Damit das Erdsystem nicht beschädigt wird, darf die Menschheit nur einen Bruchteil der erneuerbaren Energieströme für ihre Aktivität nutzen. Die Konsequenz daraus ist, Energie bevorzugt verwendungsnah mittels Photovoltaik zu ernten und direkt zu nutzen.
Die Erde hat Belastungsgrenzen, das wird uns angesichts der Klimakrise, des zunehmenden Artensterbens und der Vermüllung der Ozeane als Konsequenz menschlicher Aktivität zunehmend bewusst. Als mögliche Antwort propagieren Regierungen und Institutionen die Kreislaufwirtschaft.
Dieser Ansatz genügt für sich allein jedoch nicht, u.a. ist zu beantworten, mit welcher Energie die Kreisläufe betrieben werden: In einer wirklich nachhaltigen Gesellschaft müssen die Materialflüsse und auch die Energieströme innerhalb der Grenzen bleiben, die unser Heimatplanet uns setzt.
Eine zentrale Frage lautet deshalb: Steht global genügend erneuerbare Energie für die nachhaltige Gestaltung der Materialflüsse zur Verfügung, ohne die planetaren Grenzen zu „sprengen“? Dem geht ein Team rund um Harald Desing an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) nach:
„Die Erde tauscht mit ihrer Umgebung lediglich Energie aus“
Betrachtet man die Erde als System, tauscht es mit seiner Umgebung lediglich Energie aus. Der weitaus größte Teil der ins System eingebrachten Energie ist Sonnenstrahlung, ergänzt durch geringe Anteile an planetarer Bewegungsenergie und Erdwärme. Diese Energieströme wurden schon immer restlos von der Erde selbst genutzt. Ihre vielen Teilsysteme, wie die Ozeane, die Atmosphäre und Wälder, aber auch reflektierende Eisflächen, wurden damit gewissermaßen „in Betrieb gehalten“.
Zweigt die Menschheit zunehmend Anteile der erneuerbaren Energieströme für ihre Aktivitäten ab, reduzieren sich die dem Erdsystem zur Verfügung stehenden Anteile. Solche Störungen kann das Erdsystem bis zu einem gewissen Grad ausgleichen. Sind sie jedoch zu groß, steigt das Risiko, dass Kipppunkte überschritten werden. Schnelle und irreversible Veränderungen im Erdsystem wären die Folge.
99,96 % der aus dem All eintreffende Energie benötigen die Erdsysteme
Das Ergebnis der Empa-Studie überrascht: 99,96 % der aus dem All auf die Erde eintreffende Energie werden für den Antrieb des Erdsystems und der Nahrungsmittelproduktion benötigt, deshalb können bloß 0,04 % technisch genutzt werden. Dennoch liegt dieses Potenzial um das zehnfache über dem heutigen globalen Energiebedarf.
Wenig überraschend ist hingegen das Ergebnis aus der Betrachtung der Umwandlungsverluste: Wir sollten die verfügbare Energie bevorzugt mittels Photovoltaik ernten und nutzen. Denn fast alle erneuerbaren Energieressourcen – auch Wind- und Wasserkraft und die Biomasse – werden letztlich von der Sonne angetrieben. Eine direkte Nutzung der Sonnenenergie bedeutet weniger Umwandlungsverluste.
Photovoltaik, Photovoltaik, Photovoltaik…
Wegen des hohen technischen und logistischen Aufwands betrachtet das Empa-Team auf Wüstenflächen geerntete Sonnenergie nur als Notreserve und empfiehlt, weltweit damit zu beginnen, alle bereits versiegelten Oberflächen, z. B. Dächer und Fassaden, Straßen, Schienenwege und Parkplätze zu nutzen. Sie würde ausreichen, um eine globale 2000-Watt-Gesellschaft zu versorgen.
In der Studie hat das Empa-Team nur den ersten Schritt betrachtet – die Berechnung des verfügbaren Energiepotenzials. Die tatsächliche verfügbare Energiemenge wird kleiner sein und es gibt zahlreiche limitierende Faktoren. Aktuell geht das Forschungsteam der Frage nach, wie ein rechtzeitiger Weg von der fossilen hin zur solaren Gesellschaft aussehen könnte, um die Klimakatastrophe noch abzuwenden.
