Stanford-Forscher: Erneuerbare Energien können Klimawandel nicht stoppen

Die erneuerbaren Energien sind unzuverlässig und zu teuer, sagen Stanford-Wissenschaftler. Selbst wenn man die erneuerbaren Technologien weiterentwickelt, können sie den Klimawandel mit Sicherheit nicht stoppen. Um die übermäßige Ansammlung von CO2 in der Atmosphäre aufzuhalten, bedarf es gänzlich neuer Technologien. Ein Plädoyer gegen die Ideologie und für echte Innovationen.

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Selbst wenn die erneuerbaren Energie deutlich billiger würden und weltweit zum Einsatz kämen, könnten sie den Klimawandel nicht mehr aufhalten, sagen die Forscher Ross Koningstein und David Fork. Beide haben einen Doktortitel der renommierten Standford-Universität. Über viele Jahre forschten sie im Auftrag von Google an erneuerbaren Energien. Nun ziehen sie ein Resümee ihres Scheiterns.

Googles größtes Projekt im Energiebereich trug den Namen RE<C. Ziel war es, Quellen erneuerbarer Energie zu entwickeln (Renewable Energy), die innerhalb weniger Jahre Energie billiger bereitstellen können, als Kohlekraftwerke (Coal). Der innovative Konzern wollte entsprechende Technologien sowohl durch Investitionen in neue Unternehmen unterstützen, als auch mit einem eigenen Forschungsbereich.

Doch das Projekt scheiterte. Im Jahr 2011 entschied Google, dass RE<C die gestellten Ziele nicht erfüllte. Die Forscher Ross Koningstein und David Fork hatten im Rahmen von RE<C als Ingenieure an Google-internen Projekten gearbeitet. Als Konsequenz aus dem Scheitern mussten sie rückblickend mögliche Fehler in den vorausgesetzten Annahmen des Projekts suchen.

Die Forscher sind dabei zu dem Ergebnis gelangt, dass die heutigen erneuerbaren Energien keine Lösung im Hinblick auf den Klimawandel sein können. Es bedürfe vielmehr eines grundlegend anderen Ansatzes. In der Fachzeitschrift IEEE Spectrum schreiben sie:

Zu Beginn von RE<C teilten wir die Einstellung vieler strammer Umweltschützer: Wir glaubten, dass unsere Gesellschaft mit stetigen Verbesserungen an den heutigen erneuerbaren Energie-Technologien einen katastrophalen Klimawandel abwehren kann. Wir wissen jetzt, dass das eine falsche Hoffnung war – doch das heißt nicht, dass der Planet dem Untergang geweiht ist.“

„Als wir rückblickend über das Projekt nachdachten, kamen wir zu dem Schluss, dass selbst wenn Google und andere den Weg zu einer umfassenden Einsatz erneuerbarer Energie geführt hätten, dass selbst dann dieser Wechsel nicht zu einer maßgeblichen Reduzierung des Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes geführt hätte.“

Koningstein und Fork halten es für erwiesen, dass die Ansammlung von Kohlendioxid in der Atmosphäre eine wachsende Gefahr darstellt. „Ob man es in Dollar oder in menschlichem Leid misst, der Klimawandel droht über das nächste Jahrhundert einen schrecklichen Tribut von der Zivilisation zu fordern.“ Wenn man den Ausstoß von Treibhausgasen radikal verringern will, dann ist offenbar der Energiesektor das erste Ziel. Denn er ist die größte globale Emissionsquelle.

RE<C investierte daher in groß angelegte Projekte zu erneuerbaren Energien und prüfte eine große Reihe innovativere Technologien, darunter selbstorganisierende Windturbinentürme, Bohrsysteme für geothermale Energie und Sonnenkraftwerke, welche die Sonnenenergie als Wärme auffangen. Doch nach vier Jahren intensiver Forschung war klar, dass die erneuerbaren Energien nicht in der Lage sein würden, wirtschaftlich mit der Kohle zu konkurrieren.

Selbst unter den günstigsten Annahmen der Forscher hinsichtlich möglicher Kostenreduzierungen bei den erneuerbaren Energien sei kein Erfolg möglich. Zwar würde der Treibgasausstoß in den USA massiv gesenkt: Der Ausstoß läge rund 55 Prozent unter den Prognosen für das Jahr 2050, ohne dass es Veränderungen gibt. Doch im Energiesektor müssten auch weiterhin große Mengen Erdgas zum Einsatz kommen.

Denn die erneuerbaren Energien sind an geografisch geeignete Gebiete gebunden, und die Stromproduktion ist unzuverlässig. Windparks zum Beispiel sind nur dort wirtschaftlich sinnvoll, wo starke und gleichmäßige Winde wehen. Zudem sind fossile Brennstoffe im Transport, in der Landwirtschaft und in der Bauwirtschaft unersetzlich.

Laut dem Klimamodell von James Hansen, früherer Chef des Goddard Institute for Space Studies der Nasa, hätte bereits eine CO2-Konzentration in der Atmosphäre von 350 Teilchen pro Million katastrophale Folgen. Derzeit liege die CO2-Konzentration bereits bei 400 Teilchen pro Million, so Koningstein und Fork. Dies sei besonders problematisch, weil Kohlendioxid länger als ein Jahrhundert in der Atmosphäre bleibt.

Die Forscher mussten erkennen, dass es selbst bei einer globalen Verringerung der Emissionen um 55 Prozent bis 2050 nicht möglich ist, die CO2-Konzentration wieder unter die Grenze von 350 Teilchen pro Million zu bekommen. Vielmehr würde die CO2-Konzentration wegen des fortgesetzten Einsatzes von fossilen Brennstoffen weiter exponentiell ansteigen.

Daher kommt es laut Koningstein und Fork selbst unter den optimistischsten Prognosen im Hinblick auf den Fortschritt bei den erneuerbaren Energien zu einem schwer wiegenden Klimawandel. Die Folgen sind Veränderungen der Klimazonen, Trinkwasserknappheit, Küstenerosion, Übersäuerung der Ozeane und andere.

Die Berechnungen von Koningstein und Fork zeigen, dass selbst ein Erfolg von Googles ambitioniertem Energie-Projekt den Klimawandel nicht hätte umkehren können. Selbst wenn es im Rahmen von RE<C gelungen wäre, erneuerbare Energie billiger bereitzustellen als aus Kohle, würde die CO2-Konzentration in der Atmosphäre weiter exponentiell ansteigen mit allen damit verbundenen Gefahren.

Da die erneuerbaren Energien den Klimawandel nicht stoppen können, halten die Forscher sowohl radikale technologische Fortschritte bei den Kohlenstoff-freien Energien für notwendig, als auch eine Methode, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen und den Kohlenstoff zu binden.

Wir zogen den Schluss, dass verlässliche Null-Kohlenstoff-Energiequellen notwendig sind, die so billig sind, dass die Kraftwerksbetreiber und Industriebetriebe einen wirtschaftlichen Anreiz zum baldigen Wechsel haben, sagen wir innerhalb der nächsten 40 Jahre. Seien wir ehrlich: Unternehmen werden keine Opfer erbringen und nur aus Altruismus mehr für saubere Energie bezahlen.“

Die durchschnittlichen Kosten eines herkömmlichen Kohle- oder Erdgaskraftwerks in den USA liegen bei 0,04 bis 0,06 Dollar pro Kilowattstunde. Damit ein Energiekonzern die Stromproduktion auf eine neue Technologie umstellt, müsste diese deutlich billiger sein. Denn es fallen Investitionskosten an.

Neben dem Preis muss eine neue Technologie eine weitere hohe Anforderung erfüllen, welche die erneuerbaren Energie bisher nicht erfüllen. Die neue Technologie muss leicht verfügbar und verlässlich sein. Wegen des Ausfallrisikos sind die Abnehmer sonst nicht bereit, denselben Preis zu zahlen wie für die herkömmlichen verlässlichen Energiequellen, die je nach Bedarf hoch- oder heruntergefahren werden können.

Die Endabnehmer in den USA zahlen 0,09 bis 0,20 Dollar pro Kilowattstunde. Ein erheblicher Teil der Kosten fällt für Übertragung und Vertrieb an. Hier sehen Koningstein und Fork einen möglichen Ansatzpunkt für Veränderung. Wenn eine neue Technologie die Kosten für Übertragung und Vertrieb unnötig machen könnte, dann wäre sie schon bei einem Erzeugerpreis von 0,09 bis 0,20 Dollar pro Kilowattstunde wirtschaftlich.

Doch derzeit gibt es noch keine erneuerbaren Energiequellen, die sowohl verlässlich als auch vor Ort beim Endabnehmer betreibbar sind. Solaranlagen etwa erzeugen keinen Strom, wenn die Sonne nicht scheint.

Auch wirtschaftliche erneuerbare Energiequellen für Industrieanlagen wie Düngemittelfabriken gibt es derzeit nicht, so die Forscher. „Ein Zement-Unternehmen wird nicht einfach eine neue Technologie probieren, um seine Öfen zu heizen, wenn dies kein Geld spart und die Profite nicht erhöht.“

Laut Koningstein und Fork braucht die Welt nicht nur wirtschaftliche erneuerbare Energiequellen, sondern auch Technologien zur Entfernung des CO2 aus der Atmosphäre. Denn selbst wenn alle Kraftwerke den Ausstoß von Kohlendioxid einstellten, würde es Jahrhunderte dauern, bis die CO2-Konzentration wieder normale Werte annehmen würde. Die Forscher begrüßen Vorschläge einer massiven weltweiten Aufforstung. Doch auch neue bahnbrechende Technologien zur Einlagerung von Kohlenstoff seien notwendig.

Koningstein und Fork fordern, dass alle im Energiesektor tätigen Unternehmen die 70-20-10-Regel übernehmen, für die Google-Chef Eric Schmidt eintritt. 70 Prozent der Ressourcen sollten zur Verbesserung bestehender Technologien verwandt werden. Dies sind Wasserstoff-, Wind-, Solar- und Nuklearenergie. In diesen Bereich fließen heute fast alle Mittel für Forschung und Entwicklung im Energiesektor.

Doch nach Ansicht der Forscher sollten weitere 20 Prozent der Ressourcen in die Förderung von ähnlichen Technologien fließen, etwa in neuartige Nuklearreaktoren. Die übrigen 10 Prozent sollten zur Untersuchung „verrückter neuer Ideen“ eingesetzt werden, die das Potential haben, einen wirklichen Durchbruch zu erreichen.

„Schrittweise Verbesserungen der bestehenden Technologien sind nicht ausreichend. Wir brauchen einen echten Umbruch, um den Klimawandel umzukehren. Doch welche Energietechnologie kann die schwierigen Kostenziele erreichen? Wie werden wir CO2 aus der Luft entfernen? Wir haben darauf keine Antworten. Diese Technologien sind noch nicht erfunden worden.“

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