig billig kann zudem langfristig teuer sein. Fallen Vergiftung und Nutzen örtlich wie zeitlich auseinander, so entscheidet der Gesamtnutzen.

Lebensqualität

Bei der Produktion von elektrischem Strom aus Sonnenenergie sowie dessen Transport und Lagerung m+üssen der Nutzen größer sein als die Kosten. Das DIW schätzte im Jahr 2004, dass bis 2050 die Schäden durch den ungebremsten Klimawandel 177 Billionen Euro kosten könnten. Bei einem gleichbleibenden Welt-Bruttoinlandsprodukt von aktuell jährlich ca. 78 Bio. Euro würde diese bedeuten, dass 7,6% aller Güter und Dienstleistungen für ökologische Reparaturen verwandt werden müssten.

Doch die Rechnungen sind irreführend. Der Nutzen der Klima-Stabilität und damit auch der Schaden des Klimawandels sind unendlich groß, wenn sie gegen unbezahlbare Werte wie Leben, Gesundheit, Frieden, Würde und Wohlergehen aufgewogen werden. Die Annahme, dass die Kosten der Vergiftung der Erde in Geld darstellbar sind, beruht darauf, dass in der Perspektive eines Investors auf seiner Bergfestung oder versteckt hinter seiner juristischen Person eine Investition unterlassen wird, wenn sie einen Geldverlust hervorbringt auch wenn dieser für die Menschen ein Gewinn wäre. Die Schäden sind dann profitabler als ihre Prävention oder Reparatur. Dies führt zum Vogel-Strauß-Verhalten nach Beginn der Industrialisierung. Das hätte man seit langem berücksichtigen können. Bereits 1824 beschrieb Joseph Fourier den Treibhauseffekt:

“So steigt die Temperatur durch das Dazwischentreten der Atmosphäre, weil die Wärme in Form von Licht ungehindert in die Luft eindringt – aber dann daran gehindert wird, wieder zurückzukehren, nachdem sie in Wärme umgewandelt wurde.”

40 Jahre später beschreiben Foot und Tyndall dies am Beispiel von Menschengemachtem CO2. Messungen in der Arktis haben dies immer wieder bestätigt.

Das Gewinnprinzip des Kapitalismus war und ist unschlagbar, wo es um den Wettbewerb für Effizienz und Innovation bei geldwerten Gütern und Dienstleistungen geht. Es hat aber bei ihrem Erhalt bzw. der Erweiterung des Nutzens öffentlicher Güter versagt. Sie wurden zunächst dem Wirtschaftskreislauf entzogen und dem Staat zugeordnet, blieben ohne Bepreisung. Ihr Verbrauch wie die Produktion giftiger Stoffe war umsonst. Man verweigerte ihnen den Schutz, den der Staat mit seiner Eigentumsgarantie an Sachen und Rechten dem einzelnen Bürger ob als Konsument oder Kapitalist gewährt hat.

Bepreisung von Verschmutzungsrechten im Emissionshandel der EU für CO2 (EU-ETS) macht die Vergiftung seit 2005 marktgängig. Sie ist laut Umweltbundesamt „das zentrale europäische Klimaschutzinstrument.“ Doch wer legt wie bei der Aktie den Einstandspreis fest? Wer bestimmt die Obergrenze. Die aktuelle Bilanz zeigt, dass politisch gesetzte Preise zu Monopolpreisen tendieren. Wer am meisten vergiftet, erhält die größten Vergiftungsrechte. Das Umweltbundesamt stellt fest:

„Seit 2008 (hat sich) eine große Menge überschüssiger Emissionsberechtigungen im EU-ETS angesammelt. Diese Überschüsse haben wesentlich zu dem zwischen 2011 und 2017 beobachtbaren Preisverfall für Emissionsberechtigungen beigetragen. Seit Mitte 2017 sind die Preise in Folge der letzten Reform des EU-ETS wieder deutlich gestiegen. Mitte 2021 lag der Preis bei rund 55 Euro“  („pro Tonne Kohlendioxid-Äquivalent“).

Es ist daher nicht nur irreführend, sondern es führt auch in die Irre, wenn man mit der geldorientierten Kosten-Nutzen-Analyse das messen will, was wir auch individuell als „Lebensqualität“ beanspruchen. In ihren Patientenverfügungen verlangen immer mehr Menschen, dass der Arzt „lebensverlängernde Maßnahmen“ beendet, wenn damit keine Lebensqualität mehr verbunden ist. Lebensqualität ist wie der Begriff sagt nicht quantifizierbar. Die Qualität der Umwelt kann ich nicht am Ausstoß von Gasen messen. Sie muss in vielen kleinen Schritten definiert werden.

Mit den Klimazielen ist die Menschheit diesem Denken entscheidend näher gekommen. Die Klimaziele lassen sich nicht einpreisen. Der Temperaturanstieg lässt sich dagegen überall in der Welt messen. Seine Folgen sind vorhersehbar. Es ist daher wie das Expertenteam des Weltklimarates (IPCC) deutlich macht eine Aufgabe der Naturwissenschaft, diese Ziele festzulegen und die Auswirkungen zu überprüfen. Politiker und Ökonomen sind zu Recht in der Minderheit.

Effizienz

Die Fortschritte in der Produktivität eines Kooperationsraumes (Wirtschaftszone) hängen von seiner Größe ab. Das Gesetz der großen Zahl (economies of scale) favorisiert Arbeitsteilung, effektivere Nutzung der Produktionsmittel, Auslastung und das Lernen aus Wiederholungen. Dieser Rationalisierungsdruck trifft auch die Nutzung der Energien. Sie können im Rahmen der Globalisierung effektiv nicht dort produziert werden, wo und wann sie konsumiert werden sollen.

Der Mensch braucht die Energie als Nutzenergie. Sie soll von seinen körperlichen Kräften unabhängig Bewegung, Beleuchtung, Wärme/Kälte, Wellen, chemische Prozesse etc. betreiben. Sieht man Wirtschaft als Kooperation („Zusammen-Arbeit“), so wächst sie vor allem dadurch,  dass diese Arbeit von der körperlichen Anstrengung bis hin zur künstlichen Intelligenz (KI) durch Einbeziehung von Nutzenergie produktiver gestaltet wird. Dabei hat die allmähliche Überschreitung der Schwelle unmittelbarer Nutzung hin zur mittelbaren Nutzung von externer Energie den Fortschritt revolutioniert.

Die unmittelbaren Nutzung der Primärenergie, bei der Wind das Segelschiff antreibt und der Verbrennungsprozess im Feuer zum Garen von Speisen, zur Erwärmung der Behausung und zur Lichterzeugung benutzt wird, ist nicht effizient.  Die Primärenergien müssen so in Nutzenergie verwandelt werden, dass sie qualitativ und quantitativ dem Nutzerbedürfnis entsprechen und zeitlich und örtlich vom Menschen bestimmt werden können. Dies begann mit Windrädern, Wassermühlen, Spiegelreflektion, Segelschiffen oder Katapulten. Der Durchbruch kam erst mit der Einsicht, dass man Energieformen ineinander verwandeln kann. Die Dampfmaschine löste das Pferd als Mobilitätshilfe ab. Das Feuer trieb den Zug an, schmolz das Eisen etc. Mit Computer und Internet ist zudem die Organisation kollektiven Handelns entgrenzt worden. Doch werden die Möglichkeiten genutzt?

Frieden

Es scheint, dass der Krieg immer noch die ertragreichste Form der Nutzung aller Energien in allen Formen ist. Eine konzentrierte effektive Produktion von Primärenergien erfordert bei höchstmöglicher Zusammenarbeit der Menschen die Zentralisation und Akkumulation von Sach- wie Finanzkapital. Das Transportsystem in Röhren oder LNG-Speichermedien ist verletzlich, die Zerstörung zentraler Lager leicht zu bewerkstelligen. Man wird wie das 21. Jahrhundert zeigt Kriege nicht vorher ausrotten können. Doch das ist auch nicht nötig. Der Krieg lässt sich eingrenzen. Die Haager Landkriegsordnung von 1899 regelt zwar vornehmlich die Art der Kriegführung. Zeigt aber, dass auch Kriege regelbar sind. Art. 22 Abs.1 S.1 des Wiener Übereinkommen über diplomatische Beziehungen (WÜD) stellt fest: „Die Räumlichkeiten der Mission sind unverletzlich“. Nach den Haager Abkommen vermittelt auch die nachhaltige Erklärung der Neutralität in einem Kriegsfall Schutz vor der Einbeziehung. Schließlich erlaubt die UN-Charta die Unterstellung eines Gebietes unter die UN-Verwaltung (UN-Mandat). Ein Vorbild könnte auch der Antarktis-Vertrag von 1959 sein. Er schuf im Marie-Byrd-Land das größte „Niemandsland“ der Erde in ähnlicher Absicht, wie es auch ein Wüstenterritorium zur globalen Energieproduktion beanspruchen würde. Für den Antarktisvertrag gilt:

Ziele des Vertrages sind es, das ökologische Gleichgewicht in der Antarktis zu wahren, die Antarktis für friedliche Zwecke zu nutzen, die internationale Kooperation zu fördern und die wissenschaftliche Erforschung zu unterstützen. Militärische Übungen und Operationen sind deshalb ebenso untersagt wie der Abbau von Bodenschätzen.

Der beste Schutz aber wird eine gerechte Ordnung zur Verteilung der Energien sein. Gelingt es am Beispiel der ökologischen Energieenklaven den Vorteil für alle spürbar und sichtbar zu machen, dann würden damit auch internationale Systeme etwa zum Schutz des Regenwaldes, der Artenvielfalt und Naturwunder profitieren, auf die dieses Modell ebenfalls anwendbar wäre.

Das Modell „Desertec“

Während Edison seine Glühlampe noch alleine entwickelte und der ökologisch orientierte Hausbesitzer die Sonnenkollektoren auf seinem Dach selber finanzieren kann, lohnt sich die Gewinnung der Sonnenenergie erst in großem Maßstab. Dies erkundet das bisher allein politisch etwa durch Auszug von Großunternehmen wie Siemens blockierte Unternehmen Desertec, das immerhin ein technisches Konzept vorgelegt hat.

Es soll mit großen Spiegeln in den Wüsten der arabisch-sprachigen Länder Nordafrikas (MENA) das Sonnenlicht auf entsalztes Wasser konzentrieren, das dadurch verdampft und wie schon in fossil getriebenen Kraftwerken Turbinen zur Stromerzeugung antreiben. Zum Transport soll die verlustarme Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) seit Dezember 2021 aber vornehmlich die Umwandlung in Wasserstoff genutzt werden. 0,3% der bereitstehenden Fläche würde für die Versorgung ausreichen.

Die industriell gedachte Dii GmbH, in der sich wichtige Großunternehmen beteiligten, hat Ende 2014 nur noch drei Großgesellschafter und machte damit deutlich, dass das Prinzip des maximalen Geldgewinns für Entwicklungen, die allen zugutekommen, wenig geeignet ist. Der Rest der Unternehmung wird in Form einer Stiftung fortgeführt, die zumeist staatlich finanziert Szenarien für die Zukunft entwirft. Dabei wäre die Zeit für eine Praxisphase reif, bei der nicht die Ölländer, sondern die UN-Gemeinschaft die Organisation übernimmt.

Dabei werden dann Teile einer Wüstenregion in Reichweite von Meeren mit Sonnenkollektoren bzw. Parabolrinnenkraftwerken bedeckt. Ein Teil des dadurch erzeugten Stroms dient der Selbstversorgung und hilft bei der Entsalzung von Meereswasser mit osmotischen Filtern. Das Wasser dient dazu, im Schatten der Paneelen die Wüste urbar zu machen und lokale Interessen einzubeziehen. Außerdem wird damit Wasserstoff produziert, der über Erdgas- und Ölleitungen verteilt oder aber auf Flüssiggas heruntergekühlt als LNG – Liquified Natural Gas in Hochdruckbehältern verschifft wird. Statt Preisen werden Beiträge  zu den Kosten der Entwicklung festgelegt. Abnehmer von Wasserstoff sind die Elektrizitätswerke, die ihn in Turbinen in Elektrizität umwandeln und für den Gebrauch über ihre Netze bereitstellen.

Man schätzt am Beispiel der von deutschen Großunternehmen und den Golfstaaten 2009 gestarteten Initiative Desertec, dass der Bau riesiger Parabolrinnenkraftwerke in den Wüsten 400 Milliarden Euro kosten. Nach zehn Jahren soll der erste Strom fließen und 15% des Energiebedarfs Europas abdecken.

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