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Wie grenzenlose grüne Energie die Welt verändern würde

Grenzenlose erneuerbare Energien würden verlockende Vorteile bieten: emissionsfreies Heizen, umweltfreundlichere Düngemittel und elektrischer Verkehr. Aber die Hindernisse zu überwinden, wird nicht einfach sein.

Was würden wir mit einem reichlichen, billigen, unerschöpflichen Angebot an erneuerbarer Energie tun?

Vielleicht würde die Entsalzung von Meerwasser, die plötzlich kostengünstig ist, die Wasserknappheit der Erde lindern. Die Trümmer können in großem Maßstab recycelt werden, was die Gewinnung wertvoller Spurenelemente wie Seltenerdelemente ermöglicht, während Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre gesaugt werden kann, um den Klimawandel zu verlangsamen. Die Menschen könnten bequem in den Polarregionen der Erde leben oder in batteriebetriebenen Fahrzeugen weit und breit reisen. Waren und Dienstleistungen, die Strom benötigen, können billiger, sogar kostenlos werden. Unser Emissions-Fußabdruck könnte bald nicht mehr nachweisbar sein.

Während diese nachhaltige Welt aufregend ist, darüber nachzudenken, wäre es unglaublich teuer. Es würde auch von einer Vielzahl politischer, wirtschaftlicher und technologischer Faktoren abhängen, um dies zu verwirklichen.

Der Erfolg grüner Energie hängt von der Bereitschaft der Menschen ab, die Technologie zuerst zu nutzen – erneuerbare Alternativen müssen mehr Komfort, Geschwindigkeit, Einsparungen und Sicherheit versprechen als Öl, Kohle und Gas, von denen wir so abhängig geworden sind. Die Gesetzgeber müssten auch Regulierungsprobleme bekämpfen, um sicherzustellen, dass nachhaltige Energiepolitiken umgesetzt werden können. Die Anlagen, die diese grüne Energie verbrennen – sei es Sonne, Wind, Geothermie, Biomasse oder sogar Kernfusion oder eine unentdeckte Technologie – müssten gebaut und gewartet werden, da sich der Planet weiter erwärmt und die Ressourcen schwinden.

Und unter der Annahme, dass diese Barrieren überwunden werden können, wie könnte grenzenlose grüne Energie unseren Verbrauch, unsere Innovation, unsere Wirtschaft, die öffentliche Politik und die Umwelt verändern? Und welche Faktoren können diesen hypothetischen Planeten vorübergehend verschlimmern?

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) wird die Nachfrage nach Strom in einigen Regionen in den nächsten 10 Jahren um 40-60% steigen. Forscher prognostizieren, dass der steigende Wohlstand sowohl in den Industrieländern als auch in den Entwicklungsländern bis mindestens 2040 weiterhin zu einer erhöhten Verbrauchernachfrage nach wichtigen Ressourcen führen wird. Gleichzeitig werden Einschränkungen bei Energie, Wasser und anderen natürlichen Ressourcen neue und schwierige Ressourcen schaffen. um mit Instabilitäten umzugehen.

Die derzeitige Stromerzeugung – hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen – ist der größte Einzelbeitrag zum Klimawandel und für 30% aller Treibhausgasemissionen verantwortlich. Grüne Energie könnte somit eine radikale Abkehr vom „Business-as-usual“ darstellen, das einen Weg zu null Kohlenstoffemissionen und internationaler Energieunabhängigkeit verspricht. Ohne die koordinierten Anstrengungen von Politikern, Investoren und Bürgern könnte grenzenlose grüne Energie jedoch auch zu einer Welt zunehmender Verschwendung und Knappheit führen.

Kostenlose grüne Energie hat einen hohen Preis von den enormen Investitionsausgaben, die für den Bau erneuerbarer Kraftwerke – oder die Umrüstung bestehender Kraftwerke – erforderlich sind, bis hin zu den Marketinginvestitionen, die erforderlich sind, um ihre Nutzung für die emissionsemittierenden Extraktionsprozesse zu fördern, die für eine neue Infrastruktur erforderlich sind.

Es gibt keine perfekten Antworten. Ein vielseitiger und flexibler Mix an Energielösungen wird in den kommenden Jahren gefragt sein – ein «Schweizer Taschenmesser der Energiewerkzeuge».

Kohlenstofffreie Energie verspricht sicherlich verlockende Vorteile: vollständige Elektrifizierung des Transports, emissionsfreie Heiz- und Kühlsysteme für unsere Häuser und Unternehmen sowie umweltfreundlicherer Dünger für unsere landwirtschaftlichen Flächen. Wenn wir es produzieren können, müssen wir möglicherweise auch komplementäre Fusionsenergiequellen nutzen. Die Entwicklung effizienter und nachhaltiger Methoden zur Verbrennung von Biomasse und zur Umwandlung von Methan aus Pflanzen und Abwässern würde dazu beitragen, unsere Versorgung mit grünen Brennstoffen zu erhöhen. Wir müssten aber auch unsere Gesamtenergie reduzieren und nach Wegen suchen, die Klimapolitik in konkrete, durchsetzbare Maßnahmen umzuwandeln.

Wenn Teile der Welt beginnen, von fossilen Brennstoffen entwöhnt zu werden, wird unsere derzeitige Brennstoffversorgung billiger werden. Ölreiche Länder, die begierig darauf sind, ihre letzten Fässer an Entwicklungsländer zu verkaufen, würden den Preis weiter nach unten treiben und den Flüssigkeitsverbrauch langsam beseitigen. Wenn grüne Energie wettbewerbsfähiger ist als fossile Brennstoffe, werden sich die Menschen in diese Richtung bewegen. Aber echte Einschränkungen werden beginnen, die Oberhand zu gewinnen.

Traditionelle Kraftwerke werden eine geringere Rolle spielen, da Dekarbonisierungsziele und nationale Mandate eine geringere Nutzung erfordern. Gleichzeitig wird eine robuste Infrastruktur aus variablen erneuerbaren Anlagen von entscheidender Bedeutung sein.

Diese Anlagen müssen über ein großes geografisches Gebiet gebaut werden, um minimale Stromausfälle zu gewährleisten – wenn es sich um einen grauen, windstillen Tag in Dublin handelt, muss der Strom möglicherweise bis nach Oslo geleitet werden. Dieser Boom im verarbeitenden Gewerbe wird wahrscheinlich zu einer stabilen, langfristigen Schaffung von Arbeitsplätzen führen – ein positiver Netto-Boom -, könnte aber auch vorübergehende Arbeitsplatzverluste in anderen Sektoren wie der Kohleindustrie bedeuten.

Eine weitere gewaltige Einschränkung ist, dass grüne Energie notorisch unzuverlässig ist. Wasserkraft benötigt genug Regen, um eine konstante Versorgung mit fließendem Wasser anzutreiben und kann verheerende Auswirkungen auf einheimische Wasserlebewesen und ihre Ökosysteme haben. Photovoltaik-Module benötigen klaren Himmel und Sonnenschein, um Photonen des Lichts zu nutzen, die zur Stromerzeugung benötigt werden.

Variable erneuerbare Energien sind Stromerzeuger, die von der Verfügbarkeit intermittierender Ressourcen abhängen; Sie erfordern daher komplementäre Technologien, um sicherzustellen, dass das Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage jederzeit aufrechterhalten wird – auch bei saisonalen Veränderungen oder Worst-Case-Szenarien. Grenzenlose grüne Energie würde mit ziemlicher Sicherheit zu innovativen Methoden führen, um Energie billig und effizient zu nutzen und zu speichern, aber die Schaffung eines dauerhaften Überschusses an Energie ist möglicherweise nicht wirtschaftlich in großem Maßstab.

Kosten

Es wird Zeiten geben, in denen wir an bestimmten Orten mehr Energie haben werden, als wir brauchen. Wege zu finden, diese zusätzliche Energie in diesen Zeiten zu nutzen, ist eine gute Idee, aber nicht vorhersehbar genug, damit die Menschen ihr Leben planen können. Daher können traditionelle Strommodi immer noch in begrenztem Umfang benötigt werden, so dass, wenn wir wenig grünen Strom haben, es eine Notlösung gibt.

Steigende Anteile variabler erneuerbarer Energien führen dazu, dass die Energiesysteme wahrscheinlich flexibler werden. Natürlich muss auch die Nachfrage flexibel sein. „Entweder zahlen die Leute ein Abonnement – ein bisschen wie ein Telefonabonnement, bei dem Sie bis zu einem bestimmten Betrag kostenlose Energie erhalten, oder es ist ein Pay-as-you-go-Modell. Die hohen Preise von Uber können relativ großzügig aussehen. Der Preis muss benötigt werden. Gehen Sie einen Teil des Jahres durch das Dach, wenn es an Wind oder Sonnenlicht mangelt.

Unternehmen

Die Frage der Nachfrage nach grüner Energie wird natürlich nicht auf Haushalte beschränkt sein, sondern sich auf Unternehmen und Konzerne erstrecken, insbesondere auf Technologieunternehmen – einige der größten Stromverbraucher. Rechenzentren bei führenden Tech-Giganten wie Amazon, Google, Facebook und Microsoft benötigen bereits Dutzende von Terawattstunden (ein Gerät, das einer Milliarde Kilowattstunden Strom entspricht) pro Jahr, um ihre Server kühl zu halten. Da der Aufstieg von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen mehr Rechenleistung erfordert, wird diese Zahl nur noch steigen. Private Investitionen können neue Technologien weiter beschleunigen und die Wirtschaft für große Unternehmen transformieren, damit sie sie nutzen können.

Wenn Unternehmen jedoch auf kohlenstoffneutrale Energie umsteigen, werden sie auch indirekten Druck auf Land ausüben, das durch konkurrierende Nutzungen, Urbanisierung und industrielle Entwicklung bereits knapp ist, da mehr erneuerbare Anlagen gebaut werden müssen, um die Nachfrage zu decken. Dies wiederum wird den Planeten zusätzlich belasten: Viele erneuerbare Energieformen oder ihre Herstellungsprozesse emittieren Treibhausgase wie CO2 oder Methan in die Luft, weil sie auf Mineralien (Kobalt, Lithium und andere Seltenerdelemente) angewiesen sind, die derzeit nur mit fossilen Brennstoffen gewonnen oder gebaut werden können. Die Extraktion hat auch ein erhebliches Potenzial, einheimische Tier- und Pflanzenlebensräume irreparabel zu zerstören.

Mit anderen Worten, grenzenlose grüne Energie kann der Umwelt kurzfristig schaden. Doch erneuerbare Energien haben letztendlich die Macht, unsere Kohlenstoffemissionen zu reduzieren oder umzukehren und jedes Jahr Millionen von Todesfällen zu eliminieren, die durch Umweltverschmutzung verursacht werden, was die Entscheidung, zu wechseln, zu einem der dringendsten Probleme unserer Zeit macht.

Atommacht

Fusionsenergie, die Strom durch die Nutzung von Wärme aus Kernfusionsreaktionen erzeugt, ist eine grüne Technologie mit unglaublichem Versprechen. Dieses Energieformat würde Energiequellen ermöglichen, die wir nach Belieben ein- und ausschalten können, wodurch abgebrannte Brennelemente und Proliferationsprobleme bei der Kernspaltung beseitigt würden.

Fusion ist ein Weg zu sauberen Energieformen. Aber bisher war niemand in der Lage, eine Fusionsreaktion zu erzeugen, die autark ist (eine, die eine Energiereaktion erzeugt, die mehr Energie erzeugt, als sie verbraucht).

Wenn die Kosten kein Faktor mehr sind, kann unbegrenzte grüne Energie in Form von Fusion verschiedene Sektoren, einschließlich Transport, Luftfahrt und Fertigung, radikal verändern. Der Wechsel würde auch einen großen Beitrag zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen und des Gesamtfeinstaubs leisten. Wenn wir Lieferketten säubern, können wir uns möglicherweise von Energiequellen entfernen oder sie eliminieren, die Schadstoffe in die Atmosphäre freisetzen.

Saubere Energie ist notwendig, aber nicht genug, um das 1,5-Grad-Ziel zu erreichen

Es wird immer Industrien geben, die eine fossile Brennstoffähnliche Substanz benötigen, aber wir müssen sie nicht aus dem Boden graben: Wir können synthetischen Kraftstoff herstellen. Für Operationen, die auf engstem Raum viel Energie benötigen, können flüssige Kraftstoffe mit Kohlenstoff in ihrer Zusammensetzung nützlich sein, da sie die Systeme stabil halten.

Fliegen

Langstreckenflüge zum Beispiel benötigen derzeit eine fossile Brennstoff-ähnliche Substanz. Anstelle von Kerosin könnten Flugzeuge mit Methan aus Wasserstoff und CO2 oder Ammoniak aus Wasserstoff und Luftstickstoff betrieben werden, die beide mit grünem Strom erzeugt werden können. Angesichts des Klimabeitrags des Sektors – der Luftverkehr ist für 2,5 % der jährlichen CO2-Emissionen verantwortlich – wäre diese Veränderung allein von Bedeutung.

Andere grüne Technologien wie die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung werden wahrscheinlich notwendig sein, um insgesamt Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Nach Angaben des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) würden „Elektrifizierung, Wasserstoff, biobasierte Rohstoffe und Substitution sowie in mehreren Fällen die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff (CCUS) zu den tiefgreifenden Emissionsreduktionen führen, die in der energieintensiven Industrie erforderlich sind, um die Erwärmung auf 1,5 ° C zu begrenzen.“

Aber der IPCC stellt auch fest, dass diese Optionen durch institutionelle, wirtschaftliche und technische Zwänge eingeschränkt sind – was bedeutet, dass ein enormer fiskalischer Vorstoß der Regierung von entscheidender Bedeutung wäre. Um den globalen Temperaturanstieg unter 1,5 ° C zu halten, muss die Welt zwischen 2050 und 2070 Netto-Null-Kohlenstoffemissionen erreichen. Saubere Energie ist notwendig, aber nicht genug, um dieses Ziel zu erreichen.

Nationen wie Costa Rica und Norwegen haben bereits viele ehrgeizige Klimaziele erreicht; Andere Länder lagen weit hinter dem Netto-Null-Ziel für 2050 zurück, um die globale Erwärmung unter der kritischen 1,5-Grad-Schwelle des Pariser Abkommens von 2015 zu halten. Selbst in einer Welt grenzenloser erneuerbarer Energien wird die Stabilisierung des globalen Energiesektors unerreichbar bleiben, wenn sich die einzelnen Länder nicht auf eine umfassende Gesetzgebung zum Klimawandel einigen können – und zwar schnell. Steuerabzüge für den Kauf emissionsarmer Autos und Geräte, Unterstützung für den Bau von Tankstellen für erneuerbare Energien und anderer Infrastrukturen sowie Geldstrafen für die Nutzung fossiler Brennstoffe könnten die Umstellung beschleunigen.

Die Rolle der Regierung

Das größte Hindernis für grüne Energie ist nicht Geld oder Technologie; Es ist Regierungspolitik. Die Energiepolitik kann sogar innerhalb der Gerichtsbarkeiten eines Landes variieren, was bedeutet, dass der Fortschritt oft langsam ist. Denken Sie daran, dass die Kommunen Offshore- und Landkraftwerken zustimmen müssen, bevor die Nachfrage nach grüner Energie steigt. Europa hat sich bereits bereit erklärt, 20 % seines Stroms aus Offshore-Winden zu beziehen. In den Vereinigten Staaten mit ihren vielen Gerichtsbarkeiten kann jedoch jeder Staat ein Veto gegen eine Stromleitung einlegen. Es ist wichtig, die Gesetzgeber dazu zu bringen, sich darauf zu einigen, wo Strom – Staudämme und Windparks – gebaut werden, wenn wir eine grüne Wirtschaft vollständig annehmen.

Nicht jeder hätte sofortigen Zugang zu grüner Energie, selbst wenn sie plötzlich reichlich vorhanden wäre, während diejenigen, die dies tun, sie verschwenden könnten.

Ein endloses Angebot an erneuerbaren Energien würde die Lagerprobleme der Welt kurzfristig nicht unbedingt lösen. An einigen Orten ist der einfache Zugang zu Beleuchtung, Heizung, Kühlung und Transport ein Luxus, den sich nur wenige leisten können. Nicht jeder hätte sofortigen Zugang zu grüner Energie, auch wenn sie plötzlich reichlich vorhanden wäre, während diejenigen, die Zugang haben, sie verschwenden könnten.

Wenn ein Artikel billiger wird, besteht die Tendenz, dass die Leute ihn mehr benutzen. Ebenso kann grenzenlose grüne Energie zu ähnlich schlechten Designentscheidungen führen, die in Zeiten der Knappheit zu Verschwendung oder sogar Knappheit führen würden, auch wenn Teile der Welt weiterhin darauf verzichten.

Es geht weniger um Überkonsum, der tendenziell die Erschöpfung einer Ressource beschreibt, als um das Konsumwachstum, da die Ressource in erster Linie reichlich vorhanden ist. Insgesamt gäbe es genügend Ressourcen, aber dieser Überfluss könnte zu neuen Problemen führen. Dieses Phänomen hat in der Vergangenheit andere Ressourcenkostensenkungen charakterisiert.

Als wir Lebensmittel billig und reichlich machten, indem wir lernten, wie man sie in großem Maßstab verarbeitet und herstellt, entwickelten wir eine Fettleibigkeitskrise. Als wir Wege fanden, billiges Plastik herzustellen, wurden die Ozeane plötzlich von unseren Einwegtüten und -flaschen erstickt. Könnte ein ähnliches Muster auftreten, wenn wir grüne Energie reichlich billig machen?

Die weltweite Umstellung auf erneuerbare Energien könnte unsere Klimakrise lindern und neue Formen der Innovation und des Handels schaffen. Es kann Zeit und Arbeit freisetzen, um sich der Freizeit und anderen Beschäftigungen zu widmen. Aber wir müssen realistisch bleiben. Dies löst einige Probleme, aber es ist nicht Nirvana.

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