Die erste dieser Krisen ist der Klimawandel, eine globale Krise, die auf fast jeden Bereich der Politik Druck ausübt. Der Klimawandel wird nur selten akut, betrifft aber als globale Krise fast jeden Aspekt der Politk. Wir könnten uns an den Wandel anpassen, mit höheren Spundwänden gegen Sturmfluten, einer Veränderten Ackerfolge und besseren Bewässerungssystemen gegen ausbleibenden Regen und einer Fülle anderer Maßnahmen. Es muss aber passieren. Der Klimawandel ist darüber hinaus keine neue Entdeckung, die ersten Berechnungen stammen aus den siebziger Jahren, das IPCC wurde bereits Ende der achtziger Jahren gegründet.

Dazu kommt eine Energiekrise, „Peak Oil,“ das Ende des billigen Öls. Vor zehn Jahren kam das meiste Öl aus Feldern die einfach zu fördern sind, heute wird begonnen Ölsande und Tiefsee-Öl zu fördern, die weniger Ertrag für die eingesetzte Energie und die eingesetzte Arbeitskraft bieten. Daraus entsteht eine Krise, weil ein immer größerer Teil der globalen Wirtschaft auf die Energiegewinnung verwendet werden muss. Es kann also weniger Produziert werden. Das uns eines Tages das Öl ausgeht ist auch nicht weiter überraschend, die ersten Vorhersagen gab es in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts.

Diese beiden Probleme, die Ölkrise und die globale Erwärmung, bereiten zusammen den Boden für eine Nahrungsmittelkrise. Auf der einen Seite sorgt der Klimawandel dafür, dass es andere Temperaturen und mehr oder weniger Regen gibt. Die Bauern müssen sich an die neuen Bedingungen anpassen. Auf der anderen Seite verschlingen Trecker, Kunstdünger und der Transport von Lebensmitteln enorme Mengen Öl. Schätzungen gehen davon aus, dass bis zu 26 Kalorien aus Öl gewonnen werden müssen um eine Kalorie Rindfleisch zu erzeugen. Die gemeinsame Folge dieser beiden Probleme ist daher, dass es weniger Nahrungsmittel zu verteilen gibt. Sie werden teurer, mit allen Problemen die im Moment im arabischen Raum zu besichtigen sind.

Zu diesem Komplex der Umweltprobleme im weiteren Sinne, die durchaus schon länger bekannt sind – es gibt seit dreißig Jahren sogar eine Partei die sich darum kümmert, gibt es natürlich auch noch eine Fülle von weiteren Katastrophen, wie die Überfischung der Meere.

Dazu kommt der demographische Wandel, der in den nächsten zehn Jahren bedeutet, dass Rentner einen höheren Anteil an der Bevölkerung haben. Finanziell bedeutet der demographische Wandel entweder sinkende Renten oder höhere Rentenbeiträge. Außerdem muss sich die Gesellschaft einem höheren Anteil von Rentner und weniger Kindern anpassen. Es werden mehr Altenpfleger und Ärzte gebraucht, aber weniger Lehrer. Der demographische Wandel ist auch keine neue Beobachtung, sondern er wurde bereits in den achtziger Jahren diskutiert.

Das sind Beispiele die die Volkswirtschaft deutlich belasten werden, von denen wir wissen, dass sie mit hoher Sicherheit akut werden und die seit langer Zeit bekannt sind. Man sollte aber die Geschichte nicht mit einem Mangel an Phantasie beleidigen, es gibt, wahrscheinlich, „Unknown-Unknowns.“ Entwicklungen, die heute nicht bekannt sind, die aber wichtig werden. Ein Beispiel könnten 3D Drucker sein, eine Technologie die heute ihr Potential erahnen lässt. Ein Szenario wäre, dass in zehn Jahren 3D Drucker in jedem Haushalt stehen und nur noch komplexe, technische Geräte und „Tinte“ gekauft werden. In einem solchen Szenario können viele Firmen ihre Produkte nicht mehr verkaufen. Zumindest legt das Schicksal der Musikindustrie den Schluß nahe, dass Märkte es nicht verzeihen wenn die Produktionsmittel in jedem Kinderzimmer stehen.

Die Politische Klasse hat auf die Herausforderungen nur sehr unzureichend reagiert. Das nicht aus einem Mangel an wissen, sondern aus einem Mangel an Mut. Stattdessen hat die Politik dieser List noch eine schwere Wirtschaftskrise hinzugefügt. Sie hat die Banken solange dereguliert und darüber hinaus Aktienmärkte mit „Volksaktien“ und Riester-Renten aufgeblasen, bis es eine schwere Bankenkrise gab, 2008. Danach hat sie aus einem eigentlich kleinen Problem, Griechenland – ca. 3% des BIP der Eurozone, einen Flächenbrand entstehen lassen. Und das alles in einer Zeit in der es angezeigt gewesen wäre, die Wirtschaft zu stabilisieren um lange bekannte Probleme zu umgehen.

When we look at the oil markets the news is not very bright. We think that the crude oil production has already peaked in 2006.

Dr Fatih Birol, Chief Economist and Head of the Economic Analysis Division der IEA (Video)

Das bedeutet, dass die bekannten Reserven nicht ausreichen werden um den Abstieg der globalen Produktion zu stoppen.

The age of cheap energy is over. The only question now is, will the extra rent from dearer energy go to an ever smaller circle of producers, or will it be directed back into the domestic economies of the consumers, with the added benefits of increased environmental sustainability?

Nobuo Tanaka, Executive Director der IEA

Die Radioaktivität die freigesetzt wird hängt sehr stark von den Freigesetzten Stoffen und besonders von der Halbwertszeit ab. Ein zerfallender Kern sendet Energie in Form von Ionisierender Strahlung aus. Dabei wandelt er sich um und ist danach im einfachsten Fall stabil. Deshalb gibt es bei radioaktiver Verseuchung zwei wichtige Parameter, die Halbwertszeit und die Aktivität. Diese beiden Parameter hängen umgekehrt proportional zusammen. Wenn zum Beispiel 100 sehr instabile Kerne mit einer Halbwertszeit von einer Minute freigesetzt werden, dann erwartet man 50 Zerfälle in der ersten Minute. Danach gibt es noch 50 Kerne die Zerfallen können. In der zweiten Minute Zerfallen deshalb nur noch 25 Kerne und in der dritten noch zwölf oder 13. Die Aktivität nimmt deshalb mit der Halbwertszeit ab. Das ist wichtig um die Auswirkungen einer Verseuchung zu verstehen. Wenn nur aktiviertes Wasser austritt, mit einer Halbwertszeit im Bereich von Minuten, dann fällt die Aktivität sehr schnell ab und nach wenigen Stunden ist sie wieder auf dem natürlichen Niveaus. Auf der anderen Seite haben Kernbrennstoffe, wie Uran, Halbwertzeiten von mehreren hunderttausend Jahren. Das bedeutet, dass die Umgebung des Kernkraftwerks für sehr lange Zeit verseucht wäre.

In einem Kernkraftwerk ist der Brennstoff in den Brennstäben eingeschlossen. Die Brennstäbe werden von Wasser als Kühlmittel im Druckbehälter umspült. Es gibt dann noch eine Betonhülle als weitere Barriere um im Falle eines Störfalles den Brennstoff einzuschließen. Aber die wichtigste Barriere ist die Ummantelung der Brennstäbe, solange diese Intakt ist kann kein Uran in die Umgebung gelangen. Das Ablassen von radioaktivem Wasser hat dann keine lange andauernden Auswirkungen. Wenn aber die Brennstäbe beschädigt sind, oder es sogar zu einer Kernschmelze kommt, dann würden langlebige Kerne freigesetzt werden.

Im Normalbetrieb produziert ein Kernkraftwerk¹ durch Kernreaktionen Wärme. Das bedeutet ein KKW heizt Wasser auf, das über den Umweg Turbine und Generator Strom erzeugt. Die Wärme wird durch Kernreaktionen erzeugt, dabei zerfällt zuerst ein Uran-Kern und setzt dabei ein schnelles Neutron frei. Das Neutron kollidiert elastisch mit einem Moderator und wird dabei abgebremst. Dieses jetzt langsame Neutron wird dann in einem anderen Uran Kern eingefangen und der Kern zerfällt. Die dabei frei werdenden Neutronen können dann wieder einen Uran Kern spalten. Diese Kettenreaktion kann man sehr schön mit Mausefallen und Tischtennisbällen veranschaulichen.

Auf diesem Level der Erklärung gibt es keinen Unterschied zwischen einer Atombombe und einer Kernkraftwerk. Der Unterschied liegt darin, dass bei einem Kernkraftwerk versucht wird den Neutronenfluss, wie viele Tischtennisbälle in der Luft sind, konstant zu halten. Bei einer Bombe versucht man den Neutronenfluss immer mehr zu steigern. Wenn jede Reaktion im Durchschnitt eine weitere Reaktion erzeugt, dann bleibt die Reaktionsrate konstant, wenn sie mehr erzeugt beschleunigt sich die Reaktionsrate. Deshalb gibt es unterschiedliche Anreicherungen, die in dem Beispiel mit den Mausefallen unterschiedlichen Mixturen von gespannten und nicht gespannten Fallen entsprächen.

Im folgenden gibt es zwei wichtige Unterschiede zwischen dem Mausefallen Modell einer Kettenreaktion und einem Kraftwerk, einerseits die Rolle des Moderators und andererseits gibt es mehr als nur zwei Atomkerne. Der Moderator wird gebraucht, um die Neutronen abzubremsen. Das ist eine Folge der Wellennatur der Neutronen, wenn die Welle besonders gut passt, dann ist eine Reaktion besonders wahrscheinlich. Wenn es keinen Moderator gibt, dann wird viel weniger Energie frei. Bei Leichtwasserreaktoren wie Fukushima
wird als Moderator und Kühlmittel einfaches Wasser verwendet. Die Idee ist, dass der Reaktor ausgeht wenn das Kühlwasser verdampft.
Der Effekt der vielen verschiedenen Atomkerne ist, dass auch nicht unmittelbar an der Reaktion beteiligte Kerne aktiviert werden können. Diese Kerne verlieren dann zum Beispiel ein Neutron oder fangen eins ein, werden dadurch Radioaktiv und weil nur besonders stabile Kerne in der Natur vorkommen – die anderen sind bereits Zerfallen – erhöht sich dadurch die Radioaktivität. Das bedeutet, nach dem Abschalten eines Reaktors ist der Kernbrennstoff radioaktiver als vor dem ersten Einschalten. Und er muss deshalb gekühlt werden, sonst heizt er sich auf und es kann zu einer Kernschmelze kommen.

How much time is there before a meltdown [after cooling has stopped, anm. von mir]?
It depends on the plant. It depends on whether it’s a boiling-water reactor or a pressurized-water reactor. Basically, [in both] you have the benefit of natural forces such as convection. There is a coolant loop no matter what, so you end up to some degree cooling the core because the heated water rises and colder water gets pulled in. But that’s not as effective as a pump bringing in cool water. Just to speak very broadly, you have many hours to restore power to the system to get normal cooling going. It’s really not possible to get more specific than “many hours.”

Interview mit Scott Burnell in Scientific American

In Fukushima kamen nun zwei Dinge zusammen, einerseits eine Notabschaltung des Reaktors und andererseits ein Erdbeben. Wahrscheinlich durch das Erdbeben sind die Diesel Notstromaggregate und teile der Kühlung ausgefallen. Aber ein Reaktor kann nach dem Abschalten nur wenige Stunden sich selbst überlassen werden, sonst droht eine Kernschmelze. Darüber hinaus ist es möglich, dass das Erdbeben die Brennstäbe beschädigt hat. Dann wäre auch das Kühlwasser² mit Brennstoff kontaminiert und nicht „nur“ aktiviert. Und bei einem Manöver wie dem Ablassen von Wasserdampf würde deutlich mehr Radioaktivität frei, als bei unbeschädigten Brennstäben. Und Kernbrennstoff hat eine deutlich längere Halbwertszeit als aktiviertes Wasser – die Umgebung wäre auf Jahre hinaus verstrahlt.

1. Der Ausdruck Atomkraftwerk ist ein wenig irreführend, weil die Reaktionen die Genutzt werden im Atomkern ablaufen – nicht wie chemische Reaktionen in der Atomhülle
2. Moderne Reaktoren haben mehr als einen Kühlkreislauf. In den Kühltürmen zirkuliert nicht das gleiche Wasser wie in dem Reaktor

When that small appeasement is challenged even slightly, when that thin, taut cord that connects our consumption to the nameless millions who make our lifestyle possible snaps even for a moment, the gulf we find ourselves peering into—a yawning, endless future of emptiness on a squandered planet—becomes too much to bear.

Joel Johnson in Wired

]]> http://yoshi-k.de/2011/03/08/foxconn-und-meterialismus/feed/ 0 http://yoshi-k.de/2008/09/14/die-plausibilitat-der-solarenergie/ http://yoshi-k.de/2008/09/14/die-plausibilitat-der-solarenergie/#comments Sun, 14 Sep 2008 00:59:00 +0000 http://yoshi-k.de/?p=124 In den letzten Monaten ist die Debatte über die zukünftige Energieversorgung wieder aufgeflammt. Diese Debatte wird sowohl hitzig als auch häufig mit großer Unkenntnis der Größenordnungen geführt. Der englischer Physiker David MacKay hat daher einen Entwurf für sein Buch “Whithout the hot air” veröffentlicht. Dieses Buch wird bei TP zusammengefasst. In seiner Einleitung verdeutlicht er das Problem mit dem schönen Satz:

To understand our sustainable energy crisis, we need to know how the one ‘huge’ compares with the other.

D. MacKay, Sustainable Energy – Without the hot air.

Ich habe das Buch bisher leider noch nicht zuende gelesen,¹ möchte aber meine eigene “back of the envelope” Rechnung über erneuerbare Energie vorstellen. Meine Rechnung geht von 10 Milliarden Menschen aus, die mit Elektrizität versorgt werden sollen. Und weil es schade wäre, falls jeder einzelne in Zukunft weniger Energie zur Verfügung hätte, gehe ich von 10 kW pro Kopf aus. Zum Vergleich, in Deutschland liegt der Primärenergieverbrauch heute bei 5.5 kW. Ich gehe also davon aus, das die Weltbevölkerung steigt und gleichzeitig alle Menschen wesentlich mehr Energie zur Verfügung haben. Daher sollten global mindestens 10¹¹kW Elektrizität erzeugt werden. Das sind 100TW oder das 6 fache des heutigen Primärenergiebedarfs.² Diesen Bedarf möchte ich nur mit Solarenergie decken.
An der oberen Atmosphäre werden von der Sonne ungefähr 1.3 kW/m² eingestrahlt. Leider gibt es aber eine Atmosphäre die das meiste davon absorbiert. In dieser Atmosphäre sind zusätzlich auch noch Wolken und die Sonne steht manchmal ungünstiger Weise hinter der Erde (sogenannte Nacht). Deshalb muss man realistischer Weise mit einer niedrigeren Zahl rechnen, MacKay rechnet in seinem Buch mit 100 W /m². Diese Zahl wurde allerdings für England berechnet wurde. In Wüsten, in denen ich die Solarzellen aufstellen möchte, sind diese Zahlen eher zu niedrig. Wenn ich dann heutige Solarzellen, mit einem Wirkungsgrad von 20% ausgehe, brauche ich also eine Fläche von 5,000,000 km².³ Das ist sicherlich eine riesige Fläche, aber wir leben auch auf einem ziemlich großen Planeten. Wie verhält sich nun dieses riesig zu dem ziemlich groß? Dafür einige Vergleichsgrößen, die Sahara ist 9 Millionen km² groß, Deutschland 300 000 km². Also wird es nicht möglich sein, diese Solarzellen in Deutschland aufzustellen (zumal die klimatischen Bedingungen in der Sahara besser sind). In der Sahara wäre es aber möglich. Und auch in Saudi Arabien oder Texas sind die Voraussetzungen für Solarenergie ebenfalls besser als in Deutschland. Deshalb denke ich, dass die Menschheit gut von erneuerbaren Energiequellen leben kann. Zumal ich mich ausschließlich auf eine Energiequelle beschränkt habe – allerdings auf die größte.
Eine Lektion die mir aber wichtig erscheint: Unabhängig davon ob man nur ein Land oder die gesamte Welt betrachtet, der Umstieg auf erneuerbare Energiequellen bedeutet nicht, dass die Menschheit danach “im Einklang mit der Natur lebt.” Sondern es bedeutet die Industrialisierung weiter Landstriche – und Wüsten sind ein besonders anfälliges Ökosystem. Außerdem kann natürlich eingewendet werden, dass der Strom dann noch nicht dort ist, wo er gebraucht wird, aber auch für dieses Probleme gibt es Ideen.

1. Das was ich bisher gelesen habe war aber sehr lesenswert, auch wenn ich McKays Meinung zu der Atomkraft nicht teile.
2. Diese Zahl enthält bereits die Energieformen, die heute üblicherweise nicht mit Strom gedeckt werden, wie Heizung und Verkehr.
3. McKay kommt auf 1 Million km², das ist im wesentlchen der Faktor 6 den ich mehr produzieren möchte.

]]> http://yoshi-k.de/2008/09/14/die-plausibilitat-der-solarenergie/feed/ 4 http://yoshi-k.de/2008/06/22/die-wahrnehmung-von-peak-oil/ http://yoshi-k.de/2008/06/22/die-wahrnehmung-von-peak-oil/#comments Sun, 22 Jun 2008 16:10:51 +0000 http://yoshi-k.de/?p=80 Themen in den Nachrichten durchlaufen Zyklen. Wenn ein Thema es einmal auf die Titelseiten geschafft hat, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass ein verwandtes Thema am nächsten Tag die Schlagzeilen beherrscht. Dieser Mechanismus funktioniert aber nicht nur auf kurzen Zeitskalen, sondern auch auf längeren. Ein besonders spektakuläres Ereignis weckt das Interesse der Öffentlichkeit, dann werden auch weniger spektakuläre Themen diskutiert. So erzeugt ein großes Erdbeben in China ein größeres Echo als ein Erdbeben in Pakistan, denn durch Tibet, die olympischen Spiele und das beeindruckende Wirtschaftswachstum ist Aufmerksamkeitsschwelle für Ereignisse in China geringer als jene für Pakistan. Im letzten Jahr hat der Stern Report den Weg für die vier Teile des IPCC Reports und des Klimawandels bereitet. Und spätestens seitdem ist der Klimawandel eine feste Größe in der öffentlichen Diskussion.

Google Trends: Vergleich der Suchanfragen “Erdbeben China” (Blau) und “Erdbeben Pakistan” (Rot)

In diesem Jahr ist durch die Steigenden Ölpreise und die Nahrungsmittelkrise die Endlichkeit der fossilen Rohstoffe und die Versorgung der Menschheit mit Nahrungsmitteln in den Blickpunkt geraten. Insbesondere hat in den letzten paar Wochen die Rezeption von Peak-Oil sich völlig verändert, während Anfang des Jahres die Zeit noch geschrieben hat:

Die Prognosen mancher Geologen haben sich bislang nicht erfüllt, wonach “Peak Oil” unmittelbar bevorstünde, [...]

Zeit, 30.1.2008¹

Schreibt nicht mal ein halbes Jahr später SPIEGEL Online, das sicherlich weniger grüne Blatt:

Die Äußerungen von Total erinnern stark an die sogenannte Peak-Oil-Theorie.

SPON, 3.6.2008

Und nun beginnt eine Diskussion über Energiesicherheit und über nachhaltige Energieversorgung. Diese Diskussion kreist um die Frage, ist der anstieg der Ölpreise nun Peak-Oil, oder ist dieser Anstieg die Mutter aller Bubbles? Ist der Anstieg fundamental begründet oder eine Reaktion der Finanzmärkte auf die Dollarkrise? Die Antwort auf diese Fragen ist einerseits ein klares Ja, andererseits im Ramen dieses Postings nicht sonderlich relevant.

Interessanter ist, dass sich der Schwerpunkt der Veröffentlichungen von der Katastrophenschau auf die Ursachen verlegt hat. Der Frage, wie die Energieversorgung der Menschheit sichergestellt werden kann ohne mehr Probleme zu schaffen als zu lösen, wird heute mehr Raum eingeräumt. Diese generelle Richtung mag Zufall sein, ist aber trotzdem die richtige. Und im Gegensatz zu der obigen „Zyklentheorie“ gibt es natürlich die Möglichkeit, dass jeder einzelne und damit die gesamte Öffentlichkeit etwas bei der Lektüre lernt. Dann reflektiert die Entwicklung nicht eine zufällige Folge von Themen, sondern einen Prozess. Die Öffentlichkeit wird informierter und die öffentliche (und veröffentlichte) Diskussion wird niveauvoller je länger ein Thema in den Medien präsent bleibt.

1. Diesen Artikel habe ich hier kommentiert

]]> http://yoshi-k.de/2008/06/22/die-wahrnehmung-von-peak-oil/feed/ 1 http://yoshi-k.de/2008/04/13/biokraftstoffe/ http://yoshi-k.de/2008/04/13/biokraftstoffe/#comments Sun, 13 Apr 2008 22:31:12 +0000 http://yoshi-k.de/?p=68

Das Brot gehört nicht in den Tank sondern auf den Teller.

Peter Harry Carstensen¹

In der letzten Woche haben sich steigenden Preise für Grundnahrungsmittel recht spektakulär Ausgewirkt. Heute musste die haitianische Regierung zurücktreten, in 32 anderen Ländern gibt es laut Weltbank Aufstände wegen steigender Nahrungsmittelpreise.
Die Gründe dafür sind natürlich vielfältig, aber ein Aspekt ist die Konkurrenz zwischen Teller und Tank. Deshalb ist es richtig, dass Umweltminister Gabriel die Biosprit-Verordnung gestoppt hat, wenn auch aus den falschen Gründen. Die Forderung muss also sein, dass Biokraftstoffe nicht aus Lebensmitteln gewonnen werden. Dafür setzt sich aktuell avaaz.org mit der Kampagne “Don’t burn food: biofuels standards now!” ein.²

1. via Getreideheizung
2. via Globale Umweltpolitik