Die Frage einer nachhaltigen Energieversorgung ist eine der zentralen Menschheitsfragen der nächsten Jahrzehnte und das nicht erst seit den Ölpreissprüngen, der Biospritdiskussion und der Gaskrise. Wissenschaftlich fundiert geben in diesem Band Experten der Max-Planck-Gesellschaft Antworten auf Fragen unserer Energieversorgung nach dem Ende des Ölzeitalters, erörtern, wie es um die Nutzung der Sonnenenergie steht, wann es Strom aus Fusionskraftwerken geben wird und ob die Brennstoffzelle sinnvoll genutzt werden kann. Aktuell stehen natürlich die Versorgungssicherheit und die Verfügbarkeit der Energierohstoffe im Mittelpunkt des Interesses. Ein brisantes Thema diesbezüglich ist zweifellos die stark steigende Nachfrage der aufstrebenden Schwellenländern China und Indien. Die Internationale Energiebehörde (IEA) geht davon aus, dass allein in China bis 2030 die Zahl der Autos auf 270 Millionen ansteigen wird, was gegenüber heute einen Anstieg um das Siebenfache bedeuten würde. Und obwohl die Menschheit seit 1859 mehr als 1000 Milliarden Barrel Erdöl verbraucht hat, sind die heute nachgewiesenen Reserven höher als je zuvor. Gleichzeitig besagen aber seriöse Prognosen, dass wir den „Peak Oil“ bereits überschritten haben.
Insgesamt muss, so die Herausgeber Peter Gruss und Ferdi Schüth, „die Suche nach neuen Energiequellen und nach Möglichkeiten der Energieeinsparung intensiver denn je vorangetrieben werden“ (S. 8). Dies nicht nur wegen des absehbaren Ende des Ölzeitalters, sondern auch im Sinne einer zukunftsfähigen, nachhaltigen Entwicklung, denn die Energiediskussion ist heute immer auch eine Klimadiskussion.
Nach inzwischen fast einhelliger wissenschaftlicher Meinung trägt Kohlendioxid, das bei der Verbrennung fossiler Energieträger frei wird, in hohem Maße zur globalen Erderwärmung bei. Die Menschheit verändert zurzeit die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und das globale Klima mit einer Geschwindigkeit, die mindestens zehnmal höher ist als am Ende einer Eiszeit, schreiben Jochem Marotzke und Erich Roeckner in ihrem Beitrag, in dem sie verschiedene Klima-Szenarien vorstellen, wie sie für den 2007 erschienenen 4. Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC) vom Max-Planck-Institut berechnet wurden. Zudem fassen sie die wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungen dieser Klimaprojektionen zusammen. Nicht zuletzt auf Grund dieser Modellrechnungen sah sich der Weltklimarat veranlasst, in dramatischen Worten auf den vom Menschen mit verursachten Klimawandel hinzuweisen.
Vorsorge- und Klimasicherheit
Die Energie der Zukunft muss also neben der Versorgungssicherheit auch die Klimasicherheit gewährleisten und deshalb, so die Herausgeber, auf drei Säulen ruhen: Erschließung und Weiterentwicklung neuer Energiequellen, Steigerung der Energieeffizienz und Reduzierung der CO2-Emissionen. Letzteres ist nach Einschätzung der Autoren nur im Rahmen eines Weltklimaabkommens zu erreichen. Wie eine solche Vereinbarung aussehen könnte, zeigt Carl Christian von Weizsäcker in seinem Beitrag. Ein solches Übereinkommen müsste zumindest die OECD-Staaten sowie China, Indien und Russland zu massiven Emissionsreduzierungen verpflichten. Klimapolitisch kontraproduktiv ist seiner Ansicht nach die Zwangsbeimischung von Biosprit. Von Deutschland erwartet er einen wichtigen Beitrag bei der Realisierung von funktionsfähigen Anlagen für „Clean Coal“ mit denen sich das entstehende Treibhausgas abscheiden lässt. Dabei handelt es sich um eine völlig neue Kraftwerkstechnik, bei der die Vergasung von Kohle mit einer CO2-Abtrennung kombiniert und der Strom in nachgeschalteten Gas- und Dampfturbinen erzeugt wird.
Eine Form der Kohlenstoffspeicherung, die so genannte hydrothermale Karbonisierung von Biomasse, wird von Markus Antonietti und Gerd Gleixner beschrieben. „Das direkt eingestrahlte Sonnenlicht würde prinzipiell ausreichen, den gesamten Energiebedarf der Menschheit zu decken.“ (S. 9) Der Frage, warum es trotzdem schwierig ist, das Potenzial der Sonne zu nutzen, geht Hartmut Michel nach. Am effizientesten scheinen ihm die Nutzung der Sonnenwärme mittels Solarthermik und insbesondere die direkte Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie mit Hilfe der Photovoltaik. Einer der Pioniere der Solarzellenforschung, Hans-Joachim Queisser, beklagt die weiterhin sehr hohen Materialkosten der zum Einsatz kommenden anorganischen Halbleiter wie Silizium und Galliumarsenid, die eine wirklich breite Nutzung dieser Energie erschweren.
Ein anderer Forschungszweig, nämlich die Polymerforschung (Schmaltz/Schücke/Müllen) arbeitet intensiv daran, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer polymerbasierter Solarzellen so zu steigern, dass die Organische Photovoltaik mit siliziumbasierten Solarzellen konkurrieren kann.
Bei aller Kritik an den so genannten Biokraftstoffen gehen im vorliegenden Band einige Beiträge den neueren Forschungen der zweiten Generation nach. Vielversprechende Ansätze sind hier das „biomass to liquid“-Verfahren, also die Biomasse-Verwertung durch Umwandlung in Gas und anschließende Verflüssigung, aber auch neue Fermentationsverfahren, bei denen Mikroorganismen auch Zellwandmaterial (Stroh und Holz) abbauen können.
Kernfusion als Lösung?
Schließlich wird die Kernfusion als nachhaltige Energiequelle von Alexander M. Bradshaw ins Spiel gebracht. Wäre die langwierige Forschung von Erfolg gekrönt, meint der Autor, würde man über eine höchst attraktive Energiequelle verfügen, praktisch CO2-frei, mit überschaubaren Kosten, harmlosen Abfällen und der physikalischen Gewissheit der Reaktorsicherheit.
Große Hoffnungen werden auch mit der Brennstoffzellentechnologie für den Verkehr verbunden. Kai Sundmacher erläutert die Gründe, warum es bisher nicht gelungen ist, Wasserstoff in großen Mengen umweltfreundlich zu erzeugen. Auf dem Weg zur massiven Nutzung von Brennstoffzellen sind noch zahlreiche technologische Hürden zu nehmen. „Dies kann nur durch die enge interdisziplinäre Kooperation zwischen Materialwissenschaftlern, Katalyse-Chemikern, Verfahrenstechnikern und Elektrotechnikern gelingen.“ (S. 245)
In einem umfassenden Überblick über Transport- und Speicherformen von Energie zeigen Robert Schlögl und Ferdi Schüth, dass es keine ideale Energieform gibt, die nach Bedarf regelbar, gut speicherbar, leicht transportierbar und einsetzbar wäre. Eine Möglichkeit sehen die Autoren in der Batterietechnik und schlagen deshalb vor, die Forschung in diesem Bereich zu intensivieren.
Insgesamt zeigt sich, dass die Zukunft der Energie nur in einem „Energiemix“ bestehen kann, der verschiedenste Strategien miteinander verzahnt. Dazu bedarf es aber, und das wird im vorliegenden Band eindrucksvoll bestätigt, noch stärker als bisher der transdisziplinären Forschung. Einen wichtigen Impuls dazu könnte auch die Automobilindustrie leisten, die sich ohnehin neu orientieren muss. A. A.
Die Zukunft der Energie. Die Antwort der Wissenschaft. Ein Report der Max-Planck-Gesellschaft. Hrsg. v. P. Gruss … München: Beck, 2008. 333 S., 16,90 € (D), 17,40 (A), sFr 28,70, ISBN 978-3-406-57639-3