Energie

Saubere Energie könnte globale Wasserressourcen gefährden

Fr, 11.03.2016 - 09:37 — IIASA

IIASAIcon GeowissenschaftenIn einem vorangegangenen Bericht war davon die Rede, dass die Auswirkungen des Klimawandels auf Fließgewässer die Stromerzeugung erheblich beeinträchtigen könnten [1]. Vice versa könnten aber auch die Anstrengungen zur Reduktion von Treibhausgas-Emissionen im Energiesektor einen massiven Druck auf die Wasserressourcen ausüben, einen Anstieg des Wasserverbrauchs und eine thermische Wasserverschmutzung zur Folge haben. Neue Untersuchungen des IIASA fordern gezielte Anpassungsmaßnahmen, um potentielle Konflikte zu vermeiden, die als Folge der Auswirkungen des Wasser- und Klimawandels auf das Energiesystem entstehen [2].*

Wie Natur und Mensch das Klima beeinflussen und wie sich das auf die Energiebilanz der Erde auswirkt

Fr, 30.10.2015 - 06:30 — Peter Lemke

Peter LemkeIcon GeowissenschaftenDas Klima auf unserer Erde ist das Resultat einer über Milliarden Jahre dauernden Entwicklung, in der die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Kryosphäre, Ozeanen und Biosphäre einen relativ stabilen Gleichgewichtszustand geschaffen haben. Peter Lemke, ehem. Leiter des Fachbereichs Klimawissenschaften am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven und dzt. Leiter der Klimainitiative REKLIM der Helmholtz-Gemeinschaft, beschreibt hier natürliche Ursachen für Klimaschwankungen, die sich auf von Monaten bis hin zu Jahrmillionen reichenden Zeitskalen abspielen.

Die großen globalen Probleme der Menschheit: das weltberühmte Internationale Institut für Angewandte Systemanalyse (IIASA) erarbeitet Lösungsansätze

Fr, 10.07.2015 - 11:28 — IIASA

IIASA LogoÖsterreich ist Sitz zahlreicher bedeutender, internationaler Organisationen, deren abgekürzte Bezeichnungen – u.a. UNO, IAEO, OPEC, OSZ E – und jeweilige Aufgaben jedermann in unserem Land (zumindest oberflächlich) bekannt sind. Für das seit bereits mehr als 40 Jahren bestehende, im Schloss Laxenburg angesiedelte, Internationale Institut für Angewandte Systemanalyse (IIASA) ist dies nicht der Fall. Der folgende Artikel gibt einen Überblick über das IIASA und seine fundamentale Rolle in der Erarbeitung von Lösungsansätzen zu den großen globalen Problemen rund um Energie, Klimawandel, Ernährung, Wasser und Armut. Die Texte stammen von der Website der IIASA [1], die freundlicherweise einer Veröffentlichung in unserem Blog zugestimmt hat.

Erzeugung und Speicherung von Energie. Was kann die Chemie dazu beitragen?

Fr, 22.05.2015 - 08:30 — Niyazi Serdar Sariciftci

Niyazi Serdar SariciftciIcon ChemieMit dem Umstieg von fossilen auf erneuerbare Energien steht das Problem von Speicherung und Transport dieser Energien im Vordergrund. Als Lösung bietet sich die Umwandlung von Wind- und vor allem von Solarenergie in chemische Energie – u.a. in Form synthetischer Brennstoffe – an. Vorbild hierfür ist im Prinzip die Photosynthese von Pflanzen. Der Physiker Sariciftci - weltweit anerkannter Pionier in diesem Gebiet- sieht darin erfolgversprechende Möglichkeiten für eine Revolution im Energiebereich.

Hat die Menschheit bereits den Boden unter den Füßen verloren?

Icon BiologieAus Anlass unseres dritten Jahrestages bringen wir den allerersten Artikel des ScienceBlogs nochmals, der zwischenzeitlich nichts an Aktualität eingebüßt hat. Am 28. Juni 2011 schrieb Gerhard Glatzel:

Gerhard GlatzelSechs, acht oder in wenigen Jahrzehnten vielleicht mehr als neun Milliarden Menschen zu ernähren und mit pflanzlichen Rohstoffen zu versorgen, ist keine einfache Aufgabe. Bisher war es möglich, zumindest in der entwickelten Welt, die wachsende Bevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen, weil Pflanzenzüchtung, Pflanzenschutz, Düngung und Mechanisierung der Pflanzenproduktion in Großbetrieben eine Vervielfachung der Produktivität je Flächeneinheit Boden ermöglichten. Durch Umwandlung von Wald in Weide- und Ackerland sowie durch Bewässerung von Trockengebieten und Entwässerung von Sumpfland konnten scheinbar unbegrenzte Mengen an Nahrungsmitteln und pflanzlichen Rohstoffen erzeugt werden.

CERN: Ein Beschleunigerzentrum — Wozu beschleunigen?

Icon PhysikDas bei Genf angesiedelte CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) erzielt mit Hilfe großer Teilchenbeschleuniger fundamentale Erkenntnisse über den Aufbau der Materie aus Elementarteilchen und die Wechselwirkung zwischen diesen. Im diesem Artikel erklärt der Autor warum man dafür Teilchen auf sehr hohe Geschwindigkeit und zur Kollision bringen muß. Ein in Kürze folgender Artikel wird sich mit den Experimenten am CERN und deren Ergebnissen beschäftigen.

Manfred JeitlerWarum denn so eilig?

Das europäische Teilchenphysikzentrum CERN ist eine Beschleunigeranlage. „Beschleunigen“ heißt in unserem Sprachgebrauch so viel wie „schneller machen“. Dass heute alles recht schnell gehen soll, wissen wir ja zur Genüge. Wir reisen mit Autos und Flugzeugen, um recht schnell woanders zu sein, von wo wir dann umso rascher wieder abreisen können. Und jetzt verfallen die Physiker auch diesem Schnelligkeitswahn und bauen sogar ein eigenes Zentrum, um alles noch schneller zu machen! Geht es nicht auch ein bisschen langsamer? So etwas denken Sie sich vielleicht jetzt.

Alice im Wunderland – HaseAlice im Wunderland - das weiße Kaninchen: “Oh dear! Oh dear! I shall be too late!" (Lewis Caroll; free clipart, http://www.disneyclips.com/linktous.html)

Die Antwort kommt vielleicht etwas überraschend: nein, langsamer geht es zwar nicht, aber eigentlich kommt es den Physikern überhaupt nicht auf die Schnelligkeit an. Was die Beschleuniger für uns tun, ist, den Teilchen höhere Energien zu verleihen. (Um welche Teilchen es sich hier eigentlich handelt, werden wir weiter unten besprechen.) Bei höheren Geschwindigkeiten hat das bewegte Objekt eine höhere Energie, das wissen wir alle. Im normalen Leben ist das eher eine unangenehme Nebenerscheinung: wenn man mit dem Auto schnell unterwegs ist, will man nur recht rasch von A nach B kommen; dass die in der Geschwindigkeit des Autos steckende Energie beim ungewollten Zusammenstoß mit einem Baum oder anderen Fahrzeug dann dazu verbraucht wird, um das Auto und seine Insassen zu deformieren, ist ein zwar bekannter, aber durchaus unerwünschter Nebeneffekt. Für den Teilchenphysiker sieht das ganz anders aus. Dass die Teilchen so rasch umherfliegen, macht ihre Beobachtung etwas schwieriger. Sie zu untersuchen, geht aber nur, indem man sie mit großer Energie gegeneinander schießt (Abbildung 1).

Die Rolle des AIT–Austrian Institute of Technology in der österreichischen Innovationslandschaft

Wolfgang KnollaitIm nationalen Kontext ist das AIT, das Austrian Institute of Technology, zwar die größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung des Landes; international gesehen ist es mit insgesamt rd. 1.100 MitarbeiterInnen aber ein eher kleines Institut. Mit der Neupositionierung und der Neuorganisation des AIT aus den ARC und dem Forschungszentrum Seibersdorf vor etwas mehr als vier Jahren haben wir damals einen Weg eingeschlagen, der es uns aufgrund einer konsequenten Fokussierung auf wenige Themen ermöglichen soll, internationale Exzellenz und damit eine globale Konkurrenzfähigkeit zu erreichen.

Durch die Beschränkung auf nur wenige Themenfelder (Abbildung 1) ist der Aufbau einer kritischen Ressourcendichte innerhalb unserer fünf Departments - Energy, Mobility, Health & Environment, Safety & Security sowie Foresight & Policy Development - möglich geworden: im Mittel sind rund 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an jeweils einem der 11 Forschungsthemen beteiligt.

AIT – Forschungsschwerpunkte
Abbildung 1. Fokussierung auf fünf Forschungsschwerpunkte

Wir glauben, dass es uns nur so gelingen kann, gemeinsam ein eigenständiges Profil, ein – auch über Österreichs Grenzen weit hinaus sichtbares - Alleinstellungsmerkmal für das AIT und seine Experten als „Ingenious Partners“ zu erarbeiten. Damit ist ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigen Wettbewerbs- und damit Zukunftsfähigkeit gelungen.

Rückkehr zur Energie aus dem Wald — mehr als ein Holzweg? (Teil 3)

Anm.: »ScienceBlog reloaded« — erster neuer Artikel. Der erste hier im neuen Format erscheinende wissenschaftliche Artikel rundet das hochaktuelle Thema »Biotreibstoff aus dem Wald« ab. Autor ist wieder der renommierte Waldökologe Gerhard Glatzel, der auch den Vorläufer dieses Blogs unter unserer Redaktion ein- und (durch Zufall) vor kurzem auch ausleitete.


Icon Politik & GesellschaftKann Energie aus Biomasse einen wesentlichen, nachhaltigen Beitrag zur Energiewende leisten? Die Umwandlung von Wäldern in Energieholzplantagen erscheint höchst problematisch. An der Erstellung des richtungsweisenden EASAC policy reports: “The current status of biofuels in the European Union, their environmental impacts and future prospects” des European Academies Science Advisory Council war der Autor maßgeblich (als Experte für Biomasse aus dem Wald) beteiligt1.

Teil 3: Biotreibstoff aus dem Wald2

Zurück zur Energie aus Biomasse

Gerhard GlatzelMeilerbetriebMeilerbetrieb in einer Darstellung von 1762 (Quelle: Landesamt für Kultur und Denkmalspflege Mecklenburg-Vorpommern.)

Holz und die daraus hergestellte Biomasse waren in Österreich bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts die einzigen Quellen thermischer Energie für den Bedarf von Gewerbe und Industrie. Wasserkraft, Menschen, Arbeitstiere und in bescheidenem Ausmaß auch Windmühlen leisteten die mechanische Arbeit. Nach einer Statistik des österreichischen Ökologie-Institutes betrug der Energieverbrauch des heutigen Österreich zur Mitte des 19. Jahrhunderts, also vor der Verwendung fossiler Energieträger, etwa 110 pJ (Billiarden Joule), die praktisch zur Gänze durch Biomasse aus dem Wald bereitgestellt wurden. Aktuell beträgt der Energieverbrauch etwas mehr als 1.200 pJ; er ist also um den Faktor 10 größer.

Neue Energieträger lösen Holz als Quelle thermischer Energie ab

Fossile Energieträger, zunächst Stein- und Braunkohle, dann Erdöl und Erdgas lösten Holz als Brennstoff rasch ab, und im 20. Jahrhundert ersetzten mit flüssigem Kraftstoff betriebene Motoren die Wasserräder und Dampfmaschinen in Industriebetrieben die menschliche Arbeitskraft und die Arbeitstiere. Die Wasserkraft blieb nur in der Elektrizitätswirtschaft konkurrenzfähig, weil die Energieverteilung in dünnen Drähten unüberbietbare Vorteile bietet. Da nahm man gerne in Kauf, daß sich elektrischer Strom viel schlechter speichern läßt als Holz, Kohle oder Flüssigkraftstoffe.

Rückkehr zur Energie aus dem Wald — mehr als ein Holzweg? (Teil 2)

Icon Politik & GesellschaftDer Waldökologe Gerhard Glatzel reflektiert über Klimaschutzpolitik im Allgemeinen, über Energiesparen und über die Rolle von Wäldern als Energiequelle und Kohlenstoffspeicher im Speziellen [1]. Im vorliegenden 2. Teil befasst er sich mit Energiesicherheit statt Klimaschutz und dem Dilemma des Energiesparens.

Teil 2 - Energiesicherheit

Paradigmenwechsel nach Fukushima: Energiesicherheit und Verfügbarkeit der Energieträger stehen im Vordergrund

Gerhard GlatzelDie am 11. März 2011 von einem gewaltigen Erdbeben mit nachfolgender Tsunamiflutwelle ausgelöste Nuklearkatastrophe von Fukushima rückte den Ausstieg aus der Atomkraft, als das ursprünglich wichtigste Argument für die Energiewende, wieder in den Vordergrund. Deutschland faßte am 30. Mai 2011, also weniger als drei Monate nach Fukushima, den Beschluß aus der Atomenergie auszusteigen und innerhalb eines Zeitraums von zehn Jahren seine Kernkraftwerke abzuschalten. Für die deutsche Energiepolitik bedeutete die Entscheidung, daß Energieträgerverfügbarkeit sowie Energiesicherheit als Hauptargumente für die Energiewende in den Vordergrund traten und daß das durch ständige Wiederholung abgenutzte Klimaschutzargument in der öffentlichen Diskussion in den Hintergrund geriet. Die Verringerung der Abhängigkeit von den oft aus politisch instabilen Gegenden bezogenen fossilen Energieträgern und den sich insgesamt erschöpfenden Erdöl- und Erdgasvorräten des Planeten gaben der Forderung nach einem Umstieg auf nicht-fossile Energie, insbesondere Solar- und Windenergie, Wasserkraft und Biomasse starken Auftrieb.

Rückkehr zur Energie aus dem Wald — mehr als ein Holzweg? (Teil 1)

Teil 1: Energiewende und Klimaschutz

Icon BiologieAuf Grund des globalen Wachstums der Bevölkerung, des Wirtschaftswachstums, der fortschreitenden Urbanisierung und des steigenden Bedarfs an energieabhängigen Leistungen wird erwartet, daß sich der globale Energieverbrauch bis 2050 verdoppelt. Der Waldökologe Gerhard Glatzel reflektiert über Klimaschutzpolitik im Allgemeinen, über Energiesparen und über die Rolle von Wäldern als Energiequelle und Kohlenstoffspeicher im Speziellen [1].

Gerhard GlatzelDer Begriff „Energiewende“ war der Titel einer vom deutschen Öko-Institut erarbeiteten, wissenschaftlichen Prognose zur vollständigen Abkehr von Kernenergie und Energie aus Erdöl. Das Konzept wurde auch als Taschenbuch veröffentlicht [2]. Ursprünglich war der Ausstieg aus der Kernenergie die vorherrschende Motivation. Mit zunehmenden Erkenntnissen über die Klimaerwärmung wurde das Thema „Klimaschutz“ immer aktueller. Die unausweichliche Erschöpfung fossiler Energiequellen und die Abhängigkeit von Öl- und Gasimporten aus politisch instabilen Weltgegenden sind weitere starke Argumente für die Energiewende.

Da die Gefahren von Atomkraftwerken in verschiedenen Ländern unterschiedlich dargestellt und wahrgenommen wurden, war es nicht möglich, globale Abkommen über den Ausstieg aus der Kernenergie zu erzielen. Daher wurde die Erderwärmung durch die Emission von Treibhausgasen sehr bald zum beherrschenden Element der Energiewende-diskussion.

Der lebenspendende Strom — Wie Lebewesen sich die Energie des Sonnenlichts teilen

Icon BiologieDas Licht, das von der Sonne zur Erde gelangt, verwandelt sich zum grössten Teil in Wärme und verlässt früher oder später unseren Globus wieder. Dennoch ist die Sonnenenergie zum lebenspendenden Strom geworden, an dem – über die Nahrungskette - alle teilhaben.

Edward Munch: Die SonneEdvard Munch: Die Sonne (1910 –13)

«Die Sonne ging auf bei Paderborn, / Mit sehr verdrossner Gebärde. / Sie treibt in der Tat ein verdriesslich Geschäft – / Beleuchten die dumme Erde!» – Mit diesen Worten aus «Deutschland. Ein Wintermärchen» gibt Heinrich Heine unserer Erde übergrosse Bedeutung, obwohl er in seinem bitteren Versepos sonst nur wenig für sie übrig hat. Die Sonne gönnt uns nur ein Zehnmilliardstel ihres Lichts – und mehr als die Hälfte davon wird dann noch von unserer Lufthülle verschluckt oder in den Weltraum zurückgestrahlt.

Jeder Quadratmeter Erdoberfläche empfängt im Durchschnitt pro Jahr nur etwa 1700 Kilokalorien Energie in Form von sichtbarem Licht, das sich zum grössten Teil in Wärme verwandelt und früher oder später als infrarote Strahlen die Erde auch wieder verlässt.

Einfangen der Sonnenenergie

Dennoch schafften es einzellige Lebewesen bereits vor fast vier Milliarden Jahren, einen kleinen Teil dieser Lichtenergie einzufangen und davon zu leben. Bald lernten andere Lebewesen, sich von diesen Lichtessern – und damit indirekt von der Sonne – zu ernähren. Sonnenenergie wurde zum lebenspendenden Strom, dessen unzählige Verästelungen die Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten speisen. Diesem Strom entziehen sich nur urtümliche Einzeller, die tief unter der Erdoberfläche oder im Umfeld vulkanischer Erdspalten leben und geochemische Prozesse als Energiequelle verwenden.

Grenzen des Ichs - Warum Bakterien wichtige Teile meines Körpers sind

Icon BiologieBakterienzellen besitzen zwar nur rund ein Tausendstel des Volumens unserer Körperzellen, ihre Zahl in und auf unseren Körpern ist aber zehn mal so hoch wie jene, und sie tragen beträchtlich zu unserer Gesundheit bei. Mehr als 10 000 Arten von Bakterien bewohnen unsere Körper, wobei der Großteil in unserem Verdauungstrakt residiert und eine bedeutende Rolle in der Umsetzung und Aufnahme von Nährstoffen spielt. Es gehen aber auch essentielle Bestandteile unserer Zellen – die Mitochondrien - ursprünglich auf Bakterien zurück und wurden zu einem Charakteristikum eukaryotischer Zellen.

HOLZWEGE – Benzin aus dem Wald

Gerhard GlatzelIcon BiologieAm 26. November 2011 schreibt „Die Presse“ als Schlagzeile auf ihrer Titelseite: „Klimapolitik ist klinisch tot – Die Verhandlungen über ein globales Klimaschutzabkommen stecken in einer Sackgasse. Ein Ausweg ist auch bei der UN-Konferenz in Durban nicht in Sicht“. Eine Woche zuvor, am 19. Oktober 2011, hat der österreichische Nationalrat ein Klimaschutzgesetz [1] verabschiedet, das den einzelnen Wirtschaftssektoren ab 2012 verbindliche Einsparziele für Kohlendioxidemissionen vorschreibt. Österreich verpflichtet sich, seine Treibhausgasemissionen bis 2012 um 13 Prozent (gegenüber 1990) sowie bis 2020 um 16 Prozent (gegenüber 2005) zu senken.

Dieser irritierende Widerspruch veranlasst den emeritierten Waldökologen einmal mehr über Klimaschutzpolitik im Allgemeinen und über die Rolle von Wäldern als Energiequelle und Kohlenstoffspeicher im Speziellen zu reflektieren.

Klimaschutz: Faktum – Fiktion – Illusion

Faktum ist, dass sich unser Planet gegenwärtig in einer Phase markanter Klimaerwärmung befindet und diese mit dem Anstieg der Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre aus anthropogenen Quellen, insbesondere aus der Verbrennung fossiler Energieträger sowie aus industriellen und agrarischen Aktivitäten, gut korreliert. Diese Erkenntnis führte 1992 zur Verabschiedung der United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), einem internationalen Umweltabkommen mit dem Ziel, eine gefährliche anthropogene Störung des Klimasystems zu verhindern und die globale Erwärmung zu verlangsamen sowie deren Folgen zu mildern. Am 11. Dezember 1997 wurde das Kyoto-Protokoll als Zusatzprotokoll zur Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen beschlossen. Das am 16. Februar 2005 in Kraft getretene und 2012 auslaufende Abkommen legte erstmals völkerrechtlich verbindliche Zielwerte für den Ausstoß von Treibhausgasen in den Industrieländern fest. Bis Anfang 2011 haben 191 Staaten sowie die Europäische Union das Kyoto-Protokoll ratifiziert, wobei die USA die bedeutendste Ausnahme bilden. Die Aussichten, beim gegenwärtigen 17. UN-Klimagipfel in Durban (Beginn am 28. November 2012) eine wirksame Nachfolgeregelung zum Kyoto-Protokoll zu finden und global verbindliche Vorschriften für die Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen beschließen zu können, werden als gering eingestuft.

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