Weltweite Energiewirtschaft und Klimaschutz

Weltweite Energiewirtschaft und Klimaschutz 2009

Dr. Valentin Crastan ch. des Blanchards 18 2533 Evilard Schweiz [email protected]

ISBN 978-3-642-10786-3 e-ISBN 978-3-642-10787-0 DOI 10.1007/978-3-642-10787-0 Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2010 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: WMXDesign GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com)

Valentin Crastan

Weltweite Energiewirtschaft und Klimaschutz 2009

13

Inhaltsverzeichnis Einleitende Bemerkungen 1

Klimaschutz als Notwendigkeit .................................................... 1

2

Klimawandel und Klimaschutz, Indikatoren ................................. 1

3.

Zielwerte und internationale Zusammenarbeit.............................. 3

Hauptbericht 1.

Ziele und Indikatoren .................................................................... 5 1.1 Energieintensität ................................................................... 6 1.2 CO2-Intensität ...................................................................... 7

2.

Klimaschutz und notwendige Maßnahmen ................................... 8

3.

Weltweite Indikatoren im Jahr 2007 .............................................. 9 3.1 Europäische Union, EU-27 ................................................... 10 3.2 OECD-30 .............................................................................. 14 3.3 Welt ....................................................................................... 18 3.4 Rest-Asien/Ozeanien ............................................................ 22 3.5 Zentral- und Südamerika ...................................................... 26 3.6 Afrika .................................................................................... 30 3.7 Mittlerer Osten ....................................................................... 34 3.8 Transitionsländer .................................................................. 38

4.

Notwendige Indikatoren für das Jahr 2030 ................................... 42

5.

Notwendige Indikatoren für das Jahr 2050 ................................... 43

6.

Schlussbemerkungen ................................................................... 44

Referenzen ............................................................................................ 44 Anhang ................................................................................................... 45 A.1

Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick ........................................ 47 A.1.1 Energiesektor ....................................................................... 47 A.1.2 Nutzprozesse ...................................................................... 48 A.1.3 Geschichtlicher Rückblick ................................................... 49 A.1.4 Perspektiven und Probleme ................................................ 50

A.2.

Verfügbarkeit der Primärenergie ..................................................... 51 A.2.1 Nicht erneuerbare Energien ................................................. 52 A.2.2 Erneuerbare Energien ......................................................... 54 A.2.3 Potential und Nutzung der wichtigsten Solarenergiearten ... 56 A.2.4 Ökologische Probleme ........................................................ 60

A.3. Energiebedarf, allgemeine Grundlagen .............................................. 63 A.3.1 Allgemeines ............................................................................. 63 A.3.2 Entwicklung und Aufteilung der Energienachfrage ................. 63 A.3.3 Faktoren, die den Endenergiebedarf beeinflussen ................. 64 A.3.4 Endenergie und Verluste des Energiesektors ......................... 65 A.3.5 CO2-Emissionen und Indikatoren ............................................ 66 A.4 Endenergie und Verluste des Energiesektors in der EU-15 ............... 68 A.5 Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch ................................. 69 A.5.1 Gesamtheit der OECD-Länder, USA ...................................... 69 A.5.2 Nicht-OECD-Länder, China, Transitionsländer ....................... 71 A.5.3 Charakteristische Indikatoren.................................................. 74 A.6. Entwicklung der Weltbevölkerung ...................................................... 75 A.7. CO2-Emissionen und Klimaschutz ...................................................... 76 A.7.1 Weltweite Entwicklung der CO2-Emissionen, IEA-Szenarien .. 76 A.7.2 Weltweite Indikatoren für 2030, Konsequenzen ...................... 77 A.7.3 Klimaschutz, mittel- und langfristige Massnahmen .................. 79 Literaturverzeichnis Anhang ................................................................... 85 Sachverzeichnis ........................................................................................ 87

Einleitende Bemerkungen

1

Einleitende Bemerkungen 1 Klimaschutz als Notwendigkeit Der globale Klimawandel ist wissenschaftlich durch unzählige Arbeiten und Untersuchungen von Klimaforschern und entsprechende Publikationen belegt. Die weltweiten Anstrengungen, mit immer besseren physikalischen Modellen die Phänomene noch zuverlässiger zu verstehen und die zukünftige Entwicklung mit noch größerer Sicherheit vorauszusagen, sind angesichts der Dringlichkeit des Handlungsbedarfs sehr zu unterstützen. Trotzdem regt sich ständig Widerstand gegen die sogenannte „Klimahysterie“ sowie gegen eine angeblich „dogmatische Mainstream-Forschung“ [7]. Die ins Feld geführten Argumente sind größtenteils emotionaler Natur oder basieren auf einem oberflächigen Verständnis der historischen und gegenwärtigen Klimaentwicklung, beispielsweise die pseudowissenschaftliche Aussage: „Die derzeitige Erwärmung kann als Erholung von der letzten kleinen Eiszeit gedeutet werden“; was mehrfach durch wissenschaftliche Befunde widerlegt wurde. Erfreulich ist, dass die internationale Politik begonnen hat, die Ergebnisse der Forschungsanstrengungen ernst zu nehmen. Verschiedene Gipfeltreffen, wie das kommende in Kopenhagen, sollen Zielvereinbarungen treffen, die sowohl von den Industrieländern als auch von den Schwellen- und Entwicklungsländern akzeptiert werden können. Hier liegt wohl das Hauptproblem des Klimaschutzes und im Folgenden seien einige Grundlagen und Denkanstöße zum Thema gegeben.

2 Klimawandel und Klimaschutz, Indikatoren Zunächst sei festgehalten, dass der Klimawandel in erster Linie durch den CO2Ausstoß der Energiewirtschaft verursacht wird, und deshalb hier die Hauptanstrengungen zu unternehmen sind. Selbstverständlich müssen andere wichtige Aspekte, wie die Zerstörung der Urwälder oder der Methan-Ausstoß durch die Landwirtschaft, ebenfalls einbezogen werden. Dass der globale CO2-Ausstoß möglichst rasch reduziert werden muss, ist heute fast überall wissenschaftlich und politisch anerkannt. Schwierigkeiten bereiten den Schwellen- und Entwicklungsländern jene Zielvereinbarungen, die (wie im Kyoto-Abkommen) Reduktionen des pro-Kopf-CO2-Ausstoßes relativ zum jetzigen (oder einem vergangenen) Zeitpunkt durchsetzen wollen. Solche Reduktionen sind aus naheliegenden Gründen für diese Länder inakzeptabel. Deren Vorwurf, die jetzige Situation sei durch die Handlungsweise der Industrieländer entstanden, und die Schwellen- und Entwicklungsländer müssten die gleichen Entwicklungsmöglichkeiten haben, muss wohl als berechtigt akzeptiert werden.

2

Report 2009

Der Wert des Pro-Kopf-CO2-Ausstoßes ist demzufolge keine geeignete allgemeine Zielgröße für die kurz- und mittelfristigen Anstrengungen, da er den unterschiedlichen Entwicklungsstand der Länder nicht berücksichtigt. Als Fernziel ist er wohl von Bedeutung und 1 t CO2/Kopf,a langfristig sicher erstrebenswert. Besser lässt sich das Problem in den Griff bekommen, wenn als Vergleichsgröße oder Richtschnur nicht der CO2-Ausstoß pro Kopf genommen wird, sondern jener relativ zu einem Indikator, der den Entwicklungsstand des Landes möglichst gut wiedergibt. Die einzige Größe, die weltweit erfasst und diesem Anspruch einigermaßen gerecht wird, ist das kaufkraftkorrigierte Bruttoinlandprodukt (BIP), trotz der Mängel, die dieser Größe als Wohlstandsindikator anhaften. Eine bessere zu finden und durchzusetzen, wäre Aufgabe der Ökonomie. Der CO2-Ausstoß, ausgedrückt in g CO2/$ kaufkraftkorrigiertes BIP, lag weltweit im Jahre 2007 bei 470 g CO2 pro $ von 2000. Dieser Indikator kann als Produkt von zwei Faktoren ermittelt werden, nämlich der Energieintensität des BIP und der CO2-Intensität der Energie. Die erste kennzeichnet die Effizienz des Energieeinsatzes, die zweite die CO2-Nachhaltigkeit der eingesetzten Energie. Beide Aspekte sind gleichwertig und zentral für den Klimaschutz. Die nachfolgende Abbildung zeigt die weltweite Situation im Jahr 2007 (letzte weltweit verfügbare Daten). Von Bedeutung sind vor allem die relativen Werte des Indikators. Zentral- und Südamerika stehen am besten da, dank der stark auf Wasserkraft basierenden Elektrizitätsproduktion und einer akzeptablen Energieeffizienz. Der Mittlere Osten und die Ex-Sowjetunion erreichen umgekehrt sehr schlechte Werte wegen der in diesen Ländern extremen Energieverschwendung. CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Welt, 2007 Zentral- +Südamerika EU-15 Indien Japan Rest-Asien+Ozeanien * Afrika OECD Rest-OECD ** Welt USA Nicht OECD Europa Nicht-OECD China (mit Hong Kong) Mittlerer Osten Ex Sowjetunion 0 * ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

200

400

600

800

g CO2/$ ($ von 2000)

1000

1200

CO2-Emissionsindikator, weltweit 2007, mit der jeweils relativen Bedeutung der Faktoren CO2-Intensität (blau) und Energieintensität (rot)

Einleitende Bemerkungen

3

3 Zielwerte und internationale Zusammenarbeit Für einen wirksamen Klimaschutz (Temperaturerhöhung nicht über 2°C, Stabilisierung der CO2-Emissionen bis 2030 relativ zu 2004 und Halbierung bis 2050) sind folgende weltweite Zielwerte notwendig ([1], Hauptbericht und Anhang): -

3.3 t CO2/Kopf und Jahr bis 2030, was ca. 200 g CO2/$ ergeben wird, 1.5 t CO2/Kopf und Jahr bis 2050, was ca. 60 g CO2/$ ergeben wird.

Die weltweiten Zielwerte in g CO2 pro $ kaufkraftbereinigtes BIP ($ von 2000) hängen von der voraussichtlichen Zunahme des weltweiten BIP ab und sind deshalb schwieriger festzulegen als jene des CO2-Austoßes pro Kopf; die Bevölkerungsentwicklung kann besser abgeschätzt werden. Trotzdem sind sie für Vergleiche aussagekräftiger, da sie den Entwicklungsstand des betrachteten Landes berücksichtigen. Jedes Land sollte sie deshalb, unabhängig vom Grad der Entwicklung, als Richtschnur akzeptieren und anstreben. Wie die vorhergehende Abbildung aufzeigt, haben alle Länder Nachholbedarf, wenn sie das Ziel von etwa 200 g CO2/$ bis 2030 erreichen wollen, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Ganz besonders tragen jene Länder mit großem demographischem und politischem Gewicht (China, Indien, USA, EU, Japan, Brasilien, Russland) eine große Verantwortung. Wie das Ziel zu erreichen ist, muss letztlich jedes Land selber entscheiden. Es wird aber am Resultat gemessen. Angesichts des Gewichts der Elektrizitätsproduktion beim CO2-Ausstoß (weltweit 40-45%) muss man annehmen, dass die Abkehr von der heutigen Kohlewirtschaft eine zentrale Frage darstellt. Die nachfolgende Abbildung zeigt für die Welt gesamthaft die jährliche Änderung der Indikatoren (exakte Definitionen und Zusammenhänge im Hauptbericht) von 2004 bis 2007 und die bis 2030 für den Klimaschutz notwendigen prozentualen jährlichen Änderungen (CO2-Indikator in g CO2/$ von 2000; Details für einige Weltzonen im Hauptbericht, Abschn. 4). Indikatoren Welt effektive und notwendige Änderung

CO2-Indikator CO2/Kopf CO2-Intensität

2007 rel. zu 2004, effektiv

Bruttoenergie/Kopf

2030 rel. zu 2004, notwendig

Energieintensität BIP/Kopf -4

-2

0

2

4

6

Indikatoren Welt: effektive jährliche Änderung 2004-2007 (rot) und notwendige Änderung bis 2030 für den Klimaschutz bei Vorgabe der BIP(KKP)-Entwicklung (blau)

4

Report 2009

So hat sich z.B. der CO2-Indikator von 2004 bis 2007 gemäß vorangehender Abbildung weltweit um ca. 2.5% jährlich vermindert. Für einen wirksamen Klimaschutz muss aber dieser Indikator von 2004 bis 2030 im Mittel um 3.4% jährlich abnehmen. Ist der mittlere BIP(KKP)-Zuwachs pro Kopf grösser als der angenommene von knapp 2.5%/a ist eine noch stärkere Abnahme notwendig. Mit dem angenommenen BIP(KKP)-Zuwachs ergäbe sich weltweit von 1971 bis 2030 die in nachfolgendem Bild dargestellte Entwicklung der Indikatoren.

Weltweite Indikatoren 1971 bis 2030 $ von 2000

9 8

Energieintensität kWa/10'000$

7 6

Energie pro Kopf kW/capita

Ș

5 4 3 2 1

BIP (KKP) pro Kopf 10'000$/capita

 J e

CO2-Intensität tCO2/kWa CO2 pro Kopf tCO2/capita

k y

CO2 Indikator tCO2/10'000$

0 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 Weltweite Indikatoren von 1971 bis 2007 und notwendige Entwicklung bis 2030

Um diese Ziele zu erreichen ist die internationale Zusammenarbeit sicherlich notwendig, und selbstverständlich können und müssen sowohl marktwirtschaftliche Instrumente (CO2-Zertifikate) als auch staatliche Förderungsmaßnahmen eingesetzt werden. Im nachfolgenden Hauptbericht werden die wesentlichen Indikatoren für alle Länder dargestellt und kommentiert. Damit ist die Hoffnung verbunden, dass die kritische Auseinandersetzung mit der eigenen und der weltweiten Energiewirtschaft Diskussionen auslöst und zu Einsichten führt, die trotz verschiedener und z.T. sich widersprechenden Interessen eine Annäherung der Standpunkte in Sachen Klimaschutz ermöglichen. Energiewirtschaftliche Grundlagen und eine Analyse der weltweiten Energiewirtschaft und der damit zusammenhängenden je nach Land und Sektor (Elektrizität, Treibstoffe, Wärmebedarf usw.) unterschiedlichen CO2-Emissionen sind im Anhang zusammengestellt.

Hauptbericht

5

Hauptbericht: Gegenwärtige energiewirtschaftliche Weltlage und Konsequenzen für den Klimaschutz Die Finanz- und Wirtschaftskrise verringert deutlich den Spielraum für eine großzügige Umweltpolitik zur Eindämmung der Klimaerwärmung, eröffnet gleichzeitig aber auch Chancen. Das Bruttoinlandprodukt wird in vielen Ländern zumindest vorübergehend abnehmen. Somit wird auch die Energienachfrage temporär nachlassen, trotz sinkender Energiepreise, die leider falsche Anreize setzen. Dadurch wird Zeit gewonnen, um über sinnvolle energiepolitische Maßnahmen nachzudenken und sie zielbewusst umzusetzen. Eine Alternative zum Klimaschutz gibt es nicht. Gerade in der Krise sollte die Einsicht wachsen, dass die Vermeidungskosten durch einen aktiven Klimaschutz weit geringer sein werden als die Schäden, die sich weltweit durch die Klimaerwärmung einstellen können und durch eine reine und oft egoistische Anpassungsstrategie nur teilweise vermeiden lassen. Wichtig ist es, die Ziele klar zu formulieren und die Zusammenarbeit vor allem unter den Industrienationen und Schwellenländern, aber auch durch Einbezug der Entwicklungsländer zu fördern. Sinnvolle von allen akzeptierte Indikatoren sind die Voraussetzung für Verhandlungen. Es ist zu hoffen, dass die 2009 stattfindende UNO-Klimakonferenz in Kopenhagen die Industriestaaten und die Länder der Dritten Welt in diesen Fragen näher bringen wird.

1 Ziele und Indikatoren Die Klimaziele sind relativ einfach zu formulieren. Gemäß Klimastudien muss bis 2030 der weltweite Ausstoß von CO2 durch die Energiewirtschaft relativ zu 2004 stabilisiert und bis 2050 halbiert werden. Damit lassen sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf höchstens 400 ppm und die Erhöhung der mittleren Temperatur des Planeten auf etwa 2°C begrenzen [5], [6]. Welche Grenzen werden damit der Energiewirtschaft gesetzt? Ausgegangen sei von der Situation im Jahr 2004 [1], [4]. Bei einem weltweiten Bruttoenergieverbrauch von 14.9 TWa (1 kWa = 8760 kWh = 0.753 toe, entspricht etwa der Energie von 1000 l Benzin) oder spezifisch von 2.35 kW/Kopf wurden 26'600 Mt CO2 emittiert. Seither steigt diese Zahl jedes Jahr an. Im Jahre 2007 lag sie gemäß IEA [3] bereits bei 29'000 Mt. Diese Zunahme hat zwei Ursachen: a) Der Energieverbrauch nimmt als Folge des weltweiten Anstiegs des Bruttoinlandproduktes (BIP) zu. Letzter wächst mit dem Anstieg der Weltbevölkerung und vor allem wegen der berechtigten Zunahme des materiellen Wohlstandes in den Schwellen- und Entwicklungsländern. Das Verhältnis Energie/BIP ergibt die Energieintensität İ, die z.B. in kWa/10'000 $ quantifiziert werden kann. Um die Ziele des Klimaschutzes zu erreichen, bedarf es einer möglichst effiziente Umwandlung und eines möglichst effizienten Einsatzes von Energie, um eine möglichst niedrige Energieintensität zu erreichen. Man spricht deshalb auch von Energieeffizienz, wobei diese Größe reziprok zum Begriff der Energieintensität verwendet wird. Im Jahr 2004 betrug die Energieintensität weltweit, wenn man für das Bruttoinlandprodukt (BIP) den Wert bei Kaufkraftparität (KKP) nimmt, İ = 2.85 kWa/10'000 $ (Dollar von 2000).

6

Report 2009

b) Die CO2-Emissionen der Energie steigen, weil vor allem in den Schwellenländern, aber nicht nur dort, vermehrt Energien verwendet werden (Öl, Kohle), die viel CO2 emittieren. Dieser Umstand wird durch die CO2-Intensität k der verbrauchten Energie berücksichtigt, ausgedrückt in t CO2/kWa. Er hängt von der Art der verwendeten Energie ab. So führt das bei der Kohleverbrennung freigesetzte CO2 zu einem Wert von rund k = 3 t CO2/kWa, die Ölverbrennung zu etwa 2.3 t CO2/kWa und die Erdgasverbrennung zu rund 1.7 t CO2/kWa. Die Verwendung von CO2-freien Energien (Wasserkraft, Solarstrahlung, Windenergie, Solarwärme, Geothermie, Biomasse, Strömungs- und Wellenenergie aber auch Kernenergie) entspricht theoretisch einem Wert k = 0. Weltweit ist der Wert der CO2-Intensität im Jahre 2004 im Mittel: k = 1.78 t CO2/kWa [1]. Dieser Trend zu steigenden CO2-Emissionen kann nur durch Einflussnahme auf beide Ursachen gebrochen werden. Maßgebend ist somit das als CO2-Indikator Ș bezeichnete Produkt der beiden Faktoren Energieintensität İ und CO2-Intensität k der für einen wirksamen Klimaschutz möglichst klein gehalten werden muss. [

t CO 2 10 000$

] k[

t CO2 kWa

] #J[

kWa ] , 10 000$

Im Jahr 2004 betrug dieser CO2-Indikator weltweit etwa 5,1 t CO2/10'000 $ ($ von 2000), oder etwas kürzer und anschaulicher geschrieben 510 g CO2/$. Er ist zusammen mit seinen Komponenten für ländervergleichende Betrachtungen zur Nachhaltigkeit der jeweiligen Energiewirtschaft und zur Wirksamkeit von Klimaschutz-Maßnahmen interessant. Er eignet sich deshalb als Diskussionsbasis und Ausgangspunkt für Verhandlungen. Wie groß müsste er als Referenzpunkt 2030 bzw. 2050 werden, um die Ziele des Klimaschutzes zu erreichen? Von Interesse sind auch die sich daraus ergebenden Pro-Kopf-Indikatoren: e für Energie und Į für CO2-Emissionen. e [

[

t CO2 a,Kopf

]  [

kW kWa 10 000$ ] # y [ ] J [ ] Kopf a, Kopf 10 000$

t CO2 10 000$

] # y [

t CO2 10 000$ kWa 10 000$ ] k [ ] ] # J [ ] # y [ a,Kopf a,Kopf kWa 10 000$

worin mit y das Bruttoinlandprodukt bei Kaufkraftparität BIP(KKP) pro Kopf bezeichnet wird. Der Indikator Į ist für die Klimaerwärmung entscheidend, da die Bevölkerungsentwicklung am ehesten voraussehbar ist, und macht langfristig als Zielgröße durchaus Sinn, eignet sich aber nicht besonders für aktuelle Vergleiche und somit als kurzfristige Verhandlungsbasis. Im Folgenden seien zunächst die beiden für die Nachhaltigkeit der jeweiligen Energieversorgung maßgebenden Teil-Faktoren k und İ näher betrachtet.

1.1

Energieintensität

Um die Energieintensität der Volkswirtschaft in verschiedenen Ländern zu vergleichen, muss eine Meßeinheit festgelegt werden, die es ermöglicht, die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit des Landes objektiv und gerecht zu definieren. Der absolute Wert des BIP in $ entsprechend den Währungskursen erscheint dazu nicht besonders geeignet, da das Preisniveau und somit die Kaufkraft, welche letzten Endes die effektive Leistung- und Wettbewerbsfähigkeit kennzeichnet, stark unterschiedlich sein kann. Deshalb wird von internationalen Organisationen (Weltbank, IMF) das BIP entsprechend der Kaufkraftparität BIP(KKP) für alle Länder ermittelt. Verschiedentlich wurde versucht, auch andere Größen zu definieren. Doch bis heute ist das BIP(KKP) trotz den Mängeln, die dieser Größe

Hauptbericht

7

anhaften, die einzige statistisch verfügbare Kenngröße, die einen vernünftigen weltweiten Vergleich zulässt. Will man diese Größe für die Jahre 2030 oder 2050 extrapolieren, müssen Szenarien für die Entwicklung des Energiebedarfs entsprechend dem Wachstum der Bevölkerung und des BIP entwickelt werden. Zwei diesbezügliche Szenarien sind von der IEA (WEO 2004, [2]) für 2030 entwickelt worden. Sie gehen davon aus, dass die Weltbevölkerung von 6.35 Mrd. im Jahr 2004 auf 8.1 Mrd. im Jahr 2030 steigern wird. Das BIP(KKP) nimmt von 52'200 Mrd. $ im Jahr 2004 (in Dollar 2000 auf 125'000 Mrd. $ im Jahr 2030 zu, was einer mittleren Steigerungsrate von 3.4%/a entspricht. Beide Szenarien, das Referenzszenario und das Alternativszenario der IEA gehen von diesen Annahmen aus. Das Referenzszenario führt für 2030 zu einem Energiebedarf von 21.9 TWa, was einer mittleren Steigerungsrate von 1.5 %/a entspricht. Die Energieintensität würde sich dann mit einem Faktor 0.61 von den erwähnten 2.85 kWa/10'000 $ auf 1.75 kWa/10'000 $ reduzieren, die Effizienz des Energieeinsatzes also um 63% verbessern. Das Alternativszenario, das den Auflagen des Klimaschutzes eher gerecht wird, führt für 2030 dank verbesserter Effizienz zu einem Energiebedarf von 19.5 TWa mit einer mittleren Steigerungsrate von nur 1.1%/a. Damit würde sich die Energieintensität auf 1.56 kWa/10'000 $ verringern; die Effizienz des Energieeinsatzes erhöht sich relativ zu 2004 um 83%. Der Pro-Kopf Energieverbrauch würde weltweit von 2.35 kW im Jahr 2004 auf 2.41 kW leicht steigen. Die Abnahme in den Industrieländern (OECD 2004: 6.1 kW/Kopf) würde durch die Zunahme in der Nicht-OECD-Welt (2004: 1.4 kW/Kopf) mehr als wettgemacht werden. Das neue Blue-Szenario der IEA erwartet für 2050 eine Energienachfrage von 22 TWa mit einer Energieintensität von 1 kWa/10’000$.

1.2 CO2-Intensität Wir betrachten nur das Alternativszenario, da das Referenzszenario bezüglich der formulierten Klimaschutzziele schlechthin unzumutbar ist. Allerdings, ist auch das Alternativszenario nicht zufriedenstellend, da es lediglich eine Verbesserung der CO2-Intensität von 1.78 t CO2/kWa im Jahr 2004 auf 1.73 t CO2/kWa im Jahre 2030 vorsieht. Damit würde sich aber der CO2-Ausstoß nicht stabilisieren, sondern sich mit den obigen Annahmen betreffend Bruttoenergieverbrauch um nahezu 30% auf 34'000 Mt erhöhen. Der im Alternativszenario vorgesehene Strukturwandel der Energiewirtschaft (Abkehr von der bisherigen Kohlewirtschaft) ist zu gering, um den Klimawandel wirksam zu bremsen. Der vorhin definierte CO2Indikator Ș der Nachhaltigkeit würde sich mit diesem Szenario in ungenügendem Maße von 510 g CO2/$ nur auf 270 g CO2/$ verbessern. Der weltweite CO2Ausstoß pro Kopf würde von 4.2 t CO2 im Jahr 2004 praktisch auf demselben Wert bis 2030 verharren. Eine starke Verbesserung der CO2-Intensität wird erst nach 2030 erwartet. Das Blue-Szenario der IEA von 2050 setzt eine Zielgröße von 0.8 t CO2/kWa. Damit könnte beim dann zu erwartenden weltweiten BIP(KKP) von 216'000 Mrd $ (von 2000) der weltweite CO2-Ausstoß auf etwa 18 Gt und der mittlere CO2-Ausstoß pro Kopf auf rund 2 t CO2 gesenkt werden

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Report 2009

2 Klimaschutz und notwendige Maßnahmen Um den Anforderungen des Klimaschutzes zu genügen, müssen die bezüglich Verbesserung der Effizienz realistisch und vernünftig erscheinenden Annahmen des Alternativszenarios der IEA durch einen stärkeren Strukturwandel der Energiewirtschaft ergänzt werden, um so zu einer weit stärkeren Verbesserung der CO2-Intensität zu gelangen. Es obliegt der nationalen und internationalen Politik, mit Setzen der notwendigen Rahmenbedingungen die dazu notwendigen Investitionen der Wirtschaft einschließlich Emissionshandel so zu fördern, dass dies möglich wird. Dazu ist die weltweite Kenntnis der Indikatoren nützlich, auf deren objektiven Basis entsprechende Anregungen, Richtlinien und Abkommen erst ausgehandelt werden können. Bevor wir die zur Reduktion der CO2-Intensität notwendigen Maßnahmen in Erinnerung rufen, sei festgestellt, dass sich 2004 die CO2-Emissionen folgendermaßen aufteilten (Endenergie (Wärme + Treibstoffe + Elektrizität) + Verluste des Energiesektors, s.[1] oder Anhang):

weltweite CO2-Emissionen, 2004 in % von Total 26'600 Mt

Verluste Energiesektor (34,23%)

Elektrizität (10,53%)

Wärme (32,87%)

Treibstoffe (22,37%)

Es zeigt sich, dass ca. 45% der Emissionen aus dem Energiesektor stammen, der weitgehend zur Produktion der Elektrizität dient. Der Elektrifizierungsgrad verläuft weltweit etwa parallel zur wirtschaftlichen Entwicklung. Neben den Maßnahmen im Wärme und Mobilitätsbereich, die aber teilweise ebenfalls den Elektrizitätsbedarf steigern (Wärmepumpe, Elektroautos), ist es also von vorrangiger Bedeutung die Elektrizität möglichst CO2-arm zu erzeugen. Dazu hat man folgende Möglichkeiten [1]: a) Starke Reduktion der Verluste des Energiesektors durch deutliche Erhöhung der Energienutzungsgrade im Bereich thermischer Kraftwerke (Wärmekraftkopplung, Kombiprozesse). b) CO2-Einfang und Sequestrierung bei Kohle- und Erdölkraftwerken; wichtige Einschränkung: die Technik ist noch nicht reif, vermutlich auch teuer und muss bezüglich Umweltverträglichkeit noch ernsthaft geprüft werden. c) Einsatz von Erdgaskraftwerken, Ersatz von Kohle und Erdöl durch Erdgas: die CO2-Emissionen reduzieren sich gegenüber der Kohle auf etwa 55% (gegenüber dem Erdöl auf ca. 75%); Einschränkung: die Erdgasreserven sind weltweit begrenzt. d) Einsatz von Kernenergie: die Kraftwerke sind frei von CO2-Emissionen; Einschränkungen: die Reserven an Uran sind bei Einsatz von Reaktoren der 3. Generation ebenfalls begrenzt. Der Einsatz von Reaktoren der 4. Generation ist möglich, muss jedoch technisch und politisch gut überlegt werden. Die Kernfusion kommt erst für die zweite Hälfte des Jahrhunderts in Frage.

Hauptbericht

9

e) Nutzung aller Möglichkeiten zur Produktion von Elektrizität aus Wasserkraft; Einschränkung: das Potenzial ist begrenzt. f) Einsatz von Windenergie: die Technik ist reif und bei günstigen Windverhältnissen wirtschaftlich. Das Potenzial ist mit Einbezug von off-shore-Anlagen sehr groß. g) Einsatz von Geothermie. Einschränkungen: geothermische Kraftwerke eignen sich nur für Standorte mit geothermischen Anomalien, die aber ein großes Potenzial haben. h) Einsatz von Biomasse. Einschränkungen: das Potenzial der Biomasse ist begrenzt. Biomasse sollte deshalb in erster Linie, und soweit ihre Nutzung ökologisch vertretbar ist, für den Treibstoff- und Wärmebereich reserviert werden, mit Ausnahme der lokalen Wärmekraftkopplung. i) Einsatz von Solarthermie und Photovoltaik. Solarthermische Kraftwerke eignen sich für Länder mit niedrigem Anteil an diffusem Licht und haben dort ein großes Potenzial. Die Photovoltaik ist vorerst noch durch den hohen Preis behindert, wegen des praktisch unbegrenzten und kapillar verwertbaren Potenzials muss jedoch ihre Weiterentwicklung zielstrebig gefördert werden, solange notwendig auch durch Einspeisevergütungen.

3 Weltweite Indikatoren im Jahr 2007 Die Welt wird für die Analyse folgendermaßen aufgeteilt: OECD-30 ----> EU-15 USA Japan Rest-OECD (13 Staaten) Nicht-OECD ----> China Indien Rest-Asien+Ozeanien Mittel- und Südamerika Afrika Mittlerer Osten Transitionsländer (Ex-Sowjetunion + Nicht-OECD-Europa) Vorgängig und zusätzlich wird die uns nahestehende EU-27 behandelt, deren Staaten teils der EU-15, teils der Rest- OECD (4 Staaten) und teils den Transitionsländern (Nicht-OECD-Europa, 8 Staaten) zugeteilt sind. Ermittelt, dargestellt und kommentiert werden: -

das BIP(KKP) pro Kopf, die Energieintensität, die CO2-Intensität, der CO2-Indikator der Nachhaltigkeit

(als Grundlage dazu dienen die Veröffentlichungen der IEA von 2006 bis 2009 sowie [1], s. Referenzen).

10

3.1

Report 2009

Europäische Union EU-27

Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Die aus 27 Ländern bestehende EU wies im Jahre 2007 nahezu eine halbe Milliarde Einwohner auf (Bild 1). Sie generiert ein Bruttoinlandprodukt (BIP), bei Berücksichtigung der Kaufkraftparität (KKP), von 12'400 Milliarden $ (von 2000), was rund 20% des weltweiten BIP(KKP) ausmacht. Die 6 bevölkerungsreichsten Länder (Deutschland, Frankreich, Vereinigtes Königreich, Italien, Spanien und Polen), mit rund 70% der Bevölkerung der Union, erbringen einen BIP-Anteil von 73%. Die 15 Länder der EU-15, die Mitglied der OECD sind, mit einem Bevölkerungsanteil von 79%, erbringen rund 88% des BIP der EU-27. Bevölkerung EU-27 2007, Total 496 Mio. Polen (7,69%) Rumänien (4,35%) Tschechische Rep. (2,08%) Ungarn (2,03%) Bulgarien (1,54%) Slowakei (1,09%) Litauen (0,68%) Lettland (0,46%) Slowenien (0,41%) Estland (0,27%) Zypern (0,16%) Malta (0,08%)

Luxemburg (0,10%) Irland (0,88%) Finnland (1,07%) Dänemark (1,10%) Österreich (1,68%) Schweden (1,84%) Belgien (2,14%) Portugal (2,14%) Griechenland (2,26%) Niederlanden (3,30%) Spanien (9,05%)

Deutschland (16,59%)

Italien (11,96%) Vereinigtes Königreich (12,25%)

Frankreich (12,82%)

Bild 1. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung der EU-27

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a EU, 2007 Luxemburg Irland Schweden Niederlanden Österreich Dänemark Finnland Belgien Vereinigtes Königreich Deutschland EU-15 Frankreich Italien EU-27 Spanien Griechenland Slowenien Zypern Tschechische Rep. Malta Portugal Slowakei Estland Ungarn Litauen Lettland Polen Bulgarien Rumänien 0

1

2

3

4

5

6

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 2. BIP (KKP) der Länder der EU-27

7

Hauptbericht

11

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 2) liegt im Mittel bei 25‘000 $/a und schwankt (vom Spezialfall Luxemburg abgesehen) zwischen 36'700 $/a in Irland und 9‘300 $/a in Rumänien. Die 6 großen Länder liegen mit Ausnahme von Polen (14'000 $/a) alle zwischen 24'000 und 30'000 $/a. Energieintensität (Bild 3) Die Energieintensität misst den zur Generierung des BIP(KKP) notwendigen Energieaufwand. Dieser liegt im Mittel der Union bei 1.9 kWa/10'000 $ (Bruttoinlandverbrauch). Bildlich gesprochen benötigt man also im Mittel zur Generierung von 10 $ Kaufkraft etwa die Energie von 1.9 l Benzin. Die EU-15 ist mit 1.8 kWa/10'000 $ leicht effizienter. Die Energieintensität wird auch vom Klima beeinflusst. So weisen südliche Länder (wie Italien, Griechenland, Spanien und Portugal) im Mittel eine vergleichsweise niedrigere Energieintensität auf als nordische Länder (wie Finnland, Estland und Schweden). Die Unterschiede in der Energieeffizienz sind recht groß. So benötigt Irland deutlich weniger als 1.5 kWa/10'000 $, während Bulgarien nahezu 4 kWa/10'000 $ braucht.

Energieintensität, kWa/10'000 $ EU, 2007 Irland Malta Italien Dänemark Vereinigtes Königreich Griechenland Österreich Spanien Portugal Lettland EU-15 Luxemburg EU-27 Zypern Deutschland Niederlanden Frankreich Slowenien Ungarn Schweden Belgien Litauen Polen Rumänien Slowakei Tschechische Rep. Finnland Estland Bulgarien 0

1

2

3

kWa /10'000 $ (BIP KKP) Bild 3. Energieintensität der Länder der EU-27

4

12

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 4) Energie ist aber erst dann für das Klima schädlich, wenn deren CO2-Intensität groß ist. Im Mittel der Union liegt diese bei 1.68 t CO2/kWa. In der EU-15 ist sie leicht niedriger (1.63 t CO2/kWa). Die Unterschiede sind recht groß und reichen von 0.69 t CO2/kWa in Schweden bis zu 2.36 t CO2/kWa in Polen. Die Art der Elektrizitätsproduktion ist ein entscheidender Faktor. Gut stehen jene Länder da, die Elektrizität mit Wasserkraft und Kernenergie erzeugen (Schweden, Frankreich), überdurchschnittlich schlecht hingegen jene, die Elektrizität überwiegend mit Kohle-, Oel- und Gas-Kraftwerken produzieren (Polen, Vereinigtes Königreich, Italien, Deutschland, und Spanien).

CO2-Intensität, t CO2/kWa EU, 2007 Schweden Frankreich Litauen Finnland Lettland Belgien Ungarn Slowakei Österreich EU-15 Slowenien Portugal EU-27 Niederlanden Rumänien Spanien Deutschland Italien Vereinigtes Königreich Bulgarien Luxemburg Dänemark Tschechische Rep. Irland Zypern Griechenland Malta Polen Estland 0

0,5

1

1,5

t CO2/kWa Bild 4. CO2-Intensität der Länder der EU-27

2

2,5

Hauptbericht

13

Nachhaltigkeit (Bild 5) Um die Nachhaltigkeit der Energiewirtschaft bezüglich Klima zu beurteilen, müssen beide Faktoren: Energieintensität und CO2-Intensität berücksichtigt werden. Das Produkt dieser beiden Größen ergibt den CO2-Indikator in t CO2/10'000 $ oder bequemer in g CO2/$. Der Wert für die EU-27 liegt bei 317 g CO2/$, jener der EU-15 bei 292 g CO2/$. Deutlich unter 250 g CO2/$ liegen Schweden und Frankreich, knapp unter 300 g CO2/$ Italien und das Vereinigte Königreich. Weniger nachhaltig ist die Energiewirtschaft Deutschlands mit 345 g CO2/$ und extrem schlecht jene einiger osteuropäischer Länder wie Polen und die Tschechische Republik (nahezu 600 g CO2/$) sowie Estland und Bulgarien (> 700 g CO2/$). Da der Einfluss der klimatischen Verhältnisse deutlich ist (notwendige Heizenergie) müsste ein Klima-Bonus bzw. -Malus eingeführt werden.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ EU, 2007 Schweden Frankreich Lettland Österreich Irland Litauen Italien Vereinigtes Königreich EU-15 Portugal Dänemark EU-27 Spanien Belgien Ungarn Niederlanden Slowenien Luxemburg Deutschland Malta Griechenland Finnland Slowakei Zypern Rumänien Polen Tschechische Rep. Bulgarien Estland 0

200

400

600

800

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 5. CO2-Nachhaltigkeitsindikator, EU-27

1000

14

Report 2009

3.2

OECD- 30

Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Die 30 Länder der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) wiesen im Jahr 2007 eine Bevölkerung von 1185 Mio auf, was etwa 18% der Weltbevölkerung entspricht (Bild 6). Sie generieren ein BIP (KKP) von rund 32'400 Milliarden $, was 53% des weltweiten kaufkraftkorrigierten Bruttoinlandprodukts darstellt. Hauptakteure sind die EU-15, die USA und Japan, die zusammen knapp 70 % der Bevölkerung stellen und 80% des BIP der OECD erarbeiten. Bevölkerung OECD-30 2007 Total 1185 Mio. Türkei (6,23%) Mexiko (8,92%) Island (0,03%) Norwegen (0,40%) Schweiz (0,63%) Neuseeland (0,35%) Australien (1,78%) Kanada (2,78%) Südkorea (4,09%)

Polen (3,22%) Tschechische Republik (0,87%) Ungarn (0,85%) Slowakei (0,46%)

EU-15 (33,13%)

Japan (10,78%)

USA (25,49%)

Bild 6. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung der OECD-30

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a OECD-30, 2007 Norwegen USA Island Schweiz Kanada Australien Japan EU-15 OECD-30 Neuseeland Südkorea Tschechische Republik Slowakei Ungarn Polen Mexiko Türkei 0

1

2

3

4

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 7. BIP (KKP) der Länder der OECD-30

5

Hauptbericht

15

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 7) liegt im Mittel bei 27'300 $ und schwankt zwischen 40'000 $ in Norwegen und 11'100 $ in der Türkei. Spitzenreiter sind neben Norwegen die USA, Island und die Schweiz. Relativ wenig Kaufkraft weisen, außer der Türkei, Mexico und einige osteuropäische Länder auf (Polen, Slowakei, Ungarn), alle zwischen 11'000 und 17'000 $ pro Kopf und Jahr. Energieintensität (Bild 8) Die Energieintensität (Bruttoinlandverbrauch) liegt im Mittel der OECD-Länder bei 2.3 kWa/10'000 $, also etwas höher als in der EU-15. Der sehr gute Wert der Schweiz (1.3 kWa) und die guten von Norwegen, Japan, Türkei und der EU-15 werden kompensiert durch die schlechtere Effizienz von USA (2.71 kWa), Südkorea (2.77 kWa) und Kanada (3.42 kWa). Der sehr große Wert von Island (6 kWa/10'000 $) ist klimatisch bedingt, aber auch auf die große Verfügbarkeit der CO2-freien Energien Wasserkraft und Geothermie zurückzuführen.

Energieintensität, kWa/10'000 $ OECD-30, 2007 Schweiz Türkei EU-15 Norwegen Japan Mexiko Ungarn Neuseeland OECD-30 Polen Australien Slowakei USA Südkorea Tschechische Republik Kanada Island 0

1

2

3

4

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

Bild 8. Energieintensität der Länder der OECD-30

5

6

16

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 9) Island ist Spitzenreiter mit einem sehr niedrigen Wert der CO2-Intensität (0.36 t CO2/kWa) dank Wasserkraft und Geothermie. Auch Norwegen und die Schweiz haben im internationalen Vergleich günstige Werte (knapp über 1 t CO2/kWa) dank der Elektrizitätsproduktion aus reiner Wasserkraft bzw. vorwiegend aus Wasserkraft und Kernenergie. Im Mittel liegt die CO2-Intensität der OECD im Jahre 2007 bei 1.78 t CO2/kWa. Schlechter ist der Wert der USA (1.86 t CO2/kWa) und am schlimmsten jener von Polen und Australien (> 2.3 t CO2/kWa). Hauptgrund ist der große Anteil der Kohlekraftwerke an der Elektrizitätserzeugung dieser Länder.

CO2-Intensität, t CO2/kWa OECD-30, 2007

Island Norwegen Schweiz Ungarn Slowakei Kanada Neuseeland EU-15 Südkorea OECD-30 Mexiko Japan USA Türkei Tschechische Republik Polen Australien 0

0,5

1

1,5

t CO2/kWa

Bild 9. CO2-Intensität der OECD- Länder

2

2,5

Hauptbericht

17

Nachhaltigkeit (Bild 10) Die Nachhaltigkeit der Energiewirtschaft bezüglich Klimawandel kann durch das Produkt von Energieintensität und CO2-Intensität charakterisiert werden. Der so erhaltene Wert des CO2-Indikators der OECD liegt bei 402 g CO2/$. Werte unter 200 g CO2/$ oder knapp darüber weisen die Schweiz (Spitzenreiter mit 163 g CO2/$), Norwegen, Island und Länder der EU-15, wie Schweden und Frankreich. Die Gründe sind bereits erwähnt worden (Elektrizität ausschließlich oder vorwiegend aus Wasserkraft, Kernenergie und Geothermie). Am anderen Ende der Skala liegen Länder, die Elektrizität vorwiegend mit Kohle erzeugen: USA (rund 500 g CO2/$) sowie Polen, die Tschechische Republik und Australien (alle mit nahezu 600 g CO2/$), oder eine schlechte Energieeffizienz aufweisen (Kanada > 500 g CO2/$, z.T. klimatisch bedingt)

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ OECD-30, 2007 Schweiz Norwegen Island EU-15 Türkei Ungarn Japan Neuseeland Mexiko OECD-30 Slowakei Südkorea USA Kanada Polen Tschechische Republik Australien 0

100

200

300

400

500

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 10. CO2-Nachhaltigkeitsindikator der OECD-Länder

600

18

Report 2009

3.3 Welt Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Die Welt wird in folgende Zonen aufgeteilt: China, Indien, Rest-Asien+Ozeanien ohne OECD-Mitglieder, Zentral-+Südamerika, Afrika, OECD (aufgespalten in EU-15, USA, Japan und restliche 13 OECD-Länder), Mittlerer Osten, ExSowjetunion und Nicht-OECD-Europa. Die prozentualen Bevölkerungsanteile zeigt Bild 11. Das Welt-BIP (KKP) liegt bei 61‘400 Milliarden $/a. Doch klafft ein Faktor von ca. 5 zwischen den OECD-Ländern und dem Rest der Welt. Die ersten generierten im Jahre 2007 mit 18% der Weltbevölkerung rund 53% des Welt-BIP(KKP), während die zweiten mit 82% der Weltbevölkerung sich mit den restlichen 47% zufrieden geben mussten. China generiert mit 20% Bevölkerungsanteil ein BIP(KKP) von 10‘200 Milliarden $/a oder 17% des Welt-BIP. Indien erzeugt mit 17% Bevölkerungsanteil ein BIP(KKP) von rund 4‘000 Milliarden $/a oder 6.5% des Welt-BIP. Weltbevölkerung 2007, Total 6609 Mio.

Rest-OECD ** (5,48%) Mittlerer Osten (2,92%) Ex Sowjetunion (4,30%) Nicht OECD Europa (0,80%)

Japan (1,94%) USA (4,57%) EU-15 (5,95%) Afrika (14,50%)

China (mit Hong Kong) (20,08%)

Zentral- +Südamerika (6,98%) Rest-Asien+Ozeanien * (15,51%)

Indien (16,99%)

* ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

Bild 11. Prozentuale Aufteilung der Weltbevölkerung

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Welt, 2007 USA Japan EU-15 OECD Rest-OECD ** Nicht OECD Europa Welt Ex Sowjetunion Zentral- +Südamerika Mittlerer Osten China (mit Hong Kong) Nicht-OECD Rest-Asien+Ozeanien * Indien Afrika 0 * ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

1

2

3

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 12. BIP (KKP) der Weltzonen bzw. Länder

4

Hauptbericht

19

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 12) liegt im Welt-Mittel bei 9‘300 $ und schwankt zwischen 25'000 í40'000 $/a in der industrialisierten Welt und 2'500 í10'000 $/a in den Entwicklungs- und Schwellenländern. Das BIP(KKP) pro Kopf von China beträgt 7‘700 $/a und jenes von Indien 3‘600 $/a. Energieintensität (Bild 13) Die Bruttoenergieintensität liegt im Welt-Mittel bei 2.6 kWa/10'000 $. Deutliche Unterschiede sind quer durch die OECD- und Nicht-OECD-Länder feststellbar. So ist die Effizienz des Energieeinsatzes in den USA etwas schlechter als im Weltdurchschnitt und nur unwesentlich besser als jene Chinas, während die EU-15 und Japan eine Energieintensität unter 2 kWa/10'000 $ aufweisen. Umgekehrt weisen Zentral- und Südamerika sowie Indien eine Energieintensität auf, die durchaus mit jener der EU-15 oder Japans zu vergleichen ist. Dies dürfte zum Teil mit der Unterentwicklung, aber auch mit den günstigen klimatischen Verhältnissen zusammenhängen. Besonders krass ist die Energieverschwendung im Mittleren Osten ( > 4.5 kWa/10'000 $) und in der Ex-Sowjetunion (5.5 kWa/10'000 $) was in erster Linie auf die allzu billig verfügbaren fossilen Energieträgern zurückzuführen sein dürfte.

Energieintensität, kWa/10'000 $ Welt, 2007 EU-15 Japan Zentral- +Südamerika Indien OECD Rest-Asien+Ozeanien * Rest-OECD ** China (mit Hong Kong) Welt USA Nicht OECD Europa Nicht-OECD Afrika Mittlerer Osten Ex Sowjetunion 0

1

2

3

4

5

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

* ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

Bild 13. Energieintensität der Weltzonen bzw. Länder

6

20

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 14) Die weltweite CO2-Intensität liegt bei 1.8 t CO2/kWa und ist somit etwas höher als die der fortschrittlichsten OECD-Länder. Eine Ausnahme bilden Afrika (knapp über 1 t CO2/kWa) dank der z.T. noch auf Biomasse basierenden Energiewirtschaft und Zentral- und Südamerika (1.44 t CO2/kWa) dank der stark auf Wasserkraft ausgerichteten Elektrizitätsproduktion. Leicht unter dem Weltdurchschnitt liegt auch die Ex-Sowjetunion wegen der vorwiegend auf Erdgas basierenden Energiewirtschaft. Über dem Weltdurchschnitt liegen die USA, Nicht-OECDEuropa, der Mittlere Osten und vor allem China (letzteres bei ca. 2.3 t CO2/kWa). Der Hauptgrund ist wiederum die stark auf Erdöl oder Kohle basierende Elektrizitätserzeugung.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Welt, 2007 Afrika Zentral- +Südamerika Rest-Asien+Ozeanien * EU-15 Indien OECD Ex Sowjetunion Japan Rest-OECD ** Welt Nicht-OECD USA Mittlerer Osten Nicht OECD Europa China (mit Hong Kong) 0

0,5

* ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

1

1,5

t CO2/kWa

Bild 14. CO2-Intensität der Weltzonen

2

2,5

Hauptbericht

21

Nachhaltigkeit (Bild 15) Maß für die Nachhaltigkeit der Energiewirtschaft in Zusammenhang mit dem Klimaschutz ist der sich aus dem Produkt von Energieintensität und CO2-Intensität ergebende CO2-Indikator. Der Weltdurchschnitt des CO2-Indikators liegt bei 470 g CO2/$. Unter 300 g CO2/$ oder knapp darüber liegen Zentral- +Südamerika, die EU-15, Indien und Japan. Die USA sind mit ca. 500 g CO2/$ weniger nachhaltig als der Weltdurchschnitt. Den größten Nachholbedarf haben Nicht-OECD-Europa (530 g CO2/$), China (ca. 600 g CO2/$), der Mittlere Osten (nahezu 900 g CO2/$) und die Ex Sowjetunion (nahezu 1000 g CO2/$).

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Welt, 2007

Zentral- +Südamerika EU-15 Indien Japan Rest-Asien+Ozeanien * Afrika OECD Rest-OECD ** Welt USA Nicht OECD Europa Nicht-OECD China (mit Hong Kong) Mittlerer Osten Ex Sowjetunion 0 * ohne China, Indien und OECD-Länder ** OECD ohne USA, Japan und EU-15

200

400

600

800

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 15. CO2-Nachhaltigkeitsindikator der Weltzonen

1000

22

Report 2009

3.4 Rest-Asien/Ozeanien Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Mit Rest-Asien/Ozeanien versteht man die Kontinente Asien und Ozeanien ohne China, Indien, Japan und alle weiteren Mitgliedstaaten der OECD, wie Südkorea, Australien und Neuseeland. Die Bevölkerung beträgt insgesamt 1‘025 Mio (Bild 16) und das BIP(KKP) 4'300 Milliarden $/a ($ von 2000) oder rund 7% des WeltBIP. Die 6 bevölkerungsreichsten Staaten sind Indonesien, Pakistan, Bangladesch, Philippinen, Vietnam und Thailand. Mit 76% der Bevölkerung generieren sie 65% des BIP(KKP). Bevölkerung von Rest-Asien+Ozeanien 2007, Total 1025 Mio. restliche Länder (4,80%) Mongolei (0,25%) Nordkorea (2,32%) Taiwan (2,23%) Philippinen (8,58%) Brunei (0,04%)

Pakistan (15,85%) Sri Lanka (1,95%) Nepal (2,74%)

Bangladesch (15,48%)

Indonesien (22,02%)

Myanmar (4,76%) Thailand (6,23%) Kambodscha (1,41%)

Singapur (0,45%) Malaysia (2,59%) Vietnam (8,31%)

Bild 16. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung von Rest-Asien+Ozeanien

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Rest-Asien+Ozeanien, 2007

Singapur Taiwan Brunei Malaysia Thailand Philippinen Sri Lanka Rest-Asien+Ozeanien Indonesien Vietnam Kambodscha Mongolei Pakistan Myanmar restliche Länder Bangladesch Nordkorea Nepal 0

0,5

1

1,5

2

2,5

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 17. BIP (KKP) von Rest-Asien+Ozeanien

3

Hauptbericht

23

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 17) beträgt im Mittel 4‘200 $/a, jenes der 6 bevölkerungsreichsten Länder schwankt zwischen 1'900 in Bangladesch und 8'600 in Thailand. OECD-Niveau haben lediglich Singapur und Taiwan, beide mit einem BIP(KKP) zwischen 27'000 und 30'000 $/a. Energieintensität (Bild 18) Die Bruttoenergieintensität liegt dank der Unterentwicklung vieler Länder mit etwas mehr als 2.4 kWa/10'000 $ etwas unter dem Weltdurchschnitt. Wenig effizient sind die Energiewirtschaften Indonesiens und Pakistans mit knapp 3 kWa/10'000 $ ebenso jene Singapurs mit 2.6 kWa/10'000 $ und Malaysias mit 3.6 kWa/10'000 $. Extrem ineffizient und vergleichbar mit Ländern der ExSowjetunion sind, aus unterschiedlichen Gründen, die Energiewirtschaften von Brunei (> 6 kWa/10'000 $ ), das große Erdöl- und Erdgasvorkommen aufweist, sowie von Nordkorea (trotz hohem Anteil Hydroelektrizität) und der Mongolei (ca. 6 kWa/10'000 $). Auch Taiwan liegt mit rund 2.3 kWa/10'000 $ noch deutlich über Japan oder der EU-15.

Energieintensität, kWa/10'000 $ Rest-Asien+Ozeanien, 2007 Bangladesch Philippinen restliche Länder Sri Lanka Kambodscha Myanmar Taiwan Rest-Asien+Ozeanien Thailand Singapur Vietnam Pakistan Indonesien Nepal Malaysia Mongolei Brunei Nordkorea 0

1

2

3

4

5

6

kWa /10'000 $ (BIP KKP) Bild 18. Energieintensität von Rest-Asien+Ozeanien

7

24

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 19) Die CO2-Intensität ist im Mittel mit 1.45 t CO2/kWa unter dem Weltdurchschnitt. Die meisten schwach entwickelten Länder liegen noch tiefer, mit Ausnahme von Nordkorea und der Mongolei deren Energiewirtschaft, offensichtlich von der Kohlenutzung geprägt, die weltweit höchste CO2-Intensität von mehr als 2.5 t CO2/kWa aufweist. Unter den entwickelten Ländern sind, gemessen an der Wirtschaftsleistung, die spezifischen CO2-Emissionen Singapurs deutlich geringer als jene Taiwans.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Rest-Asien+Ozeanien, 2007 Nepal Myanmar Kambodscha Sri Lanka Bangladesch Pakistan Vietnam Singapur restliche Länder Philippinen Indonesien Rest-Asien+Ozeanien Brunei Thailand Malaysia Taiwan Nordkorea Mongolei 0

0,5

1

1,5

2

t CO2/kWa

Bild 19. CO2-Intensität von Rest-Asien+Ozeanien

2,5

3

Hauptbericht

25

Nachhaltigkeit (Bild 20) Der CO2-Indikator ist für Restasien+Ozeanien im Mittel mit rund 370 g CO2/$ deutlich kleiner als der Weltdurchschnitt (470 g CO2/$) oder als der OECDDurchschnitt (400 g CO2/$). Die Unterschiede zwischen den einzelnen Ländern sind aber enorm. Unter den bevölkerungsreichen und somit gewichtigeren Ländern haben Sri-Lanka und Bangladesch, wegen Unterentwicklung aber auch dank Hydroelektrizität oder Erdgas sowie Biomasse, und die Philippinen, dank Wasserkraft und Geothermie, Werte deutlich unter 200 g CO2/$. Vietnam, Pakistan und Indonesien liegen im Mittelfeld. Das wirtschaftlich entwickelte Singapur liegt mit rund 330 g CO2/$ im Bereich der EU-15, Taiwan ist mit 430 g CO2/$ deutlich weniger nachhaltig. Weit von jeder Nachhaltigkeit entfernt sind die Energiewirtschaften Bruneis (trotz guter wirtschaftlicher Entwicklung) mit nahezu 1000 g CO2/$ und jene Nordkoreas und der Mongolei mit über 1‘500 g CO2/$.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Rest-Asien+Ozeanien, 2007 Nepal Kambodscha Myanmar Bangladesch Sri Lanka restliche Länder Philippinen Singapur Vietnam Pakistan Rest-Asien+Ozeanien Thailand Taiwan Indonesien Malaysia Brunei Nordkorea Mongolei 0

500

1000

1500

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 20. CO2-Indikator von Rest-Asien+Ozeanien

2000

26

Report 2009

3.5 Zentral- und Südamerika Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Zentral- und Südamerika machen mit 461 Mio. Einwohner etwa 93% der Bevölkerung der EU-27 aus, liefern aber nur 30% von dessen BIP(KKP). Brasilien ist mit 42% der Bevölkerung und 42% des BIP(KKP) das gewichtigste Land des Kontinents (Bild 21). Die 6 bevölkerungsreichsten Länder (Brasilien, Kolumbien, Argentinien, Peru, Venezuela und Chile) machen mehr als 75% der Bevölkerung aus und generieren 83% des BIP(KKP). Bevölkerung Zentral- + Südamerika 2007, Total 461 Mio. Kuba (2,49%) Guatemala (2,96%) Nicaragua (1,24%) Honduras (1,57%) El Salvador (1,52%) Costa Rica (0,99%) Panama (0,74%)

Dominikanische Rep. (2,16%) Jamaika (0,59%) Niederl. Antillen (0,04%) Trinidad+Tobago (0,29%) restliche Länder (0,88%) Venezuela (6,09%) Kolumbien (10,22%) Ecuador (2,96%) Peru (6,18%) Bolivien (2,11%) Chile (3,68%) Paraguay (1,36%) Uruguay (0,74%) Argentinien (8,75%)

Brasilien (42,45%)

Bild 21. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung Zentral- und Südamerikas

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Zentr.+Südamerika, 2007 Niederl. Antillen Trinidad+Tobago Argentinien Chile Uruguay restliche Länder Costa Rica Kuba Kolumbien Brasilien Dominikanische Rep. Zentral- +Südamerika Panama Venezuela Peru El Salvador Paraguay Guatemala Honduras Ecuador Jamaika Nicaragua Bolivien Haiti 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

in 10'000 $/a ($ von 2000)

1,4

Bild 22. BIP (KKP) der Länder Zentral- und Südamerikas

1,6

Hauptbericht

27

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 22) liegt im Mittel bei 8‘100 $/a. Genau durchschnittlich ist Brasilien. Von den größeren Ländern liegen Argentinien (14‘700 $/a), Chile (11'400 $/a) und Kolumbien (8‘400 $/a) über dem Durchschnitt, Venezuela und Peru darunter. Energieintensität (Bild 23) Die Energieintensität liegt insgesamt bei knapp 2 kWa/10'000$, was etwa 76% des Weltdurchschnitts entspricht und nahezu mit jener der EU-15 vergleichbar ist. Bei einem Entwicklungsstand von ca. 87% des Weltdurchschnitts kann die Energieeffizienz deshalb als relativ gut taxiert werden. Von den 6 bevölkerungsreichsten Ländern sind 3 (Peru, Kolumbien und Argentinien) unterdurchschnittlich energieintensiv. Sehr ineffizient ist hingegen die Energiewirtschaft Venezuelas und mit 4.5 kWa/10'000$ ähnlich derjenigen des Mittleren Osten und der Ex-Sowjetunion.

Energieintensität, kWa/10'000 $ Zentr.+Südamerika, 2007 Kolumbien Peru Uruguay Dominikanische Rep. Kuba Costa Rica Panama Argentinien El Salvador Guatemala Zentral- +Südamerika Paraguay Brasilien Honduras Chile restliche Länder Nicaragua Haiti Ecuador Bolivien Venezuela Jamaika Niederl. Antillen Trinidad+Tobago 0

2

4

6

8

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

Bild 23. Energieintensität von Zentral- und Südamerikas

10

28

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 24) Die CO2-Intensität beträgt rund 1.4 t CO2/kWa und ist somit deutlich niedriger als der Weltdurchschnitt und auch als jener der EU-15. Dies ist zum Teil auf die starke Stellung der Wasserkraft für die Elektrizitätsproduktion zurückzuführen. Unterdurchschnittlich ist die CO2-Intensität in Brasilien (1.1 t CO2/kWa), auch dank Bio-Treibstoffe. Am höchsten (in den 6 bevölkerungsreichsten Ländern) ist mit 1.74 t CO2/kWa, die CO2-Intensität Chiles.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Zentr.+Südamerika, 2007 Haiti Paraguay Nicaragua El Salvador Costa Rica Guatemala Brasilien Honduras Uruguay Zentral- +Südamerika Trinidad+Tobago Kolumbien Niederl. Antillen Peru Argentinien Venezuela Bolivien Ecuador Panama Chile Dominikanische Rep. Jamaika Kuba restliche Länder 0

0,5

1

t CO2/kWa

1,5

Bild 24. CO2-Intensität von Zentral- +Südamerika

2

Hauptbericht

29

Nachhaltigkeit (Bild 25) Entsprechend der moderaten Energieintensität und auch CO2-Intensität ist die Nachhaltigkeit der Energiewirtschaft Süd- und Mittelamerikas mit 274 g CO2/$ recht gut. Mit diesem Wert ist Zentral- und Südamerika sogar Spitzenreiter (s. Bild 15). Drei der 6 großen Länder (Peru, Kolumbien und Brasilien) liegen unter diesem Wert und Argentinien leicht darüber. Deutlich aus dem Rahmen fällt Venezuela mit mehr als 750 g CO2/$.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Zentr.+Südamerika, 2007

Paraguay Costa Rica Kolumbien Uruguay Peru Haiti El Salvador Guatemala Brasilien Nicaragua Panama Dominikanische Rep. Honduras Kuba Zentral- +Südamerika Argentinien Chile restliche Länder Bolivien Ecuador Venezuela Jamaika Trinidad+Tobago Niederl. Antillen 0

200

400

600

800

1000

1200

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 25. CO2-Indikator von Zentral- + Südamerika

1400

1600

30

3.6

Report 2009

Afrika

Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Afrika weist mit 958 Mio. Einwohner (Bild 26) ein BIP(KKP) von 2370 Milliarden $ aus. Die fünf Länder mit dem größten BIP, nämlich Südafrika, Ägypten, Algerien, Nigeria und Marokko erbringen zusammen mit 35% der Bevölkerung 58% des BIP. Bevölkerung von Afrika 2007, Total 958 Mio.

Marokko (3,22%) Algerien (3,53%) Tunesien (1,07%) Libyen (0,64%) Ägypten (7,88%) Sudan (4,03%) Eritrea (0,51%)

Andere (18,89%) Senegal (1,30%) Elfenbeinküste (2,01%) Ghana (2,45%) Togo (0,69%)

Äthiopien (8,26%)

Benin (0,94%)

Kenia (3,92%) Tansania (4,22%) Mosambik (2,23%) Sambia (1,24%) Simbabwe (1,40%) Botswana (0,20%) Südafrika (4,97%) Namibia (0,22%) Angola (1,78%)

Nigeria (15,45%) Kamerun (1,93%) Gabun (0,14%) Kongo (0,39%) Dem. Rep. Kongo (6,51%)

Bild 26. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung Afrikas

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Afrika, 2007

Botswana Libyen Südafrika Tunesien Namibia Gabun Algerien Marokko Ägypten Angola Afrika Ghana Sudan Kamerun Senegal Simbabwe Elfenbeinküste Andere Togo Mosambik Äthiopien Kongo Nigeria Kenia Sambia Benin Eritrea Tansania Dem. Rep. Kongo 0

0,2

0,4

0,6

0,8

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 27. BIP (KKP) der Länder Afrikas

1

1,2

Hauptbericht

31

Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 27) ist im Mittel im weltweiten Vergleich sehr niedrig und beträgt 2'500 $/a. Nur drei Länder (Botswana, Libyen und Südafrika) überschreiten 10'000 $/a. Sechs weitere Länder (Tunesien, Namibia, Algerien, Gabun, Marokko und Ägypten) liegen im Bereich 4'000 - 8'000 $/a. Alle anderen sind z.T. deutlich unter dem Kontinent-Durchschnitt. Energieintensität (Bild 28) Die sehr hohe mittlere Energieintensität von 3.5 kWa/10'000$, deutlich über dem Weltdurchschnitt, die auf einen ineffizienten Einsatz von Energie hindeutet, ist die Folge von Unterentwicklung aber auch vom relativen Reichtum an fossilen Energieträgern, die billig zur Verfügung gestellt werden (Kohle in Südafrika, Öl in Nigeria und Libyen, Erdgas in Algerien und Ägypten usw.).

Energieintensität, kWa/10'000 $ Afrika, 2007

Botswana Namibia Tunesien Senegal Ghana Eritrea Algerien Sudan Kamerun Ägypten Gabun Angola Äthiopien Südafrika Libyen Afrika Kongo Togo Andere Benin Mosambik Elfenbeinküste Kenia Dem. Rep. Kongo Simbabwe Sambia Tansania 0

2

4

6

8

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

Bild 28. Energieintensität der Länder Afrikas

10

32

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 29) Afrika weist die weltweit niedrigste CO2-Intensität von 1.05 t CO2/kWa. Grund dafür dürfte der auf Unterentwicklung zurückzuführende noch starker Einsatz von Biomasse sein. Die entwickelteren Länder weisen hingegen eine CO2-Intensität auf, die dem Weltdurchschnitt nahe kommt.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Afrika, 2007

Dem. Rep. Kongo Mosambik Äthiopien Tansania Sambia Togo Andere Nigeria Elfenbeinküste Kenia Kamerun Eritrea Sudan Ghana Simbabwe Kongo Angola Benin Gabun Afrika Senegal Namibia Tunesien Algerien Botswana Libyen Ägypten Südafrika Marokko 0

0,5

1

1,5

t CO2/kWa

Bild 29. CO2-Intensität Afrikas

2

2,5

Hauptbericht

33

Nachhaltigkeit (Bild 30) Die sehr niedrige CO2-Intensität kompensiert die hohe Energieintensität, so dass sich der resultierende CO2-Indikator von nahezu 400 g CO2/$ weltweit im Mittelfeld bewegt. Die Unterschiede sind jedoch von Land zu Land sehr groß: von weniger als 100 g CO2/$ in stark unterentwickelten Ländern bis nahezu 700 g CO2/$ in Ländern mit starker Öl- und Kohlewirtschaft. Von den entwickelteren Ländern weisen der Spitzenreiter Botswana (bezüglich BIP/Kopf und Energieeffizienz, Bilder 27 und Bild 28) sowie Tunesien und Namibia trotz relativ schlechter CO2Intensität einen weltweit gesehen befriedigenden CO2-Indikator von 250 g CO2/$ oder weniger auf.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Afrika, 2007

Dem. Rep. Kongo Äthiopien Mosambik Togo Andere Eritrea Kamerun Sudan Ghana Elfenbeinküste Tansania Sambia Senegal Namibia Angola Botswana Tunesien Marokko Kenia Kongo Gabun Nigeria Benin Afrika Algerien Simbabwe Ägypten Libyen Südafrika 0

100

200

300

400

500

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 30. CO2-Emissionsindikator Afrikas

600

700

34

Report 2009

3.7 Mittlerer Osten Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Der Mittlere Osten erzielt mit 193 Mio. Einwohner ein BIP(KKP) von rund 1'550 Milliarden $/a. Davon werden etwa 53% von Saudiarabien, Israel und den Golfstaaten (von Oman bis Kuwait) erbracht, die zusammen 22% der Bevölkerung des Mittleren Ostens ausmachen (Bild 31). Iran als bevölkerungsreichster Staat erbringt weitere 36%. Die restlichen 11% stammen von den übrigen Staaten, d.h. von Irak, Syrien, Jemen, Jordanien und Libanon mit einem Bevölkerungsanteil von rund 41%. Bevölkerung des Mittleren Ostens 2007, Total 193 Mio. Kuwait (1,38%) Bahrain (0,39%) Qatar (0,43%) Ver. Arabische Emirate (2,26%) Oman (1,35%) Jemen (11,58%) Iran (36,76%) Saudi Arabien (12,53%) Jordanien (2,96%) Israel (3,71%) Libanon (2,12%) Syrien (10,30%)

Irak (14,23%)

Bild 31. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung des Mittleren Ostens

BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Mittlerer Osten, 2007 Qatar Israel Kuwait Ver. Arabische Emirate Bahrain Oman Saudi Arabien MIttlerer Osten Iran Jordanien Libanon Syrien Irak Jemen 0

0,5

1

1,5

2

2,5

in 10'000 $/a ($ von 2000)

Bild 32. BIP (KKP) des Mittleren Ostens

3

3,5

Hauptbericht

35

Das Wohlstandsgefälle ist dementsprechend sehr groß. Das BIP(KKP) pro Kopf der Region (Bild 32) liegt bei 8‘000 $/a, also etwas unter dem Weltdurchschnitt. Die erstgenannten Staaten erreichen aber ein BIP(KKP) von 15'000 í35'000 $/a, was etwa dem EU- bzw. OECD-Niveau entspricht. Die Kaufkraft der letztgenannten Staaten liegt hingegen im Bereich von nur 900 - 5'400 $/a. Der sehr niedrige Wert des Iraks ist z.T. kriegsbedingt. Energieintensität (Bild 33) Die mittlere Energieintensität von etwa 4.7 kWa/10'000 $ liegt weit über dem Weltdurchschnitt, was auf eine enorme Energieverschwendung hindeutet. Dies ist besonders in den Golfstaaten und Saudi-Arabien der Fall, in Qatar überschreitet man sogar 10 kWa/10'000$. Der extreme Wert vom Irak muss mit Vorsicht aufgenommen werden, wegen der Kriegsfolgen und weiter bestehender Unruhen. Spitzenreiter ist eindeutig Israel, das mit einer Energieintensität unter 2 kWa/10'000 $ eine Energieeffizienz aufweist, die sich mit derjenigen der EU-15 vergleichen lässt.

Energieintensität, kWa/10'000 $ Mittlerer Osten, 2007 Israel Libanon Jordanien Syrien Iran Oman MIttlerer Osten Kuwait Jemen Saudi Arabien Ver. Arabische Emirate Bahrain Qatar Irak 0

2

4

6

8

10

12

14

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

Bild 33. Energieintensität des Mittleren Ostens

16

36

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 34) Die mittlere CO2-Intensität von 1.9 t CO2/kWa ist nicht wesentlich über dem Weltdurchschnitt von 1.8 t CO2/kWa. Die Unterschiede von Land zu Land sind nicht sehr gross. Oman ist mit 1.74 t CO2/kWa am fortschrittlichsten, während Israel mit 2.26 t CO2/kWa am unteren Ende der Skala liegt.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Mittlerer Osten, 2007

Oman Saudi Arabien Bahrain MIttlerer Osten Iran Ver. Arabische Emirate Kuwait Jordanien Syrien Irak Libanon Jemen Israel 1,2

1,4

1,6

1,8

t CO2/kWa

2

Bild 34. CO2-Intensität des Mittleren Ostens

2,2

2,4

Hauptbericht

37

Nachhaltigkeit (Bild 35) Mit einem mittleren Wert von nahezu 900 g CO2/$ ist die Energiewirtschaft des Mittleren Ostens alles andere als nachhaltig. Vor allem in den Golfstaaten, aber auch in Saudi-Arabien und Iran müsste man trotz Oelreichtum mittelfristig zu einem vernünftigeren Umgang mit der Energie gelangen und die Energieeffizienz stark steigern. Lediglich Israel hat dank einer guten Energieeffizienz und trotz schlechter CO2-Intensität einen Nachhaltigkeitsindikator, der sich mit jenen der OECD-Länder vergleichen lässt.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Mittlerer Osten, 2007 Israel Libanon Jordanien Syrien Oman Iran MIttlerer Osten Kuwait Saudi Arabien Jemen Ver. Arabische Emirate Bahrain Qatar Irak 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

g CO2/$ ($ von 2000)

Bild 35. CO2-Nachhaltigkeitsindikator des Mittleren Ostens

38

Report 2009

3.8 Transitionsländer Bevölkerung und Bruttoinlandprodukt Unter Transitionsländer versteht man die 15 Länder der Ex-Sowjetunion (mit 84% der Bevölkerung und 83% des kaufkraftkorrigierten Bruttoinlandproduktes BIP(KKP)) und 11 europäische Länder, die nicht Mitglied der OECD sind (mit 16% der Bevölkerung und 17% des BIP(KKP), Bild 36 ). In der Ex-Sowjetunion liefert Russland mit 50% der Bevölkerung etwa 65% des BIP(KKP). Zusammen mit Ukraine und Weißrussland ist der Bevölkerungsanteil 70% und jener des BIP(KKP) 82%. Die baltischen Länder sind inzwischen Mitglieder der EU-27. Bevölkerung der Transitionsländer 2007, Total 337 Mio. Rumänien (6,39%) Bulgarien (2,28%) FYR Mazedonien (0,60%) Albanien (0,94%) Serbien (2,20%) Bosnien-Herzegowina (1,16%) Kroatien (1,31%) Slowenien (0,59%) Gibraltar (0,01%) Malta (0,12%) Zypern (0,23%) Georgien (1,31%) Armenien (0,89%) Aserbeidschan (2,51%) Turkmenistan (1,45%)

Moldau (1,13%) Ukraine (13,85%) Weissrussland (2,88%) Litauen (1,01%) Lettland (0,68%) Estland (0,40%)

Usbekistan (7,85%) Tadschikistan (1,97%) Kirgisistan (1,54%) Kasachstan (4,53%)

Russland (42,17%)

Bild 36. Prozentuale Aufteilung der Bevölkerung der Transitionsländer BIP/Kopf (KKP) in 10'000 $/a Transitionsländer, 2007

Gibraltar Slowenien Zypern Malta Estland Litauen Lettland Kroatien Russland NIcht-OECD-Europa Bulgarien Rumänien Transitionsländer Ex-Sowjetunion Weissrussland Kasachstan Bosnien-Herzegowina Turkmenistan Aserbeidschan Ukraine FYR Mazedonien Serbien Armenien Albanien Georgien Moldau Usbekistan Kirgisistan Tadschikistan 0

0,5

1

1,5

2

2,5

in 10'000 $/a ($ von 2000)

3

Bild 37. BIP (KKP) der Transitionsländer

3,5

Hauptbericht

39

Von den 11 Nicht-OECD-Ländern Europas sind Rumänien und Bulgarien (inzwischen ebenfalls Mitglieder der EU-27) mit zusammen 54% der Bevölkerung und 53% des BIP(KKP) am gewichtigsten. Kosovo und Montenegro werden in der IEA-Statistik nicht erfasst. Das BIP(KKP) pro Kopf (Bild 37) beträgt im Mittel der Transitionsländer 8'800 $/a (in Russland 11'300 $/a, in den baltischen Staaten um 15'500 $/a), in den europäischen Nicht-OECD-Ländern im Mittel 9‘600 $/a; deutlich höher sind hier vor allem Slowenien und Zypern mit über 20'000 $/a. Energieintensität (Bild 38) Insgesamt weisen die Transitionsländer eine wesentlich über dem Weltdurchschnitt liegenden Energieintensität von 5 kWa/10'000 $ und somit die weltweit größte Energieverschwendung auf. In der Ex-Sowjetunion ist sie 5.5 kWa/10'000$ (durch Russland und Ukraine bestimmt), in den baltischen Staaten hingegen 1.8 bis 3.4 kWa/10'000$. Ein Extremwert erreicht Usbekistan mit mehr als 11 kWa/10'000$. In den europäischen Nicht-OECD-Ländern ist der Durchschnitt mit rund 2,8 kWa/10'000$ deutlich niedriger, aber immer noch etwas über dem Weltdurchschnitt. Bei 2 kWa/10'000$ oder leicht darüber liegen nur Albanien, Kroatien, Slowenien und Zypern.

Energieintensität, kWa/10'000 $ Transitionsländer, 2007

Malta Albanien Lettland Zypern Slowenien Kroatien Gibraltar Armenien Litauen Aserbeidschan Bosnien-Herzegowina Rumänien Georgien NIcht-OECD-Europa FYR Mazedonien Estland Bulgarien Kirgisistan Serbien Weissrussland Transitionsländer Moldau Ex-Sowjetunion Ukraine Russland Turkmenistan Tadschikistan Kasachstan Usbekistan 0

2

4

6

8

kWa /10'000 $ (BIP KKP)

Bild 38. Energieintensität der Transitionsländer

10

12

40

Report 2009

CO2-Intensität (Bild 39) Die CO2-Intensität ist nicht weit vom Weltdurchschnitt entfernt und in den europäischen Nicht-OECD-Staaten etwas höher als in der Ex-Sowjetunion (mehr Kohleund weniger Erdgasverbrauch). Besonders stark ist die CO2-Intensität (deutlich über 2 t CO2/kWa) in Kasachstan, FYR-Mazedonien, Serbien, Estland und Bosnien-Herzegowina.

CO2-Intensität, t CO2/kWa Transitionsländer, 2007

Georgien Litauen Armenien Tadschikistan Lettland Albanien Kirgisistan Slowenien Weissrussland Moldau Ukraine Aserbeidschan Usbekistan Russland Rumänien Kroatien Ex-Sowjetunion Transitionsländer Bulgarien Turkmenistan NIcht-OECD-Europa Kasachstan Zypern FYR Mazedonien Malta Gibraltar Serbien Estland Bosnien-Herzegowina 0

0,5

1

1,5

t CO2/kWa

Bild 39. CO2-Intensität der Transitionslände

2

2,5

Hauptbericht

41

Nachhaltigkeit (Bild 40) Der CO2-Indikator ist in den europäischen Nicht-OECD-Ländern im Mittel 530 g CO2/$, in der Ex-Sowjetunion nahezu 1000 g CO2/$, wegen der sehr schlechten Energieeffizienz. Mangelhaft ist die Effizienz des Energieeinsatzes aber in nahezu allen Transitionsländern, was sich negativ auf die Nachhaltigkeit ihrer Energiewirtschaft auswirkt. Unter 300 g CO2/$ liegen lediglich Litauen, Lettland, Armenien und Albanien.

CO2-Emissionsindikator, g CO2/$ Transitionsländer, 2007

Lettland Albanien Litauen Armenien Georgien Slowenien Malta Kroatien Zypern Aserbeidschan Rumänien Gibraltar NIcht-OECD-Europa Kirgisistan Bosnien-Herzegowina FYR Mazedonien Bulgarien Weissrussland Estland Tadschikistan Moldau Transitionsländer Ukraine Ex-Sowjetunion Russland Serbien Turkmenistan Kasachstan Usbekistan 0

500

1000

1500

2000

g CO2/$ ($ von 2000)

3Bild 40. CO2-Indikator der Transitionsländer

2500

42

Report 2009

4. Notwendige Indikatoren für das Jahr 2030 Um der Stabilisierungsbedingung zu genügen (Abschn. 1), darf der CO2-Ausstoß im Jahr 2030 weltweit 27'000 Mt nicht überschreiten. Bei einem BIP(KKP) von 125'000 Mrd. Dollar (von 2000), gemäß Alternativszenario der IEA, ergäbe dies einen notwendigen CO2-Nachhaltigkeitsindikator von Ș = 2.16 t CO2/10'000 $ (oder 216 g CO2/$). Dieser Wert ist z.B. in der Schweiz bereits unterschritten worden (Abschn. 3.2 Bild 9). Der Bruttoenergiebedarf sei ähnlich demselben Szenario 19.7 TWa (Zuwachs 1.1 %/a). Er entspricht einer Energieintensität von İ = 1.58 kWa/10'000 $. Aus k = Ș/İ ergibt sich die für den Klimaschutz notwendige mittlere CO2-Intensität k = 1.37 t CO2/kWa. Der Vergleich mit dem Wert des Jahres 2007 von 1.8 t CO2/kWa (Abschn. 3.3, Bild 14) zeigt, dass die CO2-Intensität bis 2030 mit Faktor 0.76 verbessert werden muss. Diese Verbesserung ist nicht unrealistisch und erscheint greifbar, wenn man überall auf der Welt entsprechende Strukturänderungen im Bereich der Energiewirtschaft und vor allem der Elektrizitätserzeugung (Abschn. 2) vorantreibt. Die weltweiten Pro-Kopf-Indikatoren für Energie und CO2-Ausstoß wären dann zu diesem Zeitpunkt e = 2,43 kW/Kopf (Zunahme um rund 3% relativ zu 2004) und Į = 3.33 t CO2/Kopf (Abnahme um 20% relativ zu 2004). Die nachfolgenden Bilder zeigen für die OECD, die USA, die Nicht-OECD und China die jährliche Änderung der Indikatoren von 2004 bis 2007 sowie die bis 2030 für den Klimaschutz notwendigen prozentualen jährlichen Änderungen. Indikatoren OECD effektive und notwendige Änderung

CO2-Indikator CO2/Kopf CO2-Intensität

2007 rel. zu 2004, effektiv

Bruttoenergie/Kopf

2030 rel. zu 2004, notwendig

Energieintensität BIP/Kopf -4

-3

-2 -1 0 1 2 %/a (mittlere Änderung)

3

4

Bild 41. Indikatoren OECD, effektive Änderung 2004-2007 (rot) und notwendige Änderung bis 2030 für den Klimaschutz bei Vorgabe der BIP(KKP)-Entwicklung (blau) Indikatoren USA effektive und notwendige Änderung

CO2-Indikator CO2/Kopf CO2-Intensität

2007 rel. zu 2004, effektiv

Bruttoenergie/Kopf

2030 rel.zu 2004, OECD-weit notwendig

Energieintensität BIP/Kopf -4

-3

-2 -1 0 1 2 3 %/a (mittlere Änderung)

4

Bild 42. Indikatoren USA, effektive Änderung 2004-2007 (rot) und notwendige Änderung im Rahmen der OECD bis 2030 für den Klimaschutz bei Vorgabe der BIP(KKP)Entwicklung (blau)

Hauptbericht

43

Indikatoren Nicht-OECD effektive und notwendige Änderung

CO2-Indikator CO2/Kopf CO2-Intensität

2007 rel. zu 2004, effektiv

Bruttoenergie/Kopf

2030 rel. zu 2004, notwendig

Energieintensität BIP/Kopf -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 %/a (mittlere Änderung)

6

7

Bild 43. Indikatoren Nicht-OECD, effektive Änderung 2004-2007 (rot) und notwendige Änderung bis 2030 für den Klimaschutz bei Vorgabe der BIP(KKP)-Entwicklung (blau)

Indikatoren China effektive und notwendige Änderung

CO2-Indikator CO2/Kopf CO2-Intensität

2007 rel. zu 2004, effektiv

Bruttoenergie/Kopf

2030 rel. zu 2004, weltweit notwendig

Energieintensität BIP/Kopf -10

-5 0 5 10 %/a (mittlere Änderung)

15

Bild 44. Indikatoren China, effektive Änderung 2004-2006 (rot) und Vergleich mit der weltweit notwendigen Änderung bis 2030 für den Klimaschutz bei Vorgabe der BIP(KKP)Entwicklung (blau)

Ist der BIP-Zuwachs grösser als der angenommene ist eine entsprechend stärkere Abnahme des CO2-Indikators notwendig. Die entsprechenden Änderungen für die Welt als Ganzes sind bereits in der Einleitung dargestellt und kommentiert worden.

5. Notwendige Indikatoren für das Jahr 2050 Die Halbierung des CO2-Ausstoßes in den nachfolgenden 20 Jahren auf 13'500 Mt CO2 erfordert noch größere Anstrengungen, die aber durchaus als möglich erscheinen, wenn die bis 2030 erfolgreich eingeleiteten Effizienzverbesserungen und Strukturanpassungen zielbewusst weiter verfolgt werden. Um die Indikatoren zu schätzen, sei für 2050 eine Bevölkerung von 9 Mrd. Menschen angenommen und ein BIP(KKP) von rund 210'000 Mrd. Dollar (von 2000), was einem weltweiten Zuwachs von 2.5%/a ab 2030 entspricht. Der Bruttoenergieverbrauch nehme weiter, allerdings langsamer, zu auf 22.5 TWa. (Zuwachs 0.67%/a). Damit ergäben sich weltweit folgende Indikatoren: - Energieintensität İ § 1.1 kWa/10'000 $ (Verbesserung der Effizienz um weitere 40%), - CO2-Intensität k § 0.6 t CO2/kWa (weitere starke Verbesserung mit Faktor 0.44), - Nachhaltigkeitsindikator Ș § 66 g CO2/$.

44

Report 2009

Die weltweiten Pro-Kopf-Indikatoren für Energie und CO2-Ausstoß wären dann: e § 2.5 kW/Kopf (Zunahme um knapp 3% relativ zu 2030) und Į = 1.5 t CO2/Kopf (starke Abnahme um 55% relativ zu 2030). Das neue Blue-Szenario der IEA kommt diesen Anforderungen deutlich näher.

6. Schlussbemerkungen Die oben formulierten Ziele des Klimaschutzes sind nur mit den vereinten Anstrengungen aller bevölkerungsreichen und wirtschaftlich entwickelten Erdteile erreichbar. Die USA, die EU-15, Japan und die weiteren OECD-Mitglieder, China und Indien weisen 2007 zusammen 55% der Erdbevölkerung auf und generieren 76% des BIP(KKP). Die Zusammenarbeit dieser Länder unter Einbindung weiterer Schwellenländer mit erheblichem demographischem oder energetischem Potential wie Russland, Brasilien und Länder des Mittleren Ostens ist unerlässlich. Energieintensität, CO2-Intensität und deren Produkt müssen Kriterien sein, die überall akzeptiert, zuverlässig ermittelt und entsprechend der lokalen Kaufkraft verbessert werden. Darüber hinaus sollte der Emissionshandel straffer eingesetzt und die Möglichkeit der Einführung einer weltweiten CO2-Steuer geprüft werden. Es wäre von Vorteil, wenn die verfügbaren IEA-Statistiken schneller aktualisiert werden könnten. Von ebenso großer Bedeutung ist die Zuverlässigkeit der Ermittlung des kaufkraftkorrigierten Bruttoinlandproduktes. Die gegenwärtige Finanz- und Wirtschaftskrise erleichtert die Aufgabe nicht. Auch ist anzunehmen, das sich die Daten vieler Länder bezüglich BIP und Energieverbrauch als Folge der Rezession empfindlich verändern werden. Wie sich dies auf die CO2-Bilanz auswirken wird, ist ungewiss. Auf die Daten der Jahre 2008 bis 2010 darf man gespannt sein. Sie werden zeigen, wie ernst der Klimaschutzgedanke von der Weltgemeinschaft genommen wird.

Referenzen [1] Crastan V.: Elektrische Energieversorgung 2, 2. Auflage, Springer-Verlag, 2008 [2] IEA, International Energy Agency : World Energy Outlook, 2006 [3] IEA: Key World Energy Statistics, 2009 [4] IEA: Key World Energy Statistics, 2006 [5] Stocker T.: Die Erde im Treibhaus, Bulletin SEV/VSE, Bern, 2007 (1) [6] IPCC (Intergovernmental Panels on Climate Change): 4. Bericht, 2007 [7] Missbrauchte Klimaschutzpolitik, Neue Zürcher Zeitung, 18. Juli 2009

Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick

Anhang Energiewirtschaft und Klimawandel

45

Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick

47

A.1 Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick Abbildung A.1 veranschaulicht die Struktur der Energiewirtschaft mit den heute verwendeten und den möglichen zukünftigen Energieträgern. Zu unterscheiden sind vier Energieumwandlungsstufen: Primärenergie, Sekundärenergie, Endenergie und Nutzenergie. Unternehmen, die sich mit der Gewinnung, der Umwandlung und dem Transport von Energieträgern befassen, bilden den Energiesektor der Wirtschaft. Sie haben die Aufgabe, dem Verbraucher die Energie in der gewünschten Energieträgerform zur Verfügung zu stellen (sog. Endenergie). Der Verbraucher wandelt die Endenergie mittels Nutzprozessen in Nutzenergie um. A.1.1 Energiesektor Primäre Energieträger sind Energiequellen, die in der Natur vorkommen. Größtenteils werden sie nicht am Ort ihres Vorkommens verwendet, sondern zuerst gewonnen (z.B. gefördert), dann transportiert und ggf. in eine andere zweckmäßigere Energieform (sekundäre Energieträger) umgewandelt. Kohle und Erdgas werden meistens lediglich gefördert und zum Verwendungsort transportiert; Erdöl wird dagegen in Raffinerien zu Heizöl und Benzin umgewandelt; Natururan wird zu Kernbrennstoff umgewandelt; Kohle, Erdöl, Erdgas, Wasserkraft, Windkraft, Kernbrennstoffe, Solarwärme und Müll erzeugen in Kraftwerken Elektrizität.

Gewinnung

Nutzprozesse

Transport Umwandlungsprozesse

primäre Energieträger Erdöl Kohle Erdgas Kernbrennstoffe Wasserkraft Holz, Biomasse Müll, Industrieabfälle Umgebungswärm e Wind Solarstrahlung Geothermie Meeresström ungsund Wellenenergie Fusionsbrennstoffe

sekundäre Energieträger Heizöl Treibstoffe Elektrizität Stadtgas Koks Fernwärme Wasserstoff

Endenergie

Nutzenergie

(Energie am Verbraucher)

Wärme mech. Arbeit chem. Energie Licht Informationsund Unterhaltungsenergie

Abb. A.1. Energieformen, Energieumwandlungsstufen [A.5]

Einige wenige Energieträger, wie z.B. Solarstrahlung und Umgebungswärme, können direkt am Ort ihres Auftretens dezentral als Wärme oder zur Erzeugung von Elektrizität genutzt werden.

48

Anhang

Neben den bereits erwähnten und wichtigsten sekundären Energieträgern wie Heizöl, Benzin und Elektrizität, ist in Abb. A.1 auch Wasserstoff als ein in Zukunft möglicherweise bedeutender sekundärer Energieträger aufgeführt (Näheres in [A.5], Kap.8). Gewinnung, Umwandlung und Transport sind mit Kosten, Verlusten und Umweltbelastung verbunden. Förderung und Transport belasten unter normalen Umständen und professioneller Handhabung die Umwelt nur wenig, können aber bei Kriegshandlungen und Unfällen mit fossilen und nuklearen Brennstoffen zu schwersten Umweltbelastungen führen. Als Beispiele seien erwähnt: Tankerunfälle, Sabotage und Brände von Förderanlagen sowie von Öl- und Erdgas-Pipelines, Unfälle beim Transport radioaktiver Brennelemente. Bei der Umwandlung ist vor allem die ständige Umweltbelastung durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe schwerwiegend (Verbrennungsprodukte, klimaschädigendes CO2). Weitere punktuelle Quellen der Umweltbelastung können Unfälle in Kernkraftwerken, Öltankanlagen und Raffinerien sein. Ferner ist die Umwandlung der Wärmeenergie fossiler und nuklearer Brennstoffe in mechanische bzw. elektrische Energie aus thermodynamischen Gründen mit hohen Abwärmeverlusten verbunden ([A.5], Abschn. 5.1í5.3). Mit entsprechenden Investitionen ist es möglich, diese Wärme teilweise zu nutzen (Wärmekraftkopplung, [A.5], Abschn. 5.4). Als Endenergie oder Endverbrauch bezeichnet man die dem Verbraucher zur Verfügung stehende Energie. Nationale Energiestatistiken beziehen sich in der Regel auf den Endverbrauch und/oder Primärenergie bzw. Bruttoverbrauch (Def. s. Abschn. A.3.2). Entsprechende Zahlen unterscheiden sich erheblich auf Grund der bei der Umwandlung und beim Transport entstehenden Verluste, zu denen auch der Eigenverbrauch des Energiesektors gerechnet wird. Die Umwandlungsverluste sind sehr hoch. Transportverluste ergeben sich in erster Linie bei der Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie, in der Schweiz z.B. mit einem Gesamtwirkungsgrad von 93%, wobei der größte Teil der Verluste im Verteilnetz entsteht. A.1.2 Nutzprozesse Die Endenergie wird von den Energieverbrauchern (Haushalten, Industrie, Dienstleistungsbetrieben, Gewerbe, Landwirtschaft, Verkehr) durch Nutzprozesse in Nutzenergie umgewandelt, hauptsächlich in Wärme, mechanische Arbeit und Licht (Abb. A.1). Ein kleiner Teil wird in Endprodukten in Form chemischer Energie gespeichert (Stahl, Aluminium usw.). Mengenmäßig spielt diese, zumindest in der Schweiz, eine untergeordnete Rolle. Wenig Gewicht, dies dürfte sich aber in Zukunft etwas ändern, hat auch die Informations- und Unterhaltungsenergie (für Computer, Freizeitelektronik und Kommunikation).

Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblik

49

Nutzprozesse haben sehr unterschiedliche Wirkungsgrade. Während z.B. in einem elektrischen Heizgerät Elektrizität zu 100% in Wärme umgewandelt wird, können durchschnittlich nur ca. 20% der Energie des Benzins in einem heutigen Auto als mechanische Arbeit verwertet werden, und eine normale Glühbirne wandelt gar nur ca. 5% der elektrischen Energie in Licht um (wobei allerdings die Restenergie, zumindest im Winter, in Gebäuden als Heizenergie nicht verloren ist). Die Nutzprozesse sind also z.T. mit großen Energieverlusten verbunden; der mittlere Wirkungsgrad ist z.B. in der Schweiz 1997 auf 56% geschätzt worden [A.20]. Die Verbrennung der fossilen Brenn- und Treibstoffe ist außerdem wegen der Gasemissionen lokal und global (Erzeugung von CO2) in hohem Maße umweltbelastend (Abschn. A.7). A.1.3 Geschichtlicher Rückblick Die Verwendungszwecke der Endenergie haben sich seit den Anfängen der Menschheitsgeschichte nur wenig und langsam verändert. Lediglich die Auswahl von Energieträgern ist viel größer, und die Techniken der Energieumwandlung und -nutzung sind vielfältiger, effizienter und bequemer geworden. Mechanische Arbeit Heute wie früher wird mechanische Arbeit für die Beschaffung und Erzeugung von Gütern und die Erbringung von Dienstleistungen sowie den Transport von Gütern und Personen verwendet. Menschliche und tierische Muskelarbeit waren in fast allen frühen Gemeinschaften, bereits für die Jäger- und Sammlervölker und noch ausgeprägter für die Ackerbauern, die Voraussetzung für das Überleben. Stadtzivilisationen konnten im Altertum nur dank der Sklavenarbeit bestehen und sich weiterentwickeln. Im Laufe der Zeit gelang es, durch zahlreiche mechanische Erfindungen wie Rad und Hebel später mechanische Maschinen aller Art, die Muskelkraft wirksamer einzusetzen und die Produktivität zu erhöhen, ebenso die Naturkräfte Wasser und Wind nutzbar zu machen (Wasser- und Windrad, Segelschifffahrt), d.h. neue Energiequellen zu erschließen. Viel später, erst im Laufe des 18. Jh., begann man Muskelarbeit durch leistungsfähigere Dampfmaschinen zu ersetzen. Ab Ende des 19. Jh erlaubten Elektromotoren die Produktivität stark zu steigern und im 20. Jh. Verbrennungsmotoren die Mobilität sehr stark zu erhöhen. Wärme und Licht Heute wie früher dienen Wärme und Licht dem Schutz vor Kälte, der Ernährung, der Erhöhung der Sicherheit, der Verbesserung der Arbeitsbedingungen, dem Wohlbefinden des Menschen und damit der Entfaltung kultureller Tätigkeiten. Energiequellen waren zunächst Holz, Pflanzenabfälle und getrockneter Dung. Heißwasserquellen wurden schon im Altertum genutzt. Kohle kam erst Ende des 17. Jh. und nur zögernd dazu, Erdöl, Erdgas und Elektrizität wurden erst im 20. Jh. in großem Umfang für die Wärmeerzeugung eingesetzt. Wärme meist hoher Temperatur wurde ferner für die Produktion von Gütern eingesetzt (Metalle, Tonwaren, Schmuck- und Kunstgegenstände). In diesem Zusammenhang spricht man heute von industrieller und gewerblicher Prozesswärme (im Gegensatz zur Koch- und Komfortwärme).

50

Anhang

Zusammenfassung Die Struktur der Energiebereitstellung und -nutzung änderte sich während Jahrtausenden nur wenig, bis die Erkenntnisse der Naturwissenschaft ab Ende des 18. Jh das technische Zeitalter einleiteten. Ansätze dazu gab es bereits in der Antike und im Mittelalter. Aber erst in neuerer Zeit wurden revolutionäre technische Hilfsmittel für die mechanische Nutzung der Brennstoffwärme erfunden (Dampfmaschine, später Verbrennungsmotoren). Es gelang, neue (sekundäre) Energieträger wie Stadtgas und Elektrizität zu erzeugen und kapillar zu verteilen. Besonders die Elektrizität vereinfachte und förderte die Energienutzung in einem bis dahin kaum gekannten Ausmaße und ermöglichte zusammen mit der Kohle die industrielle Revolution. Zur Erzeugung von Elektrizität errang die Wasserkraft in vielen Ländern große Bedeutung. Die Kohle, zunächst wichtigster primärer Energieträger, wurde nach dem Zweiten Weltkrieg, also in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, mehr und mehr durch das Erdöl ersetzt, behält aber in vielen Ländern eine vorrangige Stellung für die Elektrizitätsproduktion. Schließlich gelang es, neue primäre Energiequellen wie Erdgas und Kernspaltung zu erschließen und zu nutzen. Die Struktur der Energiewirtschaft wandelte sich im Laufe eines Jahrhunderts grundlegend. Muskelkraft von Mensch und Tier werden auch heute noch eingesetzt (Beispiel: das Fahrrad als Transportmittel), doch werden sie als nichtkommerzielle Energie von den energiewirtschaftlichen Statistiken nicht erfasst. Windund Wasserkraft werden nur soweit berücksichtigt, als sie zur Produktion von Elektrizität beitragen. A.1.4 Perspektiven und Probleme Der zivilisatorische Prozess des 20. Jh. wäre ohne billige Energie wesentlich langsamer vor sich gegangen. Der Energieeinsatz der Industriegesellschaften stieg im Laufe dieses Jahrhunderts auf mehr als das Zehnfache. Er befreite den Menschen von der Last schwerer körperlicher Arbeit und trug entscheidend zu einem bis dahin unvorstellbaren Massenwohlstand bei. Obwohl dieser Prozess vorerst nur einen Teil der Welt erfasst, wurden damit die Grundlagen für eine weltumfassende Verbesserung der materiellen Lebensbedingungen gelegt. Wesentliches Element dieses Fortschritts war zunächst die Mechanisierung der körperlichen Arbeit, später deren Ersatz durch die Automatisierung. Damit verbunden sind eine rasche Änderung der sozialen Strukturen und eine fortschreitende Intellektualisierung der Arbeit im allgemeinen. Die dadurch entstehenden sozialen Probleme stellen eine Herausforderung für die sozioökonomische Ordnung auch der entwickelten Welt dar und lassen sich nicht allein durch eine oft unbedachte Globalisierung lösen. Weitere Schattenseiten dieser Entwicklung traten in den letzten Jahrzehnten durch die Überbeanspruchung und Vergiftung der Biosphäre und durch die Bedrohung der Klimastabilität zu Tage. Im Rahmen der politischen Forderung nach sozialer und ökologischer Nachhaltigkeit wird versucht, dies zu korrigieren. Der Beitrag der Energiewirtschaft besteht in der Verwirklichung einer die Umwelt so wenig als möglich belastenden Energiebereitstellung und einer umweltverträglichen Energienutzung (Abschn. A.6 und A.7). Von großer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die rationelle Nutzung der Energie, d.h. die Verbesserung der Wirkungsgrade aller Prozesse.

Verfügbarkeit der Primärenergie

51

A.2 Verfügbarkeit der Primärenergie Alle in Abb. A.1 aufgeführten primären Energieträger können letztlich auf die zwei im Universum auftretenden Hauptformen, Gravitations- und Kernenergie, zurückgeführt werden, wie in Abb. A.2 dargestellt, wobei die zweite die viel wichtigere ist. Die primären Energieträger lassen sich in zwei große Klassen einteilen, die im Folgenden besprochen werden: - nicht erneuerbare Energien: fossile und nukleare Energieträger, - erneuerbare Energien: Gezeitenenergie, geothermische Energie und vor allem direkte und indirekte Solarenergie. Tabelle A.1 zeigt die Energieinhalte wichtiger Energieträger. Da in der Literatur verschiedene Einheiten verwendet werden, sind Umrechnungsfaktoren angegeben. Tabelle A.1. Energieinhalte von Energieträgern (mittlere Werte [A.3])

und Umrechnungsfaktoren Erdöl Steinkohle Braunkohle Holz Kehricht Erdgas Gas aus Kohle und Erdöl (Stadtgas) Uran 235

10 000 kcal/kg 6 700 kcal/kg 4 800 kcal/kg 3 600 kcal/kg 2'840 kcal/kg 8 660 kcal/m3

Umrechnungsfaktoren: 860 kcal/kWh 4.19 kJ/kcal 3.6 MJ/kWh 31.54 GJ/kWa 0.753 toe/kWa 1.12 tce/kWa 1 kWa = 8760 kWh

4 200 kcal/m3 20 Tcal/kg

Gravitationsenergie Kernenergie

Gezeiten Solarenergie

Erdenergie

anthropogene Kernenergie

erneuerbar

nicht

Erdwärme

Spaltung

erneuerbar

(geothermische Energie)

Fusion

ohne Zeitverzögerung

mit kurzer Zeitverzögerung

sehr lange Zeitverzögerung

Solarstrahlung

Umgebungswärme Wasserkraft Biomasse (u.a. Holz, organische Abfälle) Wind, Wellen Meeresströmungen

fossile Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas)

Abb. A.2. Ursprung der verfügbaren Primärenergiearten

52

Anhang

A.2.1 Nicht erneuerbare Energien A.2.1.1 Zukünftige Nachfrage Kohle, Erdöl, Erdgas und Spaltstoffe (Uran, Thorium) sind nicht erneuerbare Energien. Der Fusionsprozess konnte noch nicht realisiert werden ([A5], Kap. 9). Im Jahre 2004 stammten ca. 87% des Primärenergiebedarfs aus nicht erneuerbaren Energien. Entsprechend den IEA-Szenarien (IEA = Internationale Energie Agentur) wird dieser Anteil bis 2030 nur gerinfügig zurückgehen: auf 86% gemäß Referenz-Szenario und auf 84% gemäß Alternativ-Szenario (Abb. A.3, mehr Details in Abschnitt A.5) Primärenergiebedarf ,weltweit 1 TW = 753 Mtoe/a

Hydroelektrizität

25

Kernenergie

20

andere erneuerbare

TW

15

Biomasse+Abfälle

10

Erdgas

5 0

Erdöl 2004

2030, IEA Referenz

2030, IEA Alternativ

Kohle

Abb. A.3. Weltenergiebedarf (Primärenergie) 2004 und 2030, gemäß Referenz- und Alternativszenario der IEA [A.10]

Nimmt man beispielsweise an, der mittlere Energiebedarf von 15 TW im Jahre 2004 nähme bis 2050 linear auf 25 TW zu, ergäbe sich während dieser Zeitspanne ein kumulierter Energiebedarf von 920 TWa. Es stellt sich die Frage nach den Reserven und Ressourcen an erschöpflichen Energieträgern, ob und wie diese in der Lage sind, etwa 85% dieses Bedarfs, also rund 780 TWa zu decken. Diese Menge würde sich gemäß den IEA-Szenarien (Abb. 1.3) folgendermaßen verteilen: Kohle: 230 TWa, Erdöl: 280 TWa, Erdgas: 210 TWa, Uran: 60 TWa. A.2.1.2 Reserven und Ressourcen Als Reserven werden nachweisbare Vorkommen bezeichnet, die mittels heutiger Technologien zu heutigen Marktpreisen genutzt werden können. Ressourcen sind Vorkommen, die nachgewiesen, aber derzeit nicht wirtschaftlich gewinnbar sind, oder solche, die vermutet und „wahrscheinlich in Zukunft entdeckt und/oder mit künftig entwickelten Technologien genutzt und zu Preisen, die dann üblich sind, verkauft werden“ [A.22]. Die Größe der Reserven und Ressourcen wird laufend nach oben revidiert, wobei je nach Statistikverfasser Unterschiede in der Beurteilung festzustellen sind (Tabelle A.2). Ressourcen nehmen zu durch Forschung und Prospektion, die zu einer besseren Kenntnis unseres Planeten führen. Ressourcen werden zu Reserven, wenn neue wirtschaftlich abbaubare Lagerstätten entdeckt werden, jedoch auch durch Technologiefortschritte oder höhere Marktpreise.

Verfügbarkeit der Primärenergie

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Tabelle A.2. Reserven und Ressourcen fossiler und nuklearer Energieträger. Die Dauer der Reserven basiert auf die konventionellen Reserven 2006 [BP, BGR] und auf dem mittleren Verbrauch der Periode 2004-2030 (mittlere Vorhersage IEA). Quellen: a:[A.1] und [A.8], b:[A.4]), c [A.23], d [A.26], e [OECD/IAEA] Reserven 1980 a [TWa]

Reserven 1990 a [TWa]

Reserven 1998 a 1997 b 1996 c [TWa]

Reserven 2006 d [TWa]

Ressourcen 2006 d [TWa]

Reichweite in Jahre der Reserven konv.

Erdöl konvent. Erdöl unkonv.

118 19

181 68

185a/203b 180b

216 88

109 332

36

Erdgas konv. Erdgas unkonv.

89

142

170a/ 161b 4b

219

250 1852

48

647

1005

Kohle Uran

39

61

Total

912

1457

878 c c

63

1480/1489

842 b/676 85

e

1450/1284

8101

135

98

65

10742

284

Die Zahlen der Tabelle A.2 zeigen, dass mittelfristig dank der Kohle keine globale Knappheit droht. Der kritischste Energieträger ist das Erdöl. Der sogenannte “mid depletion point” (der dem Fördermaximum folgt und ab welchem eine Produktionserhöhung nicht mehr möglich ist) ist das Datum, an welchem die Hälfte der Reserven bereits verbraucht ist; es wird von den meisten Experten für 2025-2030 erwartet. Ab diesem Datum ist mit einem starken Anstieg des Preises zu rechnen. Beim Erdgas ist die Lage ähnlich mit dem Unterschied, dass die Reserven größer sind und der kritische Punkt erst 2040-2050 erreicht sein wird. Bleibt die Möglichkeit, Kohle in flüssige und gasförmige Brennstoffe umzuwandeln und der Technologie zur Trennung und Speicherung (Sequestration) des entstehenden CO2. Die entsprechenden industriellen Verfahren befinden sich aber noch in der Entwicklungs- und Testphase. Die technischen, ökonomischen und ökologischen Perspektiven sind deshalb noch ungewiss. Alles in allem scheint es sinnvoll und nachhaltig zu sein, auch aus der Sicht der Reserven, den weltweiten Verbrauch fossiler Energien schneller zu reduzieren als es die IEA-Studien vorsehen (s. dazu auch Abschn. A.7). Die Uranreserven sind für einen Grenzpreis von 130 $/kg berechnet worden. Die Grenze ist aber ziemlich elastisch, da die Urankosten den Preis der vom Kernkraftwerk gelieferten elektrischen Energie nur wenig beeinflussen. Der kritische Punkt dürfte, wenn die von der IEA vorgesehene bescheidene globale Zunahme der Kernkraftwerkleistung eintrifft, relativ spät gegen Ende des Jahrhunderts erreicht sein. Der Spielraum für eine erhebliche Substitution fossiler Brennstoffe ist aber trotzdem nicht vorhanden, es sei denn, man führt alternative Konzepte ein (4. Generation: Brütertechnologie, Hochtemperaturreaktoren und Thorium, s. [A.5]. Abschn. 5.6).

54

Anhang

A.2.1.3 Ethische Aspekte und Umweltschutz Die Frage nach der Geschwindigkeit, mit der diese Reserven abgebaut werden dürfen, lässt sich aus rein ökonomischer Sicht gut beantworten (Hotelling-Regel und weitere Aspekte, s. z.B. [A.8]). Dazu kommen ethische Erwägungen und Umweltaspekte: - Aus ethischer Sicht muss gefragt werden, ob es zulässig ist, diesen Energievorrat der Menschheit, auf den spätere Generationen angewiesen sein könnten (Notvorrat, Rohstoffe) innerhalb von zwei oder drei Jahrhunderten radikal abzubauen. Dieser Aspekt ist insofern zu relativieren, als wir heute nicht wissen, ob überhaupt spätere Generationen auf diese Energie angewiesen sein werden oder nicht. Ist aber diese Haltung wirklich verantwortungsvoll?

- Die schädlichen Auswirkungen der CO2-Emissionen auf das Klima, durch wissenschaftliche Studien (z.B. IPCC) erhärtet, rechtfertigen eine politische Intervention auf globaler Ebene, um den CO2-Ausstoß drastisch zu reduzieren (Abschn. A.7). Aus heutiger Sicht ist es vor allem der zweite Aspekt, der dringend nahelegt, die ökonomische Betrachtungsweise durch Internalisierung der externen Kosten auch zukünftiger Klimaschäden zu korrigieren. A.2.2 Erneuerbare Energien Erneuerbare Energien (Abb. A.4) sind natürliche Energieströme bestimmter Größe, die mit Einsatz technischer Mittel und mit einem bestimmten ökonomischen Aufwand angezapft werden können. Die meisten Energien sind nicht überall, sondern nur an günstigen Orten verfügbar bzw. wirtschaftlich ausbeutbar. Die einzelnen Energien werden bzgl. ihrer Verfügbarkeit im Folgenden besprochen. A.2.2.1 Gezeitenenergie Die Gravitationsenergie steht uns in Form von Gezeitenenergie zur Verfügung. Die Gezeitenreibung beträgt ca. 2.5 TW (d.h. die Rotationsenergie der Erde wird jedes Jahr um 2.5 TWa reduziert). Davon werden aber nur 9% als wirtschaftlich nutzbar eingeschätzt [A.23]. Für eine wirtschaftliche Nutzung muss der Tidenhub mindestens 6 m betragen. Demzufolge spielt die Gezeitenenergie im Zusammenhang mit dem künftigen Weltenergiebedarf (> 25 TW) kaum eine Rolle. Näheres z.B. in [A.15], [A.16], [A.23]. A.2.2.2 Geothermische Energie Der mittlere natürliche Wärmefluss ist sehr klein (ca. 0.06 W/m2). Er stammt zu 30% aus der Restwärme des Erdkerns und zu 70% aus dem Zerfall radioaktiver Isotope in der Erdkruste. Der thermische Gradient ist im Mittel 1°C alle 30 m. Es sind also vor allem die geothermischen Anomalien (Vulkanismus, Geyser), die wirtschaftlich genutzt werden können. Im Jahr 2005 war weltweit eine Leistung von ca. 28 GW installiert, wovon 17 GW thermisch (wichtigste Länder: China, USA, Schweden, Island) und 9 GW elektrisch (wichtigste Länder: USA, Philippinen, Indonesien, Mexico, Italien), mit einer Jahresproduktion (mittlere Leistung) von 6.6 bzw. 6.5 GW. Es handelt sich fast ausschließlich um hydrothermale Nutzung (heiße Quellen). In Zukunft könnte auch das Hot-Dry-Rock-Verfahren [A.14], [A.24] an Bedeutung gewinnen.

Verfügbarkeit der Primärenergie

55

Bei der geothermischen Energie handelt es sich um eine erneuerbare Energie, allerdings über relativ lange Zeiträume (Jahrzehnte bis Jahrhunderte), so dass auch kurz- bis mittelfristig nutzbare Ressourcen angegeben werden. Die hydrothermalen Ressourcen an Hochenthalpie-Vorkommen, > 150°C, die zur Stromproduktion genutzt werden können, betragen ca. 30 TWa, und die NiederenthalpieVorkommen für die Wärmenutzung etwa 3200 TWa. Was davon als Reserven bezeichnet werden kann, lässt sich aus heutiger Sicht nicht quantifizieren [A.4]. Vermutlich kann die installierte Leistung weltweit total bis auf 2 TW installierte Leistung gesteigert werden (ca. das 100fache des heutigen Wertes), was etwa 5 í10 % der in Zukunft weltweit benötigten Energie decken würde. Dieser Anteil könnte aber dank der Wärmepumpe bedeutend größer sein. In einigen Ländern ist der Beitrag der geothermischen Energie sehr wichtig. A.2.2.3 Solarenergie Die Solarenergie ist die einzige erneuerbare Energie, die bereits heute in Form von Wasserkraft und Biomasse einen wesentlichen Beitrag zur Deckung des Weltenergiebedarfs leistet (2004 ca. 2 TWa [A.12]). Das Angebot an Solarstrahlung übersteigt um mehr als das 10'000fache den heutigen Weltenergiebedarf und ist als einziges in der Lage, in der postfossilen Ära evtl. zusammen mit der Kernfusion die Energiebedürfnisse der Menschheit zu decken. Die Probleme bei der direkten Nutzung der Solarstrahlung sind wirtschaftlicher Natur und auf ihre geringe Dichte zurückzuführen. Wie in Abb A.4 veranschaulicht, beträgt der Fluss an Solarstrahlung rund 173'000 TW. Von dieser Energie werden 52'000 TW direkt ins Weltall als kurzwellige Strahlung zurück reflektiert, während 121'000 TW von der Erde absorbiert, umgewandelt und, da sich die Erde im thermischen Gleichgewicht befindet, schließlich in Form langwelliger Wärmestrahlung an das Weltall wieder abgegeben. Die absorbierte Strahlung wird zu etwa zwei Drittel als Niedertemperaturwärme in Luft, Wasser und Erde gespeichert und kann als solche z.B. mit Wärmepumpen genutzt werden.

direkte Reflexion 52'000 TW

Solarstrahlung 173'000 TW langwellige Reflexion (Wärmestrahlung) 121'000 TW

Umweltwärme 81'000 TW Wasser, Eis Wettermaschine Wind, Wellen

 

Photosynthese

40'000 TW 400 TW 40 TW

Abb. A.4. Solarenergiebilanz der Erde

56

Anhang

Das restliche Drittel hält die Wettermaschine durch die Wasserverdunstung sowie Druck- und Temperaturunterschiede in Gang; die Energie tritt auf als potentielle Energie (Wassergehalt der Wolken, Fließgewässer und Gletscher) und als kinetische Energie (Winde, Meeresströmungen, Wellen). Nur ein Bruchteil von ca. 40 TW wird durch die Photosynthese absorbiert, welche Biomasse erzeugt und das Leben auf der Erde ermöglicht. Auf Grund ihrer Bedeutung sei das Potential und die Nutzung der Solarenergie näher besprochen. A.2.3 Potential und Nutzung der wichtigsten Solarenergiearten Es wird unterschieden zwischen: der indirekten (verzögerten) Nutzung von - Umgebungswärme (vor allem mit der Wärmepumpe) - Wasserkraft (mit Wasserkraftwerken) - Wind-, Wellenkraft und Meeresströmungen (vor allem mit Windkraftwerken) - Biomasse (Holz, Pflanzen, organische Abfälle) und der direkten (unverzögerten) Nutzung von - Solarstrahlung (Solararchitektur, Kollektoren, Photovoltaik). A.2.3.1 Wärmepumpe Die Wärmepumpentechnik ist eine ausgereifte Technik zur Nutzung der Niedertemperaturwärme. Sie erlaubt die Anhebung der Temperatur auf Werte, die für Heizungs- und Warmwasserbereitungszwecke genügen. Als Wärmequellen kommen Luft, Grundwasser, Oberflächenwasser und das Erdreich in Frage. Die Wärmepumpe ermöglicht die Nutzung der Umgebungswärme, Abfallwärme und auch geothermischer Wärme, wenn die Wärmefassung 100-150 m tief ist. Sie ist die reifste Technik für Niedertemperaturanwendungen zur Substitution fossiler Brennstoffe durch Solarwärme und geothermische Wärme. Das Potential an Umweltwärme ist enorm, wie in Abb. A.4 gezeigt. Die Verbreitung der Wärmepumpe wird vor allem durch billige fossile Brennstoffe behindert. Auch die Tatsache, dass ca. ein Drittel der produzierten Wärme aus hochwertigen Energieträgern (Elektrizität oder Gas) gewonnen werden muss, wirkt in Ländern mit hohem Anteil an Elektrizitätsproduktion aus fossilen Brennstoffen bremsend. Für Näheres über Wärmepumpen s. [A.5], Abschn. 5.9. A.2.3.2 Wasserkraft Das Potential aller Fließgewässer der Welt wird auf ca. 6 TWa/a geschätzt (mittlere Leistung), wovon ca. 1-1.5 TWa einer wirtschaftlichen Nutzung zugänglich sind. [A.23]. Effektiv genutzt werden (2005) weltweit 0.334 TWa (Hydroelektrizität). Das Entwicklungspotential liegt vor allem in den Entwicklungsländern, aber auch im Norden (Grönland, Kanada). Der Beitrag der Wasserkraft zur Deckung des Elektrizitätsbedarfs war 2004 weltweit 16%, in den OECD-Ländern 13% , in der EU-15 14%, in Deutschland 4%, in Österreich 59%, in der Schweiz 56% und in Norwegen 99%. Die Nutzung der Wasserkraft wird ausführlich in [A.5], Kap. 4 behandelt.

Verfügbarkeit der Primärenergie

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A.2.3.3 Wind- und Meereskraft Die Nutzung der Windkraft ist in einigen Ländern mit günstigen Windverhältnissen sehr fortgeschritten (Deutschland, Spanien, USA, Dänemark) und die entsprechende Technik ausgereift. Die Wirtschaftlichkeit hängt von der Intensität und Regelmäßigkeit des Windangebots ab. Mittlere Windgeschwindigkeiten von mind. 5í6 m/s sind dazu notwendig. Diese sind vor allem in Küstenregionen und einigen Bergregionen anzutreffen. Nimmt man an, dass weltweit 2-3‰ der Wind- und Wellenenergie (400 TWa nach Abb. 1.4) wirtschaftlich genutzt werden kann, erhält man 1 TWa; wahrscheinlich kann man mehr nutzen. 1996 betrug die installierte Windkraftwerks-Leistung weltweit 6 GW [A.23], konnte aber bis 2001 auf 20 GW gesteigert werden [A.27] und erreichte Ende 2005 59 GW (was einer Zuwachsrate von 30%/a entspricht). In 2006 hat man bereits eine Leistung von 75 GW erreicht (wovon 20 GW in Deutschland), was einer Energie von etwa 12 GWa entspricht (Nutzungsfaktor 0.16). Die “Offshore” Installationen (Windenergienutzung im Meer) haben einen deutlich besseren Nutzungsfaktor). In Dänemark ist es vorgesehen, bis 2030 die Hälfte der elektrischen Energie von 3.6 GWa mit Windenergie zu decken, vor allem mit Offshore. In Frankreich rechnet man mit 23 GWa Windenergie in 2040. Über die Technik der Windenergienutzung zur Erzeugung elektrischer Energie steht Näheres in [A.5], Kap. 6. Über mögliche Nutzung der Wellen und Meeresströmungen s. [A.29]. A.2.3.4 Biomasse Definition. Unter Biomasse werden Stoffe organischer Herkunft verstanden, also die Masse von Lebewesen und organischen Abfallstoffen (unter Ausschluss fossiler Brennstoffe). Potential. Die gesamte Biomasse auf der Erde wird auf rund 450 TWa geschätzt [A.24] (1 TWa = 31.5 EJ), bei einem mittleren Heizwert von rund 3600 kcal/kg (bezogen auf absolut trockene Biomasse). Wichtig ist vor allem der Zuwachs von rund 60 TWa/a. Der Umwandlungswirkungsgrad der Solarstrahlung liegt durchschnittlich bei 0.14%, ist aber für Wälder und Süßwasser höher (ca 0.5%) und am höchsten für tropische Wälder (bis 0.8%). Chemisch gesehen besteht die Biomasse zu 82% aus Polysacchariden (Zellulose und Hemizellulose) und zu 17% aus Lignin (Holzstoff) [A.15]. Nutzung. Das für die energetische Nutzung technisch verwertbare Potential an Biomasse in Form von Brenn- und Treibstoffen wird auf rund 6 TW geschätzt. Davon wären bei einer Weltbevölkerung von 10 Mrd. Menschen rund 2 TW aus Abfällen zu gewinnen. Biomasse stellt also eine der wichtigen Energiereserven der Menschheit dar, die etwa 25% des künftigen Bedarfs decken könnte. Die gegenwärtige Nutzung (zum großen Teil nichtkommerzielle Energie) dürfte (2005) bei 1.6 TW liegen. Die Verbrennung der Biomasse ist nur dann CO2-neutral, wenn die Wiederaufforstung gesichert ist.

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Technische Verfahren zur Nutzung (Näheres z.B. in [A.15], [A.24]: - Physikalische Biokonversion: Dazu gehört die Verdichtung zu Biobrennstoffen (Torf, Stroh, Holzabfälle Æ Briketts) und die Extraktion von Ölen (Raps, spezielle Ölpflanzen Æ Dieseltreibstoff). Werden Ölpflanzen in großem Ausmaß kultiviert, muss vor der Gefahr von Monokulturen statt Artenvielfalt gewarnt werden. - Thermochemische Biokonversion: Insbesondere erwähnt seien die direkte Verbrennung (vor allem von Holz) offen oder in Öfen, die Vergasung/Verflüssigung mittels Pyrolyse, d.h. die thermische Zersetzung hochmolekularer Stoffe (auch von Altstoffen, z.B. Müll, Altreifen, Kunststoffen usw.) zu kleinmolekularen, und die Methanolsynthese (zur Treibstofferzeugung). - Biologische Biokonversion: Es handelt sich um Niedertemperaturverfahren mit Hilfe von Mikroorganismen (Gärverfahren). Dazu gehören die Biogasgewinnung und die Erzeugung von Äthanol aus zuckerhaltigen Pflanzen (Zuckerrohr), das z.B. in Brasilien in großem Ausmaß zur Treibstofferzeugung eingesetzt wird. A.2.3.5 Solarstrahlung Spezifisches Angebot an Solarenergie Werden die ankommenden 121'000 TW (Abb. A.4) auf die Oberfläche der Erde gleichmäßig verteilt, erhält man für eine horizontale Fläche: mittlere Jahresleistung

121´000TW

237 W/m 2 . 510 $106 km 2

Bezieht man sich nur auf die Tagesstunden (12 statt 24 h), ergibt sich eine doppelte mittlere Tag-Jahresleistung von 474 W/m2. Diese Zahlen stimmen für eine mittlere Breite bei klarem Wetter und auf Meereshöhe. Der effektive Mittelwert hängt außer von der geographischen Breite auch vom Klima ab. In Mitteleuropa (oft bedeckt oder neblig) ist eher mit der halben mittleren Jahresleistung von 120 W/m2 zu rechnen. Wird die mittlere Jahresleistung mit 8760 h/a multipliziert, erhält man mittlere Jahresenergie 237 W/m 2  8760 h/a 2076 kWh/a m 2 .

Diese Jahresenergie ist in mittleren Breiten aus den erwähnten Gründen nicht erreichbar, da dies nur bei ständiger Sonnenscheindauer möglich ist. Der Wert wird überschritten (bis über 2200 kWh/a m2) in Äquatornähe und bei Wüstenklima (Sahara, Arizona, Australien usw.). Dichte der Solarstrahlung (Globalstrahlung) Der Erdquerschnitt ist ca. 127‫ڄ‬106 km2. Außerhalb der Atmosphäre ergibt sich Extraterrestrische Strahlungsdichte

173´000 TW

1360 W/m 2 . 127 $ 106 km 2

Verfügbarkeit der Primärenergie

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Diese Größe wird auch als Solarkonstante bezeichnet. An der Erdoberfläche (Meereshöhe) ist die Strahlungsdichte (ohne Reflexionen!) auf einer zur Strahlung senkrechten Fläche: Strahlungsdichte auf Meereshöhe

121´000 TW

950 W/m 2 . 127 $106 km 2

In der Schweiz rechnet man i.d.R. mit 1000 W/m2. Diese Globalstrahlung enthält einen direkten und einen diffusen Anteil (diffuse Himmelstrahlung). Der diffuse Anteil ist unter mitteleuropäischen Klimaverhältnissen bedeutend (s. [A.5], Abschn. 7.4.7). Diese Zahlen zeigen einerseits, dass das Potential an Solarstrahlung praktisch unbegrenzt ist, machen aber andererseits die Schwierigkeiten deutlich, die einer wirtschaftlichen Nutzung der Solarstrahlung entgegenstehen. Deren wichtigste Nutzungsarten sind nachfolgend aufgeführt: Solararchitektur Durch ein sonnengerechtes Bauen kann der Bedarf an Heizenergie stark gesenkt werden. Diese Möglichkeit sollte weit mehr als bisher genutzt und gefördert werden. Für Näheres sei auf die Spezialliteratur verwiesen sowie auf [A.9], [A.14]. Flachkollektoren Flachkollektoren sind in der Lage, direkte und diffuse Strahlung zu nutzen. Die Wärme wird an einen Wärmeträger (i.d.R. Wasser mit Frostschutzmittel) abgegeben. Hohe Wirkungsgrade werden bei Niedertemperaturanwendungen erreicht (bis 70% bei Freibaderwärmung, bis 60% bei Warmwasserbereitung, hingegen nur 40í50% bei Raumheizung), d.h. der Wirkungsgrad hängt stark von der Nutzungstemperatur ab. Solche Wirkungsgrade gelten allerdings nur bei voller Einstrahlung und sinken überproportional bei schwächerer Einstrahlung. Für Freibaderwärmung und Warmwasserbereitung (vor allem im Sommer) sind heute Kollektoren wirtschaftlich (Näheres s. [A.9], [A.15], [A,14]). Konzentrierende Kollektoren Mit Parabolspiegeln (Parabolzylinder oder Paraboloide) wird die direkte Strahlung konzentriert (die diffuse kann nicht genutzt werden). So werden hohe Temperaturen erreicht, die zur Erzeugung von Prozesswärme und Elektrizität genügen. Die Spiegel müssen allerdings der Sonne nachgeführt werden. Als Wärmeträger wird meist ein Spezialöl verwendet. Anwendungsbeispiele sind Solarkochherde für Entwicklungsländer, Solarfarmen zur Produktion von industrieller Wärme und von Elektrizität (solarthermische Kraftwerke) mittels üblichem Dampfprozess [A.15], [A.21]. Mit Parabolzylindern (Parabolrinnen) werden Temperaturen von 100í400ǑC erreicht. Das Wasser wird in einem im Brennpunkt der Parabel liegenden Rohr erhitzt. Für höhere Temperaturen werden teurere Paraboloide oder Heliostaten eingesetzt, die sowohl zur Elektrizitätsproduktion als auch zur Durchführung chemischer Prozesse [A.24] dienen. Solarthermische Kraftwerke Zur Produktion von Elektrizität kann man Parabolrinnen-Kraftwerke und Solarturmanlagen einsetzen: mit Hilfe von Parabolspiegeln oder Flachspiegeln (Heliostaten), die der Sonne ein- oder zweiachsig nachgeführt werden, wird die Strahlung auf die Parabolrinne oder die Spitze eines Turms konzentriert. Hier befindet

60

Anhang

sich ein Strahlungsempfänger (Receiver). Die Wärme wird auf ein Arbeitsmedium (z.B. Dampf, Helium, flüssiges Natrium ) übertragen. Es werden Temperaturen zwischen 400 und 1200ǑC erreicht [A.15]. Damit können Dampf- oder Gasturbinen angetrieben werden, die Elektrizität auf konventionelle Art produzieren. Solarthermische Kraftwerke eignen sich vor allem für Gebiete mit großer Sonnenscheindauer und klarem Himmel, da sie die diffuse Strahlung nicht nutzen können. Verschiedene Pilotanlagen sind weltweit in Betrieb [A.9], [A.21]. Zwei 50 MW Kraftwerke sind in Spanien im Bau und etwa 300 MW geplant. Wirkungsgrade von ca. 15% sind errechnet worden. Die Energiekosten liegen für Anlagen von 100 MW bei 20 ct/kWh [A.21]. Photovoltaik Die Photovoltaik ermöglicht die direkte Konversion von Solarstrahlung in Elektrizität mittels Solarzellen. Mit kristallinen Siliziumzellen werden heute kommerzielle Wirkungsgrade bis 15% erreicht. Es wird erhofft, diesen Wirkungsgrad bis gegen 20% erhöhen zu können. Kristalline Zellen sind immer noch teuer und haben außerdem einen schlechten Energie-Erntefaktor, da zu ihrer Fabrikation viel Energie aufgewendet werden muss. Ihre Technik ist recht fortgeschritten, und die betrieblichen Erfahrungen sind gut. Die Fabrikation muss allerdings billiger und der Erntefaktor besser werden. Kommerzielle netzgekoppelte photovoltaische Anlagen von 500 kW Leistung mit kristallinen Zellen können heute Elektrizität zu einem Preis von rund 60 ct/kWh produzieren, was etwa einen Faktor 10 über dem heutigen Marktpreis bedeutet. Demzufolge sind sie nur in einem direkt oder indirekt subventionierten Markt (Einspeisevergütungen) absetzbar. Dass ein solcher besteht (2006 erreichte die weltweit installierte Solarzellen-Leistung etwa 6500 MW [A.18]), ist dem unbegrenzten Potential der Photovoltaik und ihren, auf Grund des erwarteten technischen Fortschritts, gut beurteilten langfristigen Aussichten sowie dem Ökogedanken (Solarstrombörse, Ökostrom) zu verdanken. Dieser Markt ist insofern von Bedeutung, als er einen wichtigen Anreiz für den technologischen Fortschritt darstellt. Es ist anzunehmen, dass auch die Massenfabrikation in Zukunft zu einer erheblichen Verbilligung führen wird. Für Näheres über Photovoltaik und photovoltaische Kraftwerke s. [A.5], Kap. 7. A.2.4 Ökologische Probleme Die Energiewirtschaft zählt zusammen mit der Chemie und der Agrarwirtschaft zu den Hauptverantwortlichen für die Belastung der Biosphäre mit Schadstoffen. Energiebereitstellung und -nutzung führen zur Verunreinigung der Atmosphäre durch Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brenn- und Treibstoffe und von Biomasse sowie durch Erdgasverluste. Nicht vernachlässigbar ist die Belastung des Meeres durch Tankerunfälle. Hauptemissionen sind Kohlenoxide (CO2, CO) Stickstoffoxide Schwefelverbindungen Methan Ozon.

Verfügbarkeit der Primärenergie

61

A.2.4.1 Vorwiegend lokale Wirkungen Stickoxide, Schwefelverbindungen, CO und troposphärisches Ozon haben vorwiegend regionale Auswirkungen auf Gesundheit, pflanzliche Ökosysteme und Kulturgüter, werden aber teilweise durch Winde auch über größere Distanzen verfrachtet. Die schädlichen Auswirkungen wurden in den letzten Jahrzehnten in fortschrittlichen Ländern durch Entschwefelungs- und Entstickungsmassnahmen sowie Katalysatoren wirksam bekämpft. Anderer Natur ist die stratosphärische Ozonzerstörung (Ozonloch), die in erster Linie durch die Emission von Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) verursacht wird, und nur am Rande mit der Energienutzung gekoppelt ist (Näheres s. z.B. [A.24]). A.2.4.2 Verstärkung des Treibhauseffektes Weit schwerwiegender für das Klima sind die Folgen der sogenannten Treibhausgas-Emissionen. Darüber existiert eine umfangreiche Literatur. Eine gute Zusammenfassung bietet der vierte IPCC-Bericht (Intergovernmental Panel on Climate Change) von 2006-2007 [A.13], wobei auch andere Forschungen und Berichte dessen Erkenntnisse stützen. Der Bericht kommt zum Schluss, noch eindringlicher als frühere Berichte, dass die beobachtbare Erderwärmung mit größter Wahrscheinlichkeit menschengemacht ist. Wichtigstes Treibhausgas ist CO2, das zu 77% zur Verstärkung des Treibhauseffekts beiträgt. Weitere Beiträge werden von Methan (15%), FCKW (1%), und N2O (7%) geliefert. Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre ist 380 ppm (parts per million), d.h. um 36% höher als die vorindustrielle (280 ppm, praktisch unverändert während der letzten 10'000 Jahre). Sie nimmt jährlich um 1.5-2 ppm zu. Simulationen für das Jahr 2100 ergeben, bei Annahme einer Verdoppelung der vorindustriellen Konzentration, je nach Szenario eine Erhöhung der mittleren Temperatur von 2 bis 6°C (wobei mit einer Wahrscheinlichkeit von 66% eine Erhöhung zwischen 2.4 und 4.1°C zu erwarten ist). Ferner könnte sich der Meeresspiegel um ca. 50 cm erhöhen und die Anzahl und Intensität von Extremereignissen zunehmen. Die bestehenden Unsicherheiten könnten sich zwar positiv, aber auch, z.B. als Konsequenz nichtlinearer Rückkoppelungen, wesentlich negativer auswirken. Eine mittlere Temperaturerhöhung um 2° entspricht für die mittleren Breiten einer Verlagerung der Isothermen um ca. 350 km nach Norden bzw. einer Höhenverlagerung von ca. 350 m, wobei sich sehr große, regionale Unterschiede ergeben können. Noch wesentlich dramatischer könnten die Folgen bei einem Kippen des Klimas sein. Eine Ablenkung oder Verlangsamung oder gar langfristig ein Aussetzen des Golfstroms hätten z.B. katastrophale Folgen für Westeuropa. Die Konsequenzen dieser erdgeschichtlich gesehen extrem raschen Klimaänderung bedeuten zweifellos einen zusätzlichen Stress für die bereits stark geschädigten Ökosysteme (Artensterben, Wälder). Die Verteilung der Wasservorkommen und die Landwirtschaftsproduktivität könnten weltweit ungünstig verändert, und die sozioökonomischen Systeme zusätzlich gestresst werden, wobei vor allem jene Regionen leiden würden, die schwach sind und sich nicht oder zu wenig schnell an die veränderten Bedingungen anpassen können. Obwohl es auch Gewinner geben kann, ist die globale Bilanz sehr negativ.

62

Anhang

A.2.4.3 Nachhaltige Entwicklung Der Begriff Nachhaltigkeit nahm vor allem durch den Bericht der BrundtlandKommission im Jahr 1987 politische Konturen an, wo die nachhaltige Entwicklung definiert wird als eine „die den gegenwärtigen Bedarf zu decken vermag, ohne gleichzeitig späteren Generationen die Möglichkeit zur Deckung des ihren zu verbauen“, und ein Wachstum forderte, das soziale und ökologische Aspekte räumlich und zeitlich in die ökonomische Betrachtung integriert. Es geht somit um die Optimierung der Entwicklung im Dreieck ÖkonomieGesellschaft-Ökologie und um globale und intertemporale Solidarität. Schwierigkeiten bereitet der Umsetzung dieses Zieles vor allem die Tatsache, dass ökonomisches, aber auch sozialpolitisches Denken zu oft kurz- bis mittelfristig ist, während die ökologischen Anforderungen besonders im Zusammenhang mit der Klimaproblematik eine langfristige Optimierung erfordern. Der vorhergehende Abschnitt hat die Notwendigkeit hervorgehoben, die Treibhausgasemissionen weltweit energisch zu senken, vor allem die CO2-Emissionen. Die Kosten dieser energetischen Transformation sind ziemlich hoch, aber noch höher wären die Kosten des Laissez-faire. Es geht nicht nur um die (rein egoistische) Anpassung an die Folgen der Klimaerwärmung, sondern vor allem darum, die Klimaerwärmung zu bremsen, sie im Rahmen des Möglichen zu dämpfen und somit die enormen Ausgaben für die infrastrukturelle und soziale Anpassung zu vermeiden, die mehr als linear mit der mittleren Temperaturerhöhung anwachsen würden. Politische Initiativen, welche die Internalisierung der heutigen und zukünftigen externen Kosten, ein mit der Marktwirtschaft gut vereinbares Rezept, zum Ziele haben sind notwendig. Zur Bekämpfung der globalen Umweltschäden ist es theoretisch richtig, Kapital und Wissen dort einzusetzen, wo der größte Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz und zur Reduktion der CO2-Intensität maximal ist (z.B. mit dem Handel mit Emissionszertifikaten). Fehlende Rahmenbedingungen, welche die Marktkräfte sozio-ökologisch richtig leiten, und politische Differenzen erschweren jedoch allzu oft die internationale Kooperation für die Umsetzung dieses an sich sinnvollen Postulats. Manchmal dient obiges Argument mehr als Alibi, um regional nichts zu tun. Beide Anstrengungen, die globale und die lokale (Abb. A.5) sind notwendig. Die Regionalisierung ist zwar kurzfristig gesehen bzgl. des globalen Kapitaleinsatzes suboptimal, fördert allerdings die regionale Innovationskraft im Umweltbereich, deren Ausstrahlung sich mittel- und langfristig auch global auszahlen dürfte (für energiewirtschaftliche Maßnahmen s. [A.5]. Abschn. 1.7). Regionale Investitionen

Mittel-und langfristige Wirkungen durch Innovation

Globale Investitionen

Kurzfristige Wirkungen

Energieeffizienz CO2-Intensität

Abb. A.5. Nachhaltige Investitionen

Energiebedarf, allgemeine Grundlagen

A.3

63

Energiebedarf, allgemeine Grundlagen

A.3.1 Allgemeines Vor der Betrachtung der energiewirtschaftlichen Lage Europas (Abschn. A.4), der Welt (Abschn. A.5) und deren Perspektiven (Abschn. A.6 und A.7) sei der Energiebedarf der Schweiz, als Beispiel eines stark industrialisierten Landes, analysiert. Dies erlaubt uns, mit konkreten Zahlen die strukturellen Aspekte der Energienachfrage zu veranschaulichen und die Faktoren, welche deren Evolution bestimmen, darzulegen. A.3.2 Entwicklung und Aufteilung der Energienachfrage Durch die Industrialisierung stieg der Energiebedarf stark an. Abbildung A.6 zeigt die Entwicklung des Bruttoenergiebedarfs der Schweiz seit 1910. Mit Bruttoenergie wird der jährliche Verbrauch an einheimischen primären Energieträgern plus die Import-Export-Differenz an Primär- und Sekundärenergieträgern bezeichnet. Dieser Energie-bedarf hat sich von 1910 bis 2000 rund verzehnfacht. Da sich die Bevölkerung in der gleichen Zeitspanne gut verdoppelte, stieg der Pro-KopfVerbrauch ungefähr auf das Fünffache. Die Anstiegsrate lag durchschnittlich bei knapp 2% bis zum Zweiten Weltkrieg, stieg während der Hochkonjunkturjahre 1950 í1973 auf 7%, um sich nach der Erdölkrise von 1973 wieder auf ca. 2% einzupendeln (logarithmischen Maßstab beachten). Deutlich sind im Diagramm die auf Weltkriege und Wirtschaftskrise der 20er Jahre zurückzuführenden Einbrüche zu sehen. 7

9

Abb. A.6. Entwicklung des Bruttoverbrauchs der Schweiz seit 1910 (TJ = Tera-Joule = 1Mrd. kJ) [A.6]

64

Anhang

A.3.3 Faktoren, die den Endenergiebedarf beeinflussen Abbildung A.7 veranschaulicht für die Schweiz die Entwicklung der Endenergie von 1970 bis 2006 und der Faktoren, die sie beeinflussen. Diese Faktoren sind: die Wohnbevölkerung, das BIP (Bruttoinlandprodukt) und die Heizgradtage [A.2]. Die Wetterlage wirkt nur kurzfristig. Für die langfristige Entwicklung sind die demographische Entwicklung und das BIP maßgebend. Die Tabelle A.3 zeigt die Entwicklung des Endenergieverbrauchs pro Kopf in GJ/a,Kopf und kW/Kopf.

Abb. A.7. Beeinflussungsfaktoren des Endenergieverbrauchs, Schweiz 1970 - 2006, Quelle: [A.2]

Tabelle A.3. Endenergieverbrauch pro Kopf in der Schweiz 1970 bis 2006, [A.2] 1 kWh = 3.6 MJ, 1 kWa = 8760 kWh = 31.54 GJ Endenergieverbrauch TJ/a

Bevölkerung Mio.

GJ/a,Kopf

kW/Kopf

1970

586 050

6,267

93,5

2,96

1980

697 110

6,385

109,2

3,46

1990

798 510

6,796

117,5

3,72

2000

859 190

7,209

119,2

3,78

2006

888 330

7,557

117,6

3,73

`.

Energiebedarf, allgemeine Grundlagen

65

A.3.4 Endenergie und Verluste des Energiesektors Für die weiteren Betrachtungen zur Nachhaltigkeit ist es sinnvoll, drei Einsatzgebiete der Endenergie zu unterscheiden: Komfort- und Prozesswärme, die vorwiegend mit fossilen Brennstoffen und z. T. auch aus erneuerbaren Energien (Geothermie, Biomasse, Solarstrahlung, Umweltwärme) gewonnen wird. Die Wärme aus Elektrizität wird ausgeklammert. Treibstoffe (vorwiegend fossil, etwas Biomasse). Elektrizität (alle Anwendungen, Wärme inbegriffen). Abbildung A.8 zeigt für die Schweiz die Bedeutung der drei Bereiche in Prozent der Endenergie für das Jahr 2004 (Wärme 45%, Treibstoffe 32%, Elektrizität 23%). Die drei Bereiche werden nach verwendetem Primärenergieträger detailliert. Der Balken der Endenergie (100%) macht außerdem die Aufteilung auf die drei Verbrauchssektoren Industrie, Verkehr und übrige (Haushalt + Dienstleistungen + Landwirtschaft) deutlich. Schließlich werden die Verluste des Energiesektors dargestellt, die den Wärmeverlusten der Kraftwerke (in der Schweiz also praktisch der Kernkraftwerke) und dem Eigenverbrauch des Energiesektors zuzuschreiben sind. Die Darstellung dieser Verluste entspricht der Statistik der IEA (International Energy Agency), wo nicht die Wasserkraft, sondern die Hydroelektrizität erfasst wird. Für die Schweiz ergeben sich Verluste von 28% der Endenergie. Der Bruttoverbrauch der Schweiz beträgt somit 128% der Endenergie. Schweiz 2004, 100 % = Endenergie (Endenergie + Verluste Energiesektor)

100 % = 20,9 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie,Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizitàt

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstlungen

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse + Abfälle

andere erneuerbare

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelekrizität

Abb. A.8. Energieverbrauch der Schweiz in 2004, in Prozent der Endenergie.100% = 877 290 TJ = 20.9 Mtoe = 243 TWh. Die Endenergie setzt sich zusammen aus a) Wärme (ohne Elektrizität), b) Treibstoffen und c) Elektrizität. Die Bruttoenergie erhält man durch Hinzufügen der Verluste des Energiesektors, [A.5]

66

Anhang

A.3.5 CO2- Emissionen und Indikatoren Die CO2-Emissionen, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, sind für die Schweiz und das Jahr 2004 in Abb. A.9 dargestellt. Sie betragen insgesamt 5.8 t/a,Kopf und werden fast vollständig vom Bedarf an Wärme und Treibstoffen verursacht; sie verteilen sich etwa gleichmäßig mit rund 3 t/a,Kopf auf die zwei Bereiche. Der Energiesektor (Produktion von Elektrizität und Fernwärme) trägt nur minim zu den Emissionen bei, da die Elektrizität zu 95% aus Wasserkraft und Kernenergie erzeugt wird (Abb. A.8). Schweiz 2004, CO2-Emissionen, t/a,cap Total : 6,2 t/a,capita

5 4 3 2 1 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Abb. A.9.

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Verteilung der CO2-Emissionen in t/a,capita, Schweiz 2004, [A.5]

Für internationale Vergleiche ist es interessant, die Emissionen auf das BIP (Bruttoinlandprodukt) zu beziehen, bei Berücksichtigung der Kaufkraftparität. Nimmt man als Bezugsgröße ein BIP von 10'000 $ von 2005 an, erhält man für die Schweiz eine Zahl von 1.75 t CO2/10'000 $ (oder auch 175 g CO2/$). Diese Zahl charakterisiert besser als die Emissionen pro Kopf die von einem Land erreichte Nachhaltigkeit der Energieversorgung angesichts des Klimawandels. Für die weitere Analyse führen wir folgende Beziehungen ein: Į [

t CO 2 a, capita

] k [

t CO 2 kWa

] #e [

kW ] capita

Į CO 2 Ausstoss pro Jahr und capita k CO 2 Intensität der Bruttoenergie e Bruttoenergieverbrauch pro capita

und

(A.1)

Energiebedarf, allgemeine Grundlagen

e[

kW 10 000$ kWa ] ] y [ ] # J[ capita a, capita 10 000$

67

(A.2)

y spezif. Bruttoinlandprodukt (kaufkraftbereinigt) J Bruttoenergieintensität der Wirtschaft

Die spezifischen CO2-Emissionen lassen sich dann folgendermaßen ausdrücken Į k# e k# J#y Ș#y mit Ș [

t CO2 10000 $

(A.3)

] k # J CO 2 Indikator der Energiewirtschaft

als Produkt von Wohlstandsindikator y, Energieintensität İ und CO2-Intensität k. Um den spezifischen CO2-Ausstoß pro Kopf zu reduzieren, muss der an und für sich erwünschte Anstieg des Wohlstandsindikators y durch eine erhebliche Reduktion von Energieintensität İ und CO2-Intensität k kompensiert werden. Das Produkt dieser beiden Größen sei als CO2- Indikator oder Nachhaltigkeitsindikator Ș definiert. Die entsprechenden Zahlen sind für die Schweiz 2004 in Tabelle A.4 zusammengefasst. Tabelle A.4. Indikatoren der Schweiz für das Jahr 2004 Dollar 2005, 1 kWa = 8760 kWh = 0,753 toe = 31 540 MJ 2004 CH

y 4 10 $/a,Kopf 3,35

İ 4 kWa/10 $ 1,42

k tCO2/kWa

Ș 4 tCO2/10 $

Į tCO2/a,Kopf

1,24

1,75

5,8

68

Anhang

A.4

Endenergie und Verluste des Energiesektors in der EU-15

Die EU-15 umfasst die wirtschaftlich stärksten Länder Europas. Bevölkerungsmäßig stellen sie ein Drittel der Bevölkerung der OECD. Ihr Energieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen werden durch die Abb. A.10 und A.11 veranschaulicht, und die charakteristischen Indikatoren in Tabelle A.5 mit jenen der Schweiz verglichen. Der Hauptunterschied gegenüber den entsprechenden Diagrammen für die Schweiz (Abb. A.8 und A.9) liegt im Energiesektor. Die Elektrizitätsproduktion vieler EU-Länder beruht mehrheitlich auf fossilen Energien (z. B. in Deutschland, Italien, Großbritannien, Benelux und Dänemark), und dementsprechend hoch ist der CO2-Ausstoß (9.4 t/a,capita gegen 5.8 t/a,capita in der Schweiz). Innerhalb der EU-15 stellt man allerdings große Unterschiede fest. So weisen Frankreich und Schweden eine ähnliche Struktur wie die Schweiz auf dank ihrer ebenfalls auf Wasserkraft und Kernenergie basierenden Elektrizitätserzeugung. Außerhalb der EU gilt dasselbe für Norwegen (reine Wasserkraft). Tabelle A.5. Indikatoren der Schweiz und der EU-15 für 2004. Die Energie in kWa entspricht dem Bruttoinlandverbrauch; Ș = k ‫ ڄ‬İ, Į = Ș ‫ ڄ‬y y 4 10 $/a,Kopf

İ 4 kWa/10 $

k tCO2/kWa

Ș 4 tCO2/10 $

Į tCO2/a,Kopf

CH 2004

3,35

1,42

1,24

1,75

5,8

UE-15 2004

2,9

1,83

1,78

3,25

9,4

EU-15 2004, 100% = Endenergie (Endenergie +Verluste Energiesektor)

100% = 1010 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie,Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstleistungen usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

erneuerbare Energien

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizität

Abb. A.10. Endenergie und Verluste des Energiesektors in der EU-15, 2004, [A.5] EU-15, CO2-Emissionen, t/a,capita Total 9,4 t/a,capita

5 4 3 2 1 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Abb. A.11.

Erdöl

Energiesektor Erdgas

CO2- Emissionen der EU-15 im Jahr 2004 und ihre Verteilung

Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch

69

A.5 Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch Angesichts des Grabens, der bezüglich BIP/Kopf die OECD-Länder vom Rest der Welt trennt, ist es sinnvoll, die OECD-Welt und die Nicht-OECD-Welt getrennt zu analysieren. Außer der bereits analysierten UE-15 sind innerhalb dieser Gruppen weitere Länder besonders wichtig und interessant, wie die USA, China und die Transitions-Länder, weshalb wir sie ebenfalls unter die Lupe nehmen. A.5.1 Gesamtheit der OECD-Länder, USA Die OECD-Länder entsprechen etwa 18% der Weltbevölkerung und verbrauchen rund die Hälfte der Primärenergie. Die Abb. A.12 veranschaulicht die energetische Struktur des OECD-Raums für das Jahr 2004 und die Abb. A.13 die entsprechenden CO2-Emissionen. OECD 2004, 100% = Endenergie (Endenergie+ Verluste Energiesektor)

100% = 3708 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt,Dienstleistungen usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse Abfälle

erneuerbare Energie

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizität

Abb. A.12. Verteilung der Endenergie und Verluste des Energiesektors, OECD 2004 OECD 2004, CO2-Emissionen, t/a,capita Total : 11,5 t/a,capita

5 4 3 2 1 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Abb. A.13. CO2-Emissionen der Gesamtheit der OECD-Länder, 2004

Die Struktur des Energieverbrauchs ist vergleichbar mit jener der EU-15 (Abb. A.10 und A.11). Aber obwohl der Elektrizitätsanteil etwa gleich groß ist (20%), basiert er auf Kohle und hat einen geringeren Anteil an erneuerbaren Energien; er führt somit zu größeren Verlusten im Energiesektor und ist in erster Linie für die schlechte von Abb. A.13 veranschaulichte CO2-Bilanz verantwortlich.

70

Anhang

USA Da die USA etwa 40% der Primärenergie der OECD (und somit etwa 20% des Weltenergiebedarfs) beanspruchen, ist ihr Verhalten in Zusammenhang mit den vom Klimawandel gestellten Erfordernissen von erstrangiger Bedeutung. Die Abb. A.14 zeigt die Struktur des Energieverbrauchs und die Abb. A.15 die entsprechende CO2-Bilanz. Die CO2-Emissionen pro Kopf sind um 78% höher als der OECD-Durchschnitt; Gründe sind: das um 44% höhere BIP (KKP), die um 15% höhere Energieintensität und die um 8% höhere CO2-Intensität der Endenergie (s. auch Tabelle A.7). Zu diesem Resultat tragen der Verkehrssektor (mit 40% der Endenergie wichtiger als der Wärmesektor) und die von der Kohle geprägte Elektrizitätsproduktion bei. USA 2004, 100 % = Endenergie (Endenergie + Verluste Energiesektor)

100 % = 1539 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstleistungen, usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneurbare Energien

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizitàt

Abb. A.14. Endenergiestruktur und Verluste des Energiesektors, USA 2004 USA 2004, CO2-Emissionen, t/a,capita Totale Emissionen : 20,6 t/a,Kopf

10 8 6 4 2 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Abb. A.15. Verteilung der CO2-Emissionen, USA 2004

Energiesektor Erdgas

Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch

71

A.5.2 Nicht-OECD-Länder, China, Transitionsländer Die Nicht-OECD-Länder mit einer Bevölkerung (2004) von 5.2 Milliarden verbrauchen etwa gleich viel Energie wie die OECD-Länder (1.2 Milliarden). Die Energiestruktur ist völlig anders, wie die Abb. A.16 und A.17 veranschaulichen. Nicht-OECD 2004, 100 % = Endenergie (Endenergie + Verluste Energiesektor)

100 % = 3676 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstleistungen, usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneurbare Energien

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizitàt

Abb. A.16. Energiestruktur der Gesamtheit der Nicht-OECD-Länder, 2004 Nicht-OECD 2004, CO2-Emissionen Total : 2,5 t/a,capita 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Abb. A.17. CO2-Emissionen der Nicht- OECD-Länder

Fast 70% der Endenergie wird von Wärmeanwendungen beansprucht. Die entsprechenden CO2-Emissionen (Abb. A.17) sind verhältnismäßig klein dank des starken Anteils der Biomasse. Dies wird sich in Zukunft vermutlich ungünstig ändern. Dasselbe gilt für die Treibstoffe, da die Mobilität einem starken Wachstum unterworfen ist. Der Energiesektor ist kohlelastig und extrem ineffizient und verantwortlich für die Hälfte der CO2-Emissionen, dies obwohl die Elektrizität lediglich 13% der Endenergie ausmacht.

72

Anhang

China Die Struktur der Energiewirtschaft und die damit verbundenen CO2-Emissionen werden durch die Abb. A.18 und A.19 illustriert. Der Bruttoenergiebedarf Chinas betrug bereits 2004 etwa 15% des Weltbedarfs, bzw. 30% jenes der NichtOECD-Länder. China 2004, 100 % = Endenergie (Endenergie + Verluste Energiesektor)

100 % = 987 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstleistungen, usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneurbare Energien

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizitàt

Abb. A.18. Struktur der chinesischen Energiewirtschaft, 2004 China 2004, CO2-Emissionen, t/a,capita Totale Emissionen : 3,67 t/a,hab

2,5 2 1,5 1 0,5 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Abb. A.19. Verteilung der CO2-Emissionen, China 2004

Der Wärmebedarf beträgt auch hier 70% der Endenergie. Die Verluste des Energiesektors sind extrem hoch und erreichen fast 60% des Endenergiebedarfs. Die relativ hohen CO2-Emissionen sind dem starken Verbrauch von Kohle zuzuschreiben (die der Erzeugung von 45% der Wärme und von nahezu 80% der Elektrizität dient).

Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch

73

Transitionsländer Als Transitionsländer bezeichnet man alle Länder der Ex-Sowjetunion sowie alle europäischen Länder, die nicht Mitglied der OECD sind. Russland ist das wichtigste Land dieser Gruppe (42% der Bevölkerung, 55% des BIP und 60% des Energieverbrauchs). Es ist auch einflussreich wegen seiner großen Energiereserven, vor allem an Erdgas. Obwohl die Energiestruktur sehr ähnlich jener der Nicht-OECD-Länder als Ganzes oder Chinas ist, stellt man den fundamentalen Unterschied fest, dass Erdgas und nicht Kohle der Hauptenergieträger ist. (Abb. A.20 und A.21). Trotzdem ist die Energieintensität dieser Ländergruppe extrem hoch (Tabelle A.7), was nicht nur durch das kalte Klima, sondern vor allem durch die Desorganisation und Ineffizienz eines während vieler Jahren zentral gelenkten Systems und durch den viel zu niedrigen Energiepreis zu erklären ist. Transitionsländer 2004 Endenergie (100%) + Energiesektor

120 100 % = 688 Mtoe

100 80 60 40 20 Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt, Dienstleistungen, usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneurbare Energien

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizitàt

Abb. A.20. Energiestruktur der Transitionsländer 2004 Transitionsländ. 2004, CO2-Emissionen Totale Emissionen: 6,7 t/a,Kopf

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 Wärme

Treibstoffe Kohle

charbon

Energiesektor Erdöl

Abb. A.21. Verteilung der CO2-Emissionen der Transitionsländer 2004

74

Anhang

A.5.3 Charakteristische Indikatoren Die wichtigsten energiewirtschaftlichen Indikatoren, entsprechend den in Abschn. A.3.5 gegebenen Definitionen, werden für alle analysierten Ländergruppen oder Länder und für die Welt als Ganzes in den Tabellen A.6 und A.7 zusammengefasst und verglichen. Tabelle A.6. Verbrauch pro Kopf an Endenergie (e) und Bruttoenergie (eb) sowie totale CO2-Emissionen für Ländergruppen und Länder (1 kW = 0.753 toe/a) 2004

CO2 Mt /a

e kW/Kopf

eb kW/Kopf

CH

3,72

4,75

45

EU-15

4,47

6,30

4 143

USA

6,95

10,22

6 066

OECD-Länder

4,22

6,12

13 437

Welt

1,54

2,28

26 383

Nicht-OECD-Länder

0,95

1,39

12 946

Transitionsländer

2,68

4,13

2266

China

1,01

1,60

4764

Tabelle A.7. Weltweite charakteristische Energie-Indikatoren 2004 ; y = BIP (KKP)) pro Kopf, İ = Intensität der Bruttoenergie, k = CO2 -Intensität der Bruttoenergie; Į = Ș ‫ ڄ‬y = CO2-Emissionen pro Kopf ; Ș = = k ‫ ڄ‬İ = CO2-Indikator (Nachhaltigkeitsindikator, Klima) : 1 t CO2/104$ = 100 g CO2/$ 2004

y

İ

k

Ș

10 $/a,Kopf

kWa/10 $

tCO2/kWa

tCO2/10 $

tCO2/a,Kopf

CH

3,35

1,42

1,24

1,75

5,8

EU-15

2,9

1,83

1,78

3,25

9,4

USA

4,04

2,53

2,02

5,11

20,6

OECD-Länder

2,81

2,18

1,88

4,1

11,5

Welt

0,91

2,48

1,83

4,54

4,2

Nicht-OECD

0,49

2,83

1,81

5,12

2,5

Transitionsländer

0,49

5,29

1,61

8,5

6,7

China

0,66

2,42

2,3

5,57

3,7

4

4

Į 4

Weltweiter Primär- und Endenergie-Verbrauch

75

A.6 Entwicklung der Weltbevölkerung Zur Jahrtausendwende betrug die Weltbevölkerung rund 6 Mrd. Menschen. Gegenüber 1960 bedeutet dies eine Verdoppelung. Davon sind ca. 1.5í2 Mrd. Menschen materiell privilegiert, während die restlichen 4í4.5 Mrd. einen enormen Nachholbedarf aufweisen. Demographische Studien sind sich größtenteils einig, dass die Weltbevölkerung, gemäß Abb. A.22, bis 2030 auf gut 8 Milliarden und bis 2050 auf etwa 9 Milliarden Menschen anwachsen wird. Bis 2100 wird eine progressive Stabilisierung auf etwa 10 Mrd. Menschen vorausgesagt [A.7]. Die Bevölkerung der heutigen Industrieländer wird relativ wenig, vor allem durch Einwanderung, die der Entwicklungsländer sehr stark zunehmen. Abbildung A.23 zeigt die gleiche Entwicklung mit einem anderen Zeitmaßstab. Zu Beginn der Industrialisierung im Jahr 1850 erreichte die gesamte Weltbevölkerung lediglich 1 Mrd. Menschen. Die Abbildung veranschaulicht die Einmaligkeit unseres Zeitalters, das vermutlich als das Zeitalter der demographischen Explosion in die Geschichte eingehen wird. Milliarden Menschen

EL

IL Jahr

Abb. A.22. Anstieg der Weltbevölkerung seit 1950 und Prognose,IL = heutige Industrieländer, EL = Rest der Welt

Jahr

Abb. A.23. Zunahme der Weltbevölkerung seit dem Jahre Null unserer Zeitrechnung und prognostizierte Weiterentwicklung, [A.5]

76

Anhang

A.7 CO2-Emissionen und Klimaschutz A.7.1 Weltweite Entwicklung der CO2-Emissionen, IEA-Szenarien Als erster Anhaltspunkt unserer Analyse dient das Alternativ-Szenario der IEA; das Referenz-Szenario der IEA berücksichtigt bei weitem nicht die dem Klimaschutz entsprechenden Randbedingungen. Abb. A.24 veranschaulicht die von der IEA vorgesehene Struktur der Energiewirtschaft der OECD-Länder für 2030 und Abb. A.25 die entsprechenden CO2Emissionen. Struktur und Emissionen können mit jenen des Jahres 2004 der Abb. A.12 und A.13 verglichen werden (ermittelt aus [A.10]) OECD 2030 Alternativ-Szenario IEA (100 % = Endenergie)

100 % = 4388 Mtoe = 5,83 TWa

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt,Dienstleistungen usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneuerbare Energie

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizität

Abb. A.24. Struktur der Energiewirtschaft der OECD gemäß Alternativ-Szenario der IEA für 2030, [A.5] OECD 2030 Alternativ,CO2-Emissionen Totale Emissionen : 10,6 t/a,Kopf

4 3 2 1 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Abb. A.25. CO2-Emissionen der OECD 2030, gemäß Altenativ-Szenario der IEA

CO2-Emissionen und Klimaschutz

77

Parallel dazu zeigen die Abb. A.26 und A.27 die Energiestruktur und die CO2Emissionen des Rests der Welt (Nicht-OECD-Länder), die man ebenfalls mit jenen von 2004 vergleichen kann (Abb. A.16 und A.17). Nicht-OECD 2030, Alternativ-Szenario 100 % = Endenergie

100 % = 5785 Mtoe

100 80 60 40 20 0

Endenergie, Sektoren

Wärme

Treibstoffe

Elektrizität

Verluste Energiesektor

Industrie

Haushalt,Dienstleistungen usw.

Verkehr

Kohle

Erdöl

Erdgas

Biomasse, Abfälle

sonstige erneuerbare Energie

Fernwärme

Kernenergie

Hydroelektrizität

Abb. A.26. Alternativ-Szenario der IEA für die Nicht-OECD-Länder , 2030, [A.5] Nicht-OECD 2030, Alternativ, CO2-Emiss Totale Emissionen : 3.0 t/a,hab

1,6 1,4 t/a,Kopf

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

Wärme

Treibstoffe Kohle

Erdöl

Energiesektor Erdgas

Abb. A.27. CO2-Emissionen der Nicht-OECD-Länder, 2030, Alternativ-Szenario

A.7.2 Weltweite Indikatoren für 2030, Konsequenzen In Tabelle A.8 sind die charakteristischen Indikatoren für 2004 und für 2030 gemäß Alternativ-Szenario der IEA zusammengefasst (für die Schweiz s. Abschn. A.3 und [A.5]). Zunächst sei festgestellt, dass selbst mit dem Alternativ-Szenario die globalen CO2-Emissionen von 27'000 Mt in 2004 auf 34'000 Mt in 2030, d.h um 26%, zunehmen. Dies entspricht nicht den Zielsetzungen des Klimaschutzes, die nicht eine Erhöhung, sondern eine Stabilisierung dieser Emissionen bis 2030 verlangen. Da die Weltbevölkerung in der gleichen Zeitspanne gemäß den Voraussagen um etwa 27% zunimmt, bleiben die spezifischen Emissionen auf Į = 4.2 t/a,capita etwa konstant. Es ergibt sich zwar eine Reduktion des weltweiten CO2 Indikators Ș (und somit eine Verbesserung der Nachhaltigkeit), die aber lediglich die Zunahme des BIP/Kopf ausgleicht.

78

Anhang

Tabelle A.8. Charakteristische Indikatoren gemäß Statistiken und Alternativ-Szenario der IEA für 2030 (berechnet ab [1.10]) und Vergleich mit der Schweiz ; y = BIP (KKP) pro Einwohner in $ 2005, İ = Energieintensität (Bruttoenergie), k = CO2 -Intensität der Bruttoenergie, Ș = CO2-Indikator der Wirtschaft , Į = CO2 Emissionen pro Kopf ; s. auch Abschn. A.3.5, Gl. (A.3) 2004-2030

y 4 10 $/a,Kopf

İ 4 kWa/10 $

k tCO2/kWa

Ș 4 tCO2/10 $

Į tCO2/a,Kopf

Schweiz 2004

3,35

1,42

1,24

1,75

5,8

Schweiz 2030

4,81

0,92

0,83

0,77

3,7

OECD 2004.

2,81

2,18

1,88

4,1

11,5

OECD 2030

4,47

1,43

1,66

2,37

10,6

Nicht-OECD 2004

0,49

2,82

1,81

5,12

2,5

Nicht-OECD 2030

1,19

1,42

1,79

2,56

3

Welt 2004

0,91

2,49

1,84

4,55

4,2

Welt 2030

1,71

1,42

1,73

2,48

4,2

Der CO2-Indikator (Maß der Nachhaltigkeit) nimmt weltweit in diesem Szenario relativ zu 2004 um den Faktor 0.55 ab, Er ändert also von Ș = 4.55 in 2004 auf Ș = 2.48 in 2030; diese Verbesserung wird erzielt durch: - die Verminderung der Energieintensität (Bruttoenergie) um den Faktor 0.57 dank dem technologischen und organisatorischen Fortschritt, - die Verminderung der CO2-Intensität um den Faktor 0.94 durch eine (zu geringe) Wandlung der Struktur des Energiesystems. Der Mangel an Symmetrie zwischen den beiden Faktoren ist frappant. Um einen Wert des CO2-Indikators zu erhalten, der die globalen CO2-Emissionen relativ zu 2004 stabilisieren würde, müsste auch die CO2-Intensität um etwa denselben Faktor wie jener der Energieintensität vermindert werden. Ist eine Reduktion dieser Größenordnung mit adäquaten technischen Mitteln und politischem Willen möglich, ohne die Entwicklung der Weltwirtschaft entsprechend den Voraussagen zu beeinträchtigen? Die Antwort muss ja sein, und wir zeigen im folgenden Abschnitt die dazu unerlässlichen und durchaus möglichen Maßnahmen auf. Die Alternative ist die Klimakatastrophe, mit sozialen und politischen Rückwirkungen, die unweigerlich die wirtschaftliche Entwicklung bremsen würde und deren volkswirtschaftlichen Gesamtkosten um einiges höher sein könnten als die vielleicht radikalen aber notwendigen energiewirtschaflichen Maßnahmen zu deren Vermeidung. Eine von manchen Kreisen vorgeschlagene reine Anpassungsstrategie ist leichtfertig und unverantwortlich.

CO2-Emissionen und Klimaschutz

79

A.7.3 Klimaschutz, mittel- und langfristige Maßnahmen Verschiedene klimatologische Studien [A.13], [A.19] zeigen, dass es für den Klimaschutz notwendig ist, die Erhöhung der mittleren Temperatur der Erde, relativ zur vorindustriellen Zeit, auf 2°C zu begrenzen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es wie schon erwähnt notwendig, die CO2 -Emissionen bis 2030 zu stabilisieren (relativ zu 2004) und bis 2050 zu halbieren. (Tabelle A.9, [A.10]). Wichtigste Maßnahme für die meisten OECD- und auch Nicht-OECD-Länder ist die Reduktion des CO2-Ausstoßes des Energiesektors, welcher weltweit 45% der Gesamtemissionen ausmacht (OECD 40%, Nicht-OECD 50%) und in erster Linie die Elektrizitätserzeugung betrifft. Eine Ausnahme bilden einige europäische Länder (Frankreich, Norwegen, Island, Schweden, Schweiz) sowie die meisten Länder Mittel- und Südamerikas mit einer nahezu CO2-freien Elektrizitätserzeugung. Ihr CO2-Ausstoß lag bereits 2004 bei oder unter 250 g CO2/$. Bei Erhaltung dieses Vorteils können sich die Anstrengungen dieser Länder auf den Wärme- und Treibstoffsektor konzentrieren. Tabelle A.9 Zulässige CO2-Emissionen in 2030 und 2050 eines Klimaschutz-Szenarios und entsprechende Emissionen pro Kopf und pro $ BIP. Weltweite Ausgangslage in 2004. Das BIP (KKP) ist in $ 2005 gegeben: für 2004 und 2030 gemäß IEA-Szenario

2004 Welt

6.35 Mrd

26'400 t

Emissionen/$ BIP 4.2 t CO2/Kopf 460 g CO2/$

2030 Welt

8.1

Mrd

27'500 t

3.4 t CO2/Kopf

200 g CO2/$

2050 Welt

9

Mrd

13'200 t

1.5 t CO2/Kopf

60 g CO2/$

2004 OECD

1.16 Mrd

13'400 t

11.5 t CO2/Kopf

410 g CO2/$

2004 USA

0.29 Mrd

6'000 t

20.6 t CO2/Kopf

510 g CO2/$

Bevölkerung

CO2-Emissionen

Emissionen/Kopf Į

2004 EU-15

0.38 Mrd

3'600 t

9.4 t CO2/Kopf

325 g CO2/$

2004

5.19 Mrd

13'000 t

2.5 t CO2/Kopf

510 g CO2/$

4'800 t

3.7 t CO2/Kopf

560 g CO2/$

2004 China

Nicht-

1.3

Mrd

A.7.3.1 Spezifischer Energieverbrauch und CO2-Intensität Der CO2-Ausstoß pro Kopf und Jahr Į lässt sich als Produkt von spezifischem Energieverbrauch e und CO2-Intensität der Bruttoenergie k ausdrücken (Tabelle A.10). Der gegenwärtige Bruttoverbrauch liegt weltweit bei etwa 2.3 kW/Kopf, wobei zwischen OECD- und Nicht-OECD-Ländern ein Faktor 4 bis 5 besteht. Soll der globale Wert 2.5 kW/Kopf nicht übersteigen, ist eine energische Senkung des spezifischen Wertes der OECD-Länder notwendig (2004: 6,14 kW/Kopf), um den unvermeidlichen Anstieg desjenigen der Nicht-OECD-Länder (1.38 kW/Kopf) zu kompensieren, der in erster Linie mit der erwarteten starken Zunahme des Bruttoinlandprodukts dieses Teils der Welt einhergehen wird. Wesentliche Maßnahme ist die Erhöhung der Energieeffizienz (Reduktion der Energieintensität) in den Industrieländern, gleichzeitig aber auch die Weitergabe der die Effizienz steigernden Technologien an die Entwicklungs- und Schwellenländer. Tabelle A.10 zeigt aber auch, dass die Steigerung der Effizienz nicht genügt, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Ebenso wichtig ist eine erhebliche Senkung der CO2-Intensität, die etwa gleichermaßen die OECD-Länder und die NichtOECD Länder betrifft [A.17].

80

Anhang

Tabelle A.10. Emissionen pro Kopf Į als Produkt des Bruttoenergieverbrauchs pro Kopf e und der CO2 .-Intensität der Bruttoenergie k (1 kWa = 0.753 toe). Weltweite notwendige Reduktion bis 2030 und 2050 Emissionen/Kopf Į

Energieverbrauch/Kopf e

CO2-Intensität k

2004 Welt

4.2 t CO2/a,Kopf

2.27 kW/Kopf

1.84 t CO2/kWa

2030 Welt

3.4 t CO2/a,Kopf

2.40 kW/Kopf

1.43 t CO2/kWa

2050 Welt

1.5 t CO2/a,Kopf

2.50 kW/Kopf

0.60 t CO2/kWa 1.88 t CO2/kWa

2004 OECD

11.5 t CO2/a,Kopf

6.14 kW/Kopf

2004 USA

20.6 t CO2/a,Kopf

10.20 kW/Kopf

2.02 t CO2/kWa

2004 EU-15

9.4 t CO2/a,Kopf

5.29 kW/Kopf

1.78 t CO2/kWa

2004 Schweiz

5,8 t CO2/a,Kopf

4.74 kW/Kopf

1.22 t CO2/kWa

2004

2.5 t CO2/a,Kopf

1.38 kW/Kopf

1.84 t CO2/kWa

3.7 t CO2/a,Kopf

1.60 kW/Kopf

1.84 t CO2/kWa

Nicht-

2004 China

A.7.3.2

Länder mit CO2-lastiger Elektrizitätsproduktion

Wichtigste Länder dieser Gruppe sind die USA, China und in Europa Deutschland, Grossbritannien und Italien. Ihre Elektrizitätsproduktion ist im wesentlichen von der Kohle (China) bzw. stark von Kohle und/oder Erdöl abhängig. Eine möglichst rasche Abkehr von Kohle und Erdöl, oder zumindest von ihrer heutigen Verwendungsart, ist unerlässliche Grundvoraussetzung für einen wirksamen Klimaschutz. Die OECD-Länder sollten dies bei entsprechendem politischen Willen aus eigener Kraft erreichen können, die übrigen Länder vermutlich nur mit internationaler Hilfe. Erschwerend kommt dazu, dass sich der Elektrizitätsbedarf bis 2030 weltweit etwa verdoppeln wird. Die möglichen Maßnahmen und Substitutionen sind: a) Starke Reduktion der Verluste des Energiesektors durch deutliche Erhöhung der Energienutzungsgrade im Bereich thermischer Kraftwerke (Wärmekraftkopplung, Kombiprozesse). b) CO2-Einfang und Sequestrierung bei Kohle- und Erdölkraftwerken; wichtige Einschränkung: die Technik ist noch nicht reif, vermutlich auch teuer und muss bezüglich Umweltverträglichkeit noch ernsthaft geprüft werden. c) Einsatz von Erdgaskraftwerken, Ersatz von Kohle und Erdöl durch Erdgas: die CO2-Emissionen reduzieren sich gegenüber der Kohle auf etwa 55% (gegenüber dem Erdöl auf ca. 75%); Einschränkung: die Erdgasreserven sind weltweit begrenzt. d) Einsatz von Kernenergie: die Kraftwerke sind frei von CO2-Emissionen; Einschränkungen: die Reserven an Uran sind bei Einsatz von Reaktoren der 3. Generation ebenfalls begrenzt. Der Einsatz von Reaktoren der 4. Generation ist möglich, muss jedoch technisch und politisch gut überlegt werden. Die Kernfusion kommt erst für die zweite Hälfte des Jahrhunderts in Frage. e) Nutzung aller Möglichkeiten zur Produktion von Elektrizität aus Wasserkraft; Einschränkung: das Potenzial ist begrenzt. f) Einsatz von Windenergie: die Technik ist reif und bei günstigen Windverhältnissen wirtschaftlich. Das Potenzial ist sehr gross.

CO2-Emissionen und Klimaschutz

81

g) Einsatz von Geothermie und Biomasse. Einschränkungen: geothermische Kraftwerke eignen sich nur für Standorte mit geothermischen Anomalien. Das Potenzial der Biomasse ist begrenzt. Biomasse sollte deshalb in erster Linie, und soweit ihre Nutzung ökologisch vertretbar ist, für den Treibstoff- und Wärmebereich reserviert werden, mit Ausnahme der lokalen Wärmekraftkopplung. h) Einsatz von Solarthermie und Photovoltaik. Solarthermische Kraftwerke eignen sich nur für Länder mit niedrigem Anteil an diffusem Licht. Die Photovoltaik ist vorerst noch durch den hohen Preis behindert, wegen des praktisch unbegrenzten Potenzials muss jedoch ihre Weiterentwicklung zielstrebig gefördert werden, solange notwendig auch durch Einspeisevergütungen. Bemerkungen: Die weltweite Verdopplung des Elektrizitätsbedarfs bis 2030 wird sich aus verschiedenen nachfolgend aufgeführten Gründen auch mit Steigerung der Effizienz kaum vermeiden lassen. Es ist deshalb fahrlässig nur auf letztere zu setzen, so unerlässlich diese Steigerung auch ist. Der Einsatz von Erdgas sowie von Kernkraftwerken der 3. Generation ist zwar notwendig, ermöglicht aber bestenfalls den Erhalt ihrer prozentualen Anteile (2005: Erdgas 20%, Kernenergie 15%) jedoch kaum den Ersatz der Kohle- und Erdölkraftwerke (Anteile 40% bzw. 7%). Dasselbe gilt auch für die Wasserkraft (Anteil 16%). Der Einsatz der restlichen erneuerbaren Energien f) bis h) ist also unabdingbar und muss sehr stark gesteigert werden (Anteil 2005: 2%!). Die Elektrizität aus Windenergie hat sich weltweit von 2004 bis 2006 bereits beinahe verdoppelt. A.7.3.3

Erntefaktor, graue Energie, Elektrizitätsaustausch

Oft werden diese Aspekte in die CO2-Bilanz einbezogen, was einige CO2-freie Energien bzw. Energieeinsätze schlechter aussehen lässt. Im Hinblick auf die mittel- und langfristigen Klimaschutzziele ist dies jedoch aus folgenden Gründen nicht vertretbar: Erntefaktor: Ein schlechter Erntefaktor hat zwar einen negativen Einfluss auf die Energiebilanz (und somit auf die Wirtschaftlichkeit), aber nicht auf den mittelfristigen Klimaschutz, sofern die zur Herstellung und für den Transport benötigten Energien ebenfalls CO2-frei sind, was das mittel- und langfristige Ziel ohnehin sein muss. Graue Energie: Wenn die zur Herstellung von Importprodukten verwendete Energie mehr CO2-Emissionen verursacht als die für die Produktion exportierter Güter, wird die CO2-Bilanz eines Landes theoretisch verschlechtert. Es ist jedoch nicht sinnvoll, dies in der Nachhaltigkeitsbilanz zu berücksichtigen. Jedes Land ist letztlich für die zur Produktion seiner Güter verwendete Energie verantwortlich und sollte mit eigenen Anstrengungen oder im Rahmen internationaler Abkommen bzw. mit Hilfe des Emissionshandels die nötigen Maßnahmen für den Klimaschutz treffen. Elektrizitätsaustausch: Für Länder wie die Schweiz, die je nach Zeitpunkt erhebliche Elektrizitätsmengen exportieren bzw. importieren, können die CO2Emissionen der zur Produktion der ausgetauschten Energie notwendigen Kraftwerke zu einer nicht unempfindlichen Verzerrung der CO2-Bilanz führen. So rechnet man in der Schweiz wegen des Importes von kohlelastigem Strom mit einer, zwar immer noch kleinen, etwa sieben Mal stärkeren CO2-Belastung des Elektrizitätsverbrauchs im Vergleich zur geringen Belastung durch die eigene

82

Anhang

Elektrizitätsproduktion. Wie bei der grauen Energie ist es aber nicht sinnvoll, dies in der CO2- Bilanz der entsprechenden Länder zu berücksichtigen. Exporte bzw. Importe von CO2-intensiver Elektrizität müssen erfasst und mit marktwirtschaftlichen Mitteln (Emissionshandel) oder durch CO2-Taxen entsprechend belastet werden. Die sich daraus ergebende Erschwerung des rein ökonomisch ausgerichteten Elektrizitätshandels ist durchaus im Sinne des Klimaschutzes. A.7.3.4

Länder mit nahezu CO2-freier Elektrizitätsproduktion

Diese Länder haben den grossen Vorteil, das wichtigste Emissionsproblem bereits gelöst zu haben. Die Schweiz und Schweden mit einem Mix aus Wasserkraft und Kernenergie, Norwegen mit Wasserkraft, Island mit Wasserkraft und Geothermie, Frankreich vorwiegend mit Kernenergie und Lateinamerika vorwiegend mit Wasserkraft. Erste Priorität hat natürlich die Erhaltung der erreichten CO2-Freiheit im Elektrizitätsbereich, was nur durch die Massnahmen d) bis h) zu erzielen ist. Diese Länder besitzen dann die Grundvoraussetzung und können somit wegbereitend sein für die Entwicklung und Anwendung neuer Techniken zur Einschränkung der Emissionen in den Bereichen Transport und Wärme. Die beiden Bereiche seien im Folgenden analysiert. A.7.3.5 Transportbereich Die Emissionen werden fast ausschliesslich durch den aus Erdöl gewonnenen Treibstoff verursacht, der im Jahre 2004 weltweit für rund 22% der CO2Emissionen verantwortlich war, mit steigender Tendenz (OECD 29%, NichtOECD 15%). Kurzfristig kann durch die Verbesserung der Effizienz (und damit verbundene Reduktion des CO2-Ausstoßes pro gefahrener km), durch die Hybridtechnik (mit Elektromotor als Sekundärmotor) und durch teilweise Substitution von Benzin und Diesel mit Biotreibstoffen (wobei bei letzteren ökologische Bedenken sehr angebracht sind und einer näheren Prüfung bedürfen) der Anstieg in Schranken gehalten werden. Mittel- und langfristig ist jedoch der Klimaschutz nur durch einen Paradigmawechsel möglich. Die Zukunft gehört zwangsläufig der Hybridlösung mit Elektromotor als Primärantrieb und einem Verbrennungsmotor als Sekundärmodul zur Verbesserung der Autonomie (soweit als möglich mit Biotreibstoffen betrieben, sofern deren Erzeugung eine gute CO2-Bilanz aufweist und mit der weltweit notwendigen Nahrungsmittelproduktion verträglich ist). Mindestens 75% der Fahrzeuge haben eine Tagesfahrleistung von weniger als 50 km. Die Batterie des Elektromotors kann somit nachts nachgeladen werden, was zumindest einen weitgehend CO2-freien Stadtverkehr ermöglicht. Eine ausreichende und möglichst CO2-freie Elektrizitätsproduktion sowie leistungsfähige Batterien sind Voraussetzung für diese Umstellung, die deswegen, wenigstens weltweit, nicht unmittelbar bevorsteht. Der Antrieb des Elektromotors mit einer Brennstoffzelle könnte langfristig ebenfalls einen wichtigen Beitrag leisten; dazu benötigt man aber aus CO2-freien Energien hergestellten Wasserstoff. Der Wechsel zwingt sich auch aus rein wirtschaftlichen Überlegungen auf. Der Treibstoff für einen sehr effizienten Mittelklasswagen mit einem Verbrauch von z.B. 6 l Benzin pro 100 km (Emissionen ca. 140 g CO2/km) kostet heute bei einem Preis von 1.4 Euro/l etwa 8.4 Euro/100 km. Der Energieinhalt von 6 l Benzin ist 52.6 kWh und ergibt bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 20% eine mechanische Antriebsleistung (Nutzenergie) von 10.5 kWh/100 km. Der Preis der

CO2-Emissionen und Klimaschutz

83

mechanischen Antriebsenergie ist deshalb schon heute mindestens 80 ct/kWh und hat steigende Tendenz. Mit dem Elektromotor lässt sich samt Batterie und Leistungselektronik ein durchschnittlicher Wirkungsgrad von mindestens 65% erreichen, was für dieselbe mechanische Antriebsenergie von 10.5 kWh zu einem Elektrizitätsverbrauch von höchstens 16 kWh/100 km führt. Um mit dem Verbrennungsmotor betreffend Energiekosten gleichzuziehen, darf also die elektrische Energie ab Steckdose zur Aufladung der Batterie 50 ct/kWh und mehr kosten Der analoge Vergleich mit Dieseltreibstoff führt zu mindestens 45 ct/kWh. Demzufolge ist schon heute der „Treibstoff“ Elektrizität ab Netz in den meisten Länder deutlich billiger als Benzin oder Diesel, und der Zeitpunkt ist nicht mehr fern, dass selbst in Kleinanlagen photovoltaisch erzeugte Elektrizität günstiger sein wird. Selbst wenn man einen Antriebsleistungszuschlag für das grössere Gewicht des Elektroautos (Batterie) berücksichtigt, ist ein deutlicher Vorteil bei den Energiekosten zu verzeichnen. A.7.3.6 Wärmebereich Die Wärmeanwendungen (ohne Elektrizität) verursachten 2004 weltweit 33% der CO2-Emissionen. Dies gilt nahezu in gleichem Masse für die OECD-Länder (31%) und für den Rest der Welt (35%). Eine möglichst emissionsfreie Komfortwärme sollte bei entsprechender Förderung keinen besonderen Schwierigkeiten begegnen. Dazu eignen sich: Solararchitektur und gute Isolation (Minergie-Standard), Solarkollektoren, Biomasse (Holz), nicht zuletzt Fernwärme (Wärmekraftkopplung) und (zur Nutzung von Umgebungswärme und Geothermie) vor allem die Wärmepumpe. Für letztere gilt die Einschränkung, dass möglichst CO2-freie Elektrizität dazu verwendet werden sollte (in der Schweiz und Frankreich sind die Bedingungen dazu ideal), was der Bedeutung einer CO2-arrmen und ausreichenden Elektrizitätsproduktion eine weitere Dimension hinzufügt. Mit einer modernen Wärmepumpe werden 25-30% der Heizenergie von der Elektrizität geliefert. Bei der Prozesswärme sollte der Anteil an Brennstoffen zugunsten der (möglichst CO2-freien) Elektrizität verringert und im industriellen Bereich auch durch effizientere Verfahren und Einsatz von Biomasse vor allem in Form von Abfällen möglichst emissionsfrei gemacht werden. Bei der Verwendung von Biomasse sei nochmals betont, dass diese nur dann CO2-neutral ist, wenn die Abholzung im Gleichgewicht mit dem Zuwachs steht (Erhaltung der Wälder und insbesondere der Regenwälder).

Literaturverzeichnis

85

Literaturverzeichnis Anhang [A.1] [A.2] [A.3] [A.4] [A.5] [A.6] [A.7] [A.8] [A.9] [A.10] [A.11] [A.12] [A.13] [A.14] [A.15] [A.16] [A.17] [A.18] [A.19] [A.20] [A.21] [A.22] [A.23] [A.24] [A.25] [A.26] [A.27] [A.28] [A.29]

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Sachverzeichnis

A

C

Afrika 9, 18, 30 Ägypten 30 Albanien 38 Algerien 30 Angola 30 Argentinien 26 Armenien 38 Aserbeidschan 38 Äthiopien 30 Australien 30

Chile 26 China 2, 3, 9, 18, 43, 44, 54, 72, 74, 79, 80 Costa Rica 26 CO2 -Ausstoß 1, 2, 3, 7, 42, 43, 44, 54, 67, 68, 79 CO2 -Emissionen 3, 4, 6, 8, 24, 54, 62, 66ff, CO2-Intensität - Afrika 20, 32 - China 20 - EU-15 16 - EU-27 12 - Indien 20 - Japan 16, 20 - OECD 15, 20 - Mittlerer Osten 20, 36 - Rest-Asien+Ozeanien 20, 24 - Transitionsländer 40 - USA 16, 20 - Welt 20 - Zentral- und Südamerika 20, 28 CO2-Nachhaltigkeit 2, 42 - Afrika 21, 33 - China 21, 43 - EU-15 17 - EU-27 13 - Indien 21 - Japan 17, 21 - OECD 16, 21, 42 - Mittlerer Osten 21, 37 - Rest-Asien+Ozeanien 21, 25 - Transitionsländer 41 - USA 17, 21, 42 - Welt 2, 3, 21 - Zentral- und Südamerika 21, 29

B Bahrain 34 Bangladesch 22 Belgien 10 Benin 30 Biomasse 6, 9, 20, 25, 32, 51, 55, 56, 57, 65, 71, 81, 83 Bolivien 26 Bosnien-Herzegowina 38 Botswana 30 Brasilien 3, 26, 44, 58 Brunei 22 Bruttoenergie 5, 7, 19, 23, 42, 43, 63, 65, 66, 72, 74, 78, 79, 80 Bruttoinlandprodukt 2, 5, 6, 44, 64, 66, 79 Bruttoinlandprodukt pro Kopf - Afrika 18, 30 - China 18 - EU-15 14 - EU-27 10 - Indien 18 - Japan 14, 18 - OECD 14, 18 - Mittlerer Osten 18, 34 - Rest-Asien+Ozeanien 18, 22 - Transitionsländer 38 - USA 14, 18 - Welt 18 - Zentral- und Südamerika 18, 26 Bulgarien 10, 38

D Dänemark 10, 57, 68 Dem. Rep. Kongo 30 Deutschland 10, 56, 57, 68, 80 Dominikanische Republik 26

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E

G

Ecuador 26 Eiszeit 1 Elektrizitätserzeugung 16, 20, 42, 68, 79 Elektrizitätsverbrauch 81, 83 Elfenbeinküste 30 El Salvador 26 Endenergie 8, 47ff, 64, 65, 68ff, Endenergieverbrauch 64 Energie - Erntefaktor 60, 81 - graue 81 Energieaustausch 71, 607, 636, 748 Energiebedarf 7, 42, 52, 55, 63ff Energieformen 47 Energieintensität 2, 3, 5, 6, 7, 9, 13, 17, 21, 33, 42, 44, 67, 70, 73, 78, 79 - Afrika 19, 31 - China 19 - EU-15 15 - EU-27 11 - Indien 19 - Japan 15, 19 - OECD 15, 19 - Mittlerer Osten 19, 35 - Rest-Asien+Ozeanien 19, 23 - Transitionsländer 39 - USA 15, 19 - Welt 19 - Zentral- und Südamerika 19, 27 Energiesektor 8, 47, 48, 65, 66, 68ff Energieträger 19, 31, 47ff, 63, 65, 73 - Energieinhalte 51 - erneuerbare 54, 65, 69, 81 - nicht erneuerbare 52 Energiewirtschaft 1, 4, 5ff, 15ff Entwicklungsländer 1, 5, 56, 59, 75 Eritrea 30 Estland 10, 38 EU-15 2, 9, 10, 14, 18, 44, 68, 74, 79, 80 EU-27 10, 38, 39 Ex-Sowjetunion 2, 9, 18, 38, 73

Gabun 30 Geothermie 6, 9, 15, 16, 17, 25, 65, 81, 82, 83 Geothermische Energie 51, 54 Georgien 38 Gezeitenenergie 51, 54 Ghana 30 Gibraltar 38 Griechenland 10 Guatemala 26

F Finnland 10 Fotovoltaik (s. Photovoltaik) Frankreich 10, 57, 68, 79, 82, 83 FYR Mazedonien 38

H Haiti 26 Heizwert 57 Honduras 26 I Indikatoren 1ff, 5ff, 42, 43, 44, 66, 67, 68ff Indien 2, 3, 9, 18, 44 Indonesien 22, 54 Irak 34 Iran 34 Irland 10 Island 14, 54, 79, 80 Israel 34 Italien 10, 54, 68, 80 J Jamaika 26 Japan 2, 3, 9, 14, 18, 44 Jemen 34 Jordanien 34 K Kambodscha 22 Kamerun 30 Kanada 14, 56 Kasachstan 38 Kenia 30 Kernenergie 6, 8, 12, 16, 17, 51, 52, 65, 66, 68, 80, 81, 82, Kernfusion 8, 55, 80 Kernkraftwerke 48, 65, 81 Kirgisistan 38

Sachverzeichnis Klimaproblematik 1, 62 - CO2-Ausstoß 1, 2, 3, 7 - Kopenhagen 1 - Kyoto 1 - Klimahysterie 1 Klimaschutz 1ff, 5ff, 21, 42, 44,76ff Klimawandel 1, 7, 17, 66, 70 Kombiprozesse 8, 80 Kongo 30 Kosten 5, 48, 53, 54, 60, 62, 78, 83 Kraft-Wärme-Koppl. (s. Wärme-Kraft) Kraftwerke - Gasturbinenkraftwerke 60 - geothermische 9 - Kernkraftwerke 48, 65, 81 - Kombiprozesse 8, 80 - solarthermische 9, 59, 60, 81 - Wasserkraft 2, 6, 9, 12, 15, 16, 17, 20, 25, 28, 47, 50, 55, 56, 65, 66, 68, 80, 81, 82 - Windkraft 47, 56, 57 Kroatien 38 Kolumbien 26 Kuba 26 Kuwait 34 L Lettland 10, 38 Libanon 34 Libyen 30 Litauen 10, 38 Luxemburg 10 M Malaysia 22 Malta 10, 38 Marokko 30 Mittelamerika (s. Zentralamerika) Mittlerer Osten 2, 9, 18, 34 Meeresströmung 51, 56, 57 Mexiko 14, 54 Moldau 38 Mongolei 22 Mosambik 30 Myanmar 22

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N Nachhaltigkeit 2, 6, 7, 9, 13, 17, 21, 25, 29, 33, 37, 41ff, 50, 62, 65ff, 74, 77, 81 Nachhhaltigkeitsindikator 13, 17, 21, 37, 42, 43, 67, 74 Namibia 30 Nepal 22 Neuseeland 14 Nicaragua 26 Nicht-OECD-Länder 18, 19, 39, 41, 71ff, 77, 79 Niederlanden 10 Nigeria 30 Nordkorea 22 Norwegen 14, 56, 68, 79, 82 Nutzenergie 47, 48, 82 Nutzprozesse 47, 48, 49 Nutzungsgrad 8, 80 O OECD-Länder 2, 14, 15, 18, 20, 37, 56, 69, 74, 76, 79, 80, 83 Ökologische Probleme 60 Österreich 10 Oman 34 P Pakistan 22 Panama 26 Paraguay 26 Peru 26 Philippinen 22,54 Photovoltaik 9, 56, 60, 81 Polen 10, 14 Portugal 10 Primärenergie 47, 48, 52, 65, 69, 70 - Pro-Kopf-Verbrauch 63 - Reserven und Ressourcen 52, 53 - Verfügbarkeit 15, 51, 54 Q Qatar 34 R Rest-Asien+Ozeanien 2, 9, 18, 22 Rumänien 10, 38 Russland 3, 38, 44, 73

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Sambia 30 Saudi Arabien 34 Schweden 10, 54, 68, 79, 82 Schweiz 14, 42, 48, 49, 56, 59, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 78, 79, 80, 81, 82, 83 Schwellenländer 5, 6, 19, 44, 79 Sekundärenergie 47, 63 Senegal 30 Serbien 38 Simbabwe 30 Singapur 22 Slowakei 10, 14 Slowenien 10, 38 Solarenergie 51, 55, 56, 58 Solarstrahlung 6, 47, 51, 55, 56, 57, 58ff, 65 Solarzelle 60 Spanien 10, 17, 60 Sri Lanka 22 Südafrika 30 Südamerika (s. Zentral- und Südamerika) Sudan 30 Südkorea 14 Syrien 34

Venezuela 26 Vereinigte Arabische Emirate 34 Vereinigtes Königreich 10 Vietnam 22

T Tadschikistan 38 Taiwan 22 Tansania 30 Thailand 22 Togo 30 Transitionsländer 9, 38, 73, 74 Treibhauseffekt 61 Tschechische Republik 10, 14 Tunesien 30 Türkei 14 Turkmenistan 38 U Ukraine 38 Ungarn 10, 14 Uran 8, 47, 51, 52, 53, 80 Uruguay 26 Urwälder 1 USA 2, 3, 9, 14, 18, 42, 44, 54, 57, 70, 74, 79, 80 Usbekistan 38

W Wärme-Kraft-Kopplung 8, 9, 48, 80, 81, 83 Wärmepumpe 8, 55, 56, 83 Wasserkraft 2, 6, 9, 12, 15, 16, 17, 20, 25, 28, 47, 50, 55, 56, 65, 66, 68, 80, 81, 82 Wasserkraftwerke 56 Weißrussland 38 Wellenkraft 56 Weltbevölkerung 5, 7, 14, 18, 57, 69, 75 Windkraft 47, 56, 57 Windkraftwerke 56 Wirtschaftlichkeit 57, 81 Z Zentral-und Südamerika 2, 18, 26 Zypern 10, 38