Robert Laughlin (2012) - Powering the Future

Powering the FutureR. B. LaughlinSome seeds of what to do in the climate/energy controversy are contained in what will be

Hi everybody, can you hear in the back, the mic works ok. Ok, so we don’t need these, ok great. Today I’m going to give one of the energy climate lectures. I myself have been watching the climate talks enjoying the controversy. And I trust those of you who are students understand that this is not work for which I won the Nobel Prize. I have many hobbies in my career and one of them is writing books. One of them is destroying the Lindau signs. Sorry about that. Feel like Inspector Clouseau. So I have a hobby, writing books, and this is... The topic today is the subject of a book I’ve written called Powering the Future. Now that’s the last I’m going to say about books because we’re not supposed to do commercial things here. But anyway that explains the background that like you I’m interested in energy and I find the best way to master a thing sometimes is to write about it. Making sure that we have references so we know what we’re talking about. Now as you know energy is exceedingly political, climate too. And my task today for you folks is to try and remove the politics as best we can and to approach the problem scientifically. Now, this turns out to be hard to do. And so I’m going to show you a way of doing it that I think, well I hope, will be helpful. Now, probably we want to start with the Earth. Everyone is concerned about the Earth and one of the things that will come out this afternoon, we should talk about, is that the Earth is extremely old. We on the other hand are short lived things. And so the problem of saving the Earth isn’t necessarily the same as the problem of energy. Now, that’s one of the messages I want to give you today that I like to separate these things because the Earth is a much more mighty and magnificent thing than the energy problem. The energy problem is engineering and that’s what I want to talk about. I’m very myself interested in climate but I wish to separate the climate problem as a matter of all time, as a great matter of all time, that generations and generations in the future will be worried about and focus on something more imminent which is diminishing amounts of energy reserves. Now, I’ll remind you that the world uses lots of energy. There’s only one place in the world this could be and that’s Hong Kong. But I wish to remind everybody that most of the extra energy use that’s coming in our lifetime will not be in Europe or America but will be in Asia. And the amounts of energy we’re talking about are exceedingly large. Hong Kong is of course a favourite example because it’s filled with bright light but there are countless other examples. This is familiar; this is the Bund in Shanghai. It’s a very buzzed up place and you’ll notice there are lots of cars, ok. So it isn’t true that folks in China don’t like cars. They actually love cars just the way we do. This could only be one place and that’s Tokyo. So what we do in the western countries needn’t have much effect on events to come because a lot of history that’s about to be written will be written in Asia, not here. Now the world uses lots of energy and you can see it from space. This is a picture that’s familiar to you. Here’s the world version of it and we know who is using most of the power now. But the point is in the future, as the next century develops, the big new users will be on this side of the picture. Now, that light is coming mostly from fossil fuels and the amount of them is enormous. Since I’m an American, I like to state things in terms of water in the States. So the amount of oil that the world uses every day is the same as the amount of water in the Mississippi river that flows past New Orleans in 15 minutes. If we expand that to the oil equivalent of everything including the coal burned, it’s about 30 minutes. Now, this extraordinary amount of energy is what powers the world and what makes it possible for us to live well. And I’ll remind you that this extraordinary thing is recent in history. It’s less than 200 years old. The problem I want to place on your plate today is thinking about what happens when this goes away. What is going to happen historically when this stupendous amount of flow of resources out of the earth becomes exhausted and it can’t occur anymore? This is a controversial graph because the oil people are always doing better and they’re pushing this number out. But the basic idea is very simple. This is the oil reserves as recorded in the British Petroleum statistical review of world energy. You notice the units here; it’s tonnes. So I’m going to, these mass of the units. So that’s the amount and the slope of this line is the draw rate, how fast we’re using up. That's the number that I showed you in the previous graph. Now there are several different ways to do this calculation. The one I like best is to use the oil reserves in Saudi Arabia. And the reason why is because Saudi Arabia is the flywheel of the world. When the Saudi, or the bank, so when the Saudi reserves are gone, they peak. Then there’s no extra. So you expect the price of oil to become unstable at this point. Well calculating with Saudi reserves alone gives this line with the Middle East in toto. It’s a little longer, it’s about this long. So I anticipate trouble of some kind, serious trouble in the oil supply somewhere around here, somewhere in the next century, at the end of this century. Now, keep your eye on the measurement here. It’s a trillion tonnes. Let’s look at the coal graph. This is coal and this is a little more reliable because the coal geology is simpler than the petroleum geology. So you notice there are a lot more tonnes of coal than there are tonnes of oil. But notice the slope. We burn coal at prodigious rate. And the same calculation gives a problem with the coal supply somewhere in 2 centuries from now, more or less. This of course assumes no change in current practices and you’re asking yourself: But let’s be conservative and just say that there are troubles brewing somewhere between 1 century and 2 centuries from now when the entire basis of civilised life becomes exhausted. Now, what I’m going to ask you to do today is to think about this time. Ok? I want you to travel with me to a time beyond this, to this time out here. Go with me in your mind to this time and imagine what it is like. That’s what we’re going to do today. You can do this calculation easily because those people they don’t exist yet. But you know genetics is very powerful. Especially you’ll know this if you’ve had children. Those people don’t exist yet but nonetheless you know them. You know them because they’re carbon copies of you literally. They’re just like us, they think the way that we do, they laugh at the same jokes, they have the same naughty minds, they’re just as greedy, they’re just as determined to make things better for the kids. Just like us. So, what I want you to do is think about the problem from the point of view of a person living after these terrible crises have happened. And ask yourself what happened. What happened, how did the past evolve? And what did those people of the ancient past do? And how did the world make it through this terrible time? You know it did because you exist, ok. So what happened? The reason for doing this is that we’ve now banished all politics and what I think I’ll show you is the problem is easier to understand backwards than it is forwards. Now, I wish to remind everybody that the Earth is incredibly old. I like to explain this age in terms of water. So the amount of rain that falls on the Earth in a year is typically a metre, about the size of a dog. The amount of rain that has fallen since the Industrial Revolution is 200 metres, about the size of a large building or a large dam. The amount of rain that has fallen since the time of Moses is enough to fill up all the oceans. The amount of rain that has fallen since the end of the Ice Ages is enough to fill up the oceans 4 times. The amount of rain that has fallen since the dinosaurs died is enough to fill up the oceans 20,000 times or the entire volume of the Earth 30 times. The amount of rain that has fallen since coal formed is enough to fill up the entire volume of the Earth 140 times. The amount of rain that has fallen since oxygen formed on the Earth is enough to fill up the entire volume of the Earth 1,000 times. Now, I mention this because to make the point that the Earth has been around a long time and has suffered terrible traumas. So you know for sure it has staying power and you also know that saving the Earth is something that you must do on the Earth’s time. So you don’t save the Earth on a 10 year scale or a 20 year scale or 100 year scale. You save the Earth on a million year scale or 1,000 million year scale. Much, much longer than a human lifetime. Now, with regard to the carbon in the air it is not possible to save the Earth on its own time by cutting back on carbon emissions by 20%. This only causes the exhaustion time to get 20% longer. It’s still a bat of an eyelash of geologic time. And I remind you that the carbon problem in the atmosphere is cumulative. You put the carbon in the air; it stays there, at least in the near term. Therefore the conservation that we do is not relevant to saving the Earth at all. The time scale is wrong. It doesn’t matter if you burn up the carbon in 200 years or 300 years, the end result is the same. There is no more carbon left to burn and all of it is in the air. Now if we’re serious about saving the Earth from carbon on the Earth’s time, it is necessary to reduce the carbon burning to zero. And well, as you all know that’s rather difficult. So the disparity between the Earth’s time and our time is why I wish to separate the problem of saving the Earth from the problem of energy. Energy is a 2 century problem and it’s an engineering problem and it’s something that’s happening right now geologically whereas the integrity of the Earth is an issue of deep time, something that will concern people living on the Earth for 1,000s and 1,000s and 1,000s of years in the future. The energy problem that we’re living through is an instant compared to the Earth not a long drawn out drama. So, let’s now do the experiment. I’m going to jump over all the political arguments about energy and climate and ask the question: What is the earth like in this future time? Have you all got it? Ok, we’re going to just take our mind. We’re going to fly into the future, do a science fiction experiment. Go in the future, you’re living in the future now and you’re talking about the past. What is your life like, ok? Well, I wish not to talk about this. The route to this future time might be difficult because usually when human beings don’t have enough of something they fight over it. Now, as I said this is something... I am a very optimistic man and I don’t want to think about this. Or more precisely, I am myself rather determined that such a thing should not happen. Now, first question. And I’d like a show of hands people. In this future time there’s no more petroleum left. Either you ban the burning or it’s gone, one of the 2. Show of hands please. Who of you thinks that these people in the future will be driving cars? Now please look around you and notice that the number of hands up is about 75%. Ok, this turns out to be a highly significant number. Now, we’re going to come back to this but ok. Now second question. In this future time, are these people going to be riding in airplanes? Remember there’s no more petroleum left, no coal, no oil, no nothing, natural gas gone. Are these people going to be riding in airplanes? Show of hands please. Look around you please. Same result, ok, about 75%. Now the final question. This future time, no more coal to burn, no more oil, these people go to the wall and flick on the light switch. Do the lights come on? Ok, notice again everyone raises his hand, ok. Now, let me point out before we go on that you did this without considering the technology at all, ok. In other words you all understood that I was asking a question about economics. So right away we’ve established that this energy problem viewed backwards is at least partially an economics problem that you must judge in part by the psychology of the people living at the time. Now it so happens that the result of this vote is world universal. I’ve done this experiment in over 10 countries and the result is always the same. It also turns out to be independent of age group which is interesting. So roughly 75% of the people say we’re going to have cars and planes and everybody says the lights will come on. Now of those of you who said that people will drive cars... Let’s get rid of this. So let’s go back to the cars now. Ok, those of you who said yes about the cars, why? Remember there’s no gas, I mean there’s no petroleum. Ok? No petroleum left, no coal and you said people will drive cars. Why did say that? Somebody said electric. Slow down? So somebody said electric. So people will drive cars because they’re electric. People will drive cars because you’ve got to get from point A to point B. Commerce. Commerce, people will use cars because they need commerce. It’s a habit. People will drive cars because it’s a habit. Remember we’re defying the laws of physics here, right? No more petroleum. The earth has been trying to get off of petroleum for my entire lifetime and it hasn’t worked. Remember the Mississippi flowing. Commerce. Anybody else? Convenient. People will drive cars because they’re convenient. My experiment is not working, I’ll try one more. You’re so close I’ll tell you. It didn’t happen this time but it almost always does. Almost always the men say dumb things like: “Well, people will drive cars because there is solar energy or people will drive cars because we have bio fuels.” And almost always the right answer comes from a woman who is in the front and she says quietly: And now what we’ve had is a conversation about economics that really counts. In other words, much of what will happen in the future isn’t determined by technical means but is determined by just animal drives of people. And that is something that is an invariant which you realise if you have children. I have this wonderful story of I was I Beijing many years ago with my son. We were in a big car, stopped in traffic and there were bicycles by the side of the car and a fellow with a Mao suit was looking in at us. And I wanted to teach my son a lesson so I said: “Ok now, you see this guy over here. What is he thinking?” And without missing a beat my son said: “He’s thinking: I wish I had a car.” Whereupon of course I was a very proud dad because of course that’s exactly what he was thinking and I felt very small for trying to teach my son a lesson. When I tell this story in my lectures at Stanford every single student from China gets this great big smile on their face because they know that’s exactly what he was thinking. Now, this tells you something important about the energy use. The idea that that the future will not be energy intensive cannot be because it’s violating some basic laws of economics that come to us from human nature. So getting out of the problem by using less is a non-starter. And the reason is because of the nature of you and me. Ok? Now as for this one, this one is harder and in a way more important. Ok, then I ask... Ok, let’s do the experiment. It won’t work but I’ll try it anyway. Ok, those of you who said that we’re going to have planes. What powers them? Fuel cells, bio fuels. Cold fusion. From you I might have known, alright, cold fusion. Ok anybody? Nobody is for nuclear reactors? Ok. Wishful thinking. Ok, so most of you are physicist and so it won’t come as a big shock to you that these are all ridiculous because of weight. In other words, when you’re flying you cannot have an energy source that’s heavy so nuclear reactors are out. Actually batteries are out. Solar cells, there just isn’t enough surface area on an airplane to get enough power to overcome the glide slope of the plane; we can’t carry any payload. So clearly think it through. The only thing that can power the airplanes is something similar to what powers them now because ordinary fuels that we use today are optimal. Remember kerosene, gasoline and so forth, alkanes are the same thing as fat. And plants and animals invented fat for a reason. It has the most energy per kilogram allowed by physical law. Actually no, be careful, hydrogen is better. Hydrogen is better but like if anybody wants to go on a hydrogen powered plane. You’re welcome to go; I’m going to stay here. I’ll see you in heaven. Hydrogen is bulky and it’s just a pain in the neck to deal with. So the fuels that we use today are physically optimal and that in turn tells you something very important. That in this future time there must grow up a new industry that makes the kinds of fuels that we have today synthetically. Now this is regardless of anything... Because remember you all told me, you made the decision about airplanes not knowing anything about the technology. So the technology has to follow the demand. And so that’s one of the developments that’s got to happen. And so the idea of a perfect carbon free future is just not going to happen. And the reason is simply that airplanes won’t fly if it does. Ok? Now what about this last item, lights come on? May I ask why you said the lights will come on? Why will the lights come on in this future time? There’s no more coal to burn. Renewable energy. Renewable energy. So lights will come because energy is renewable, lights will be come on because of fusion. Bio engineering. We don’t want to work in the dark, bio engineering. Ok now, this one is a little harder. I’m with you on all these answers but I want to broach something that you probably haven’t thought of. Namely this. If you remember your history, Governor Schwarzenegger was elected because the previous government was executed by the voters in California. In California we had a regulatory failure in the electricity market and the electricity... The lights didn’t come on for a full year. And what happened political was the voters blamed the government for the failure even though they were not responsible for it. And Governor Davis at the time was the first governor of California ever to be impeached and the second governor ever to be impeached in America. And it all came because the lights went out. I have very good friends from Russia who grew up in the Soviet Union and they explained to me, you know: Even Stalin knew that you don’t let the lights go out, ok. Because if they do, you’ll be out of office and it might not be through an election, ok. Now, so this has an implication. When there are political forces involved there is political reason for the price of electricity not to rise. Ok? The voters don’t like it. Therefore this brings me into a prediction that’s very scary. In this future time voters will never vote for power that is more expensive than nuclear power. In other words I don’t know... You don’t know whether nuclear power will survive or not or whether there will be alternatives but you do know the price. The price per joule cannot be significantly higher than it is now because the voters won’t stand for it. So people in Germany who just voted away their nuclear power this is food for thought. When things get tough politically it’s much easier for people to invent reasons why the people of the past were misguided and you should have had nuclear energy all along. It’s easier for them to invent a myth than it is for them to pay more money. And so there is a real possibility that if the alternate energy price, unsubsidised price, doesn’t go below nuclear energy that nuclear energy will come back. And just to drive this point home I’d like all of you to think very hard about what's occurring in Japan right now. Japan just had the second worst nuclear accident in history. And they just turned 2 reactors back on. They are the vanguard nation in this subject because they have no energy resources on their soil. And this is the kind of dilemma that people will be facing in the future when they have to decide between lower standard of living, less money and so forth or nuclear power. So it’s something to worry about. If you don’t do something nuclear power is there in the background waiting to come forward when it’s needed whether you want it or not. Now, I’m nearing the end of my time here and I think I’ve got the basic ideas that I wanted out for you to think about. The first was that many of the events to come are fixed by economics. The second is that part of the energy economy has to be synthetic fuel, that’s carbon based because there is no other way that airplanes can fly. And the third is that there’s a price conundrum with regard to electricity. So that we can expect in the future there is a price inversion where electric joules become cheap and carbon joules become expensive whereas it’s the reverse today. And when that event happens it will be like a pond turning over, that the entire nature of economic decisions will change because now electricity is cheap. Now there’s more. We could talk extensive about where the carbon would come from and there’s an issue there with regard to... my slides aren’t working. Let’s use this picture. There’s an issue of whether the carbon you need for the fuels is coming from agriculture or not. But I want to defer that question for later discussions this afternoon. The point is that the pricing of the joules is fixed by things we know now that aren’t determined by research in the future and that the energy economics of this future time is sort of preordained by things that we know today. And the message I want to leave you with finally is that when we’re all thinking about how to solve this energy problem, the beginning of wisdom, of what to do is thinking through carefully what is to be necessarily. Ok I’m done, thanks everybody for coming. Applause

Hallo allerseits, kann man mich auch hinten verstehen? Das Mikrofon funktioniert. Ok, dann brauchen wir die hier nicht, ok gut. Heute werde ich einen meiner Vorträge über Energie und Klima halten. Ich habe selbst die Vorträge zum Klima verfolgt und die Meinungsverschiedenheiten genossen. Und ich nehme doch sehr an, dass die Studenten unter Ihnen verstehen, dass das nicht die Arbeit ist, für die ich den Nobelpreis erhalten habe. Ich habe viele Hobbys in meinem Werdegang und eines davon ist das Schreiben von Büchern. Eines davon ist es Lindauschilder zu zerstören. Entschuldigung dafür. Ich fühle mich wie Inspektor Clouseau. Ich habe also ein Hobby, das Schreiben von Büchern, und das ist... Das Thema heute ist Gegenstand eines Buches, das ich geschrieben habe, Nun, das ist alles, was ich zu Büchern sagen werde, denn wir sollen hier keine Werbung machen. Das erklärt aber immerhin den Grund dafür, warum ich wie Sie ein Interesse an Energie habe, und ich glaube, man verinnerlicht ein Thema am besten, wenn man ein Buch darüber schreibt. Ich möchte nur sicherstellen, dass wir Referenzpunkte haben, damit wir wissen worüber wir sprechen. Wie Sie wissen, ist Energie ein äußerst politisches Thema, auch das Klima. Und meine Aufgabe heute ist es, für Sie hier zu versuchen, die Politik so gut wie möglich auszublenden und das Problem wissenschaftlich anzugehen. Nun, das entpuppt sich als schwierig. Und darum werde ich Ihnen einen Weg zeigen, um dies zu bewerkstelligen, der, wie ich denke bzw. hoffe, hilfreich sein wird. Nun, vermutlich sollten wir mit der Erde beginnen. Jeder ist um die Erde besorgt und eines der Dinge, die sich heute Nachmittag herausstellen werden und über die wir sprechen sollten, ist, dass die Erde äußerst alt ist. Wir andererseits sind kurzlebige Geschöpfe. Und somit ist das Problem die Erde zu retten nicht zwangsläufig gleichzusetzen mit dem Energieproblem. Das ist also eine der Botschaften, die ich Ihnen heute mit auf den Weg geben möchte, dass ich diese Dinge getrennt behandeln möchte, denn die Erde ist um einiges gewaltiger und überwältigender als das Energieproblem. Das Energieproblem ist technischer Natur und darüber möchte ich sprechen. Ich habe selbst ein sehr großes Interesse am Klima, aber ich möchte die Klimaproblematik als eine immerwährende Angelegenheit gesondert behandeln - als eine gewaltige, immerwährende Angelegenheit, über die sich Generation um Generation in der Zukunft Sorgen machen wird - und mit etwas Unmittelbarerem beschäftigen, den schwindenden Energiereserven. Nun, ich erinnere Sie daran, dass die Welt eine große Menge an Energie verbraucht. Das hier kann nur ein Ort auf der Welt sein und zwar Hong Kong. Aber ich will jeden daran erinnern, dass der größte Teil der zusätzlichen Energie zu unseren Lebzeiten nicht in Europa oder Amerika, sondern in Asien verbraucht werden wird. Und die Energiemengen, über die wir hier sprechen, sind äußert groß. Hong Kong ist natürlich mein Lieblingsbeispiel, weil es voller greller Lichter ist, aber es gibt noch unzählige andere Beispiele. Das hier ist bekannt; das ist der Bund in Shanghai. Es ist ein sehr geschäftiger Ort und Sie werden feststellen, dass dort viele Autos sind. Es ist also nicht wahr, dass die Menschen in China keine Autos mögen. Eigentlich lieben sie Autos genauso wie wir. Das kann nur ein Ort sein; das ist Tokio. Somit wird das, was wir in den westlichen Ländern tun, nicht unbedingt viel Auswirkung auf die zukünftigen Ereignisse haben, da viel der künftigen Geschichte in Asien und nicht hier geschrieben werden wird. Die Welt verbraucht heute große Mengen an Energie und man kann das vom Weltall aus sehen. Das ist ein Bild, das Ihnen bekannt ist. Hier ist die Weltvariante davon und wir wissen, wer heute die meiste Energie verbraucht. Aber die Sache ist die, dass in der Zukunft, im Laufe des nächsten Jahrhunderts, die großen Energieverbraucher auf der anderen Seite des Bildes sein werden. Nun, dieses Licht entsteht hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen und deren Verbrauch ist gewaltig. Da ich Amerikaner bin, drücke ich Dinge gerne in Form von Wasser in den Vereinigten Staaten aus. Die Menge an Öl, die auf der Welt täglich verbraucht wird, entspricht der Wassermenge, die im Mississippi in 15 Minuten an New Orleans vorbei fließt. Wenn wir das auf alle Energieträger inklusive der verbrannten Kohle erweitern, dann sind es etwa 30 Minuten. Nun, diese außerordentliche Energiemenge treibt unsere Welt an und ermöglicht es uns gut zu leben. Und ich erinnere Sie daran, dass diese außergewöhnliche Sache neu in der Geschichte ist. Das gibt es noch nicht länger als 200 Jahre. Das Problem, das ich Ihnen heute darlegen will, ist darüber nachzudenken, was geschieht, wenn wir das nicht mehr haben. Was wird geschichtlich geschehen, wenn dieser gewaltige Rohstofffluss, der aus unserer Erde kommt, erschöpft sein wird und es nicht weitergeht wie bisher? Das hier ist ein umstrittenes Diagramm, da die Ölkonzerne immer besser arbeiten und diese Zahl weiter nach außen schieben. Aber die Grundidee ist sehr einfach. Das sind die Ölreserven, wie sie im "British Petroleum Statistical Review of World Energy" verzeichnet sind. Sie sehen die Einheiten hier; das sind Tonnen. Also werde ich das als Masseeinheit verwenden. Das ist also die Menge, und die Neigung der Linie ist die Fördermenge bzw. wie schnell wir es aufbrauchen. Das ist die Zahl, die ich Ihnen im vorherigen Diagramm gezeigt habe. Nun, es gibt mehrere verschiedene Arten, um diese Berechnung anzustellen. Ich verwende am liebsten die Ölreserven von Saudi Arabien. Und der Grund ist, dass Saudi Arabien das Schwungrad der Welt ist. Wenn die Saudi... oder die Bank. Wenn also die Reserven der Saudis verbraucht sind, ist die Spitze erreicht. Dann gibt es kein zusätzliches mehr. Also kann man davon ausgehen, dass der Ölpreis an diesem Punkt instabil wird. Nun, wenn man mit den saudischen Reserven alleine rechnet, kommt man auf diese Linie. Mit dem gesamten Mittleren Osten ist sie etwas länger. Sie ist etwa so lang. Ich erwarte, dass es irgendwelchen Ärger, großen Ärger mit der Ölversorgung geben wird, irgendwo hier, irgendwann im nächsten Jahrhundert bzw. am Ende dieses Jahrhunderts. Nun, behalten Sie diese Messung hier im Kopf. Das sind Billionen Tonnen. Sehen wir uns das Kohlediagramm an. Das hier ist Kohle und dieses Diagramm ist ein wenig verlässlicher, weil die Geologie der Kohle einfacher ist als beim Öl. Sie sehen also, dass es viel mehr Tonnen Kohle als Tonnen Öl gibt. Aber sehen Sie die Neigung. Wir verbrennen Kohle mit einer gewaltigen Geschwindigkeit. Und die gleiche Berechnung ergibt ein Problem mit der Kohleversorgung in etwa zwei Jahrhunderten, mehr oder weniger. Das setzt natürlich voraus, dass sich an den heutigen Gepflogenheiten nichts ändert und Sie fragen sich: Aber lassen Sie uns zurückhaltend sein und nur sagen, dass diese Schwierigkeiten sich zwischen einem und zwei Jahrhunderten in der Zukunft zusammenbrauen, wenn die gesamte Grundlage zivilisierten Lebens erschöpft sein wird. Nun, ich möchte Sie heute bitten über diese Zeit nachzudenken. Ok? Ich möchte Sie bitten, mit mir in eine Zeit jenseits dieses Punktes zu reisen, zu dieser Zeit hier außen. Reisen Sie in Ihren Gedanken in diese Zeit und stellen Sie sich vor, wie sie aussieht. Das ist es, was wir heute tun werden. Sie können diese Berechnung leicht anstellen, denn diese Menschen existieren noch nicht. Aber Sie wissen ja, dass die Gene eine sehr große Macht besitzen. Vor allem werden Sie das wissen, wenn Sie Kinder haben. Diese Menschen existieren noch nicht, dennoch kennen Sie sie. Sie kennen sie, weil sie im wahrsten Sinne des Wortes Kohlenstoffkopien von Ihnen sind. Sie sind genau wie wir, sie denken wie wir, sie lachen über dieselben Witze, sie haben dieselben unanständigen Gedanken, sie sind genauso gierig, sie sind genauso entschlossen, die Dinge für ihre Kinder besser zu machen. Sie sind genau wie wir. Ich möchte also, dass Sie über das Problem aus der Sicht eines Menschen nachdenken, der in der Zeit nach diesen schrecklichen Krisen lebt. Fragen Sie sich, was geschehen ist? Was ist geschehen, wie ist die Vergangenheit verlaufen? Und was taten diese Menschen aus ferner Vergangenheit? Und wie schaffte es die Welt durch diese schreckliche Zeit? Sie wissen es, denn Sie existieren, ok? Was passierte also? Der Grund dafür ist, dass wir nun alle Politik außen vor gelassen haben und ich glaube, ich werde Ihnen so verdeutlichen, dass das Problem leichter zu verstehen ist, wenn man es von hinten statt von vorne aufrollt. Nun, ich möchte Sie alle daran erinnern, dass die Erde unglaublich alt ist. Ich möchte Ihnen dieses Alter mit Hilfe von Wasser versinnbildlichen. Nun, die Regenmenge, die jährlich auf die Erde fällt, ist normalerweise ein Meter, etwa die Höhe eines Hundes. Die Regenmenge, die seit der Industriellen Revolution gefallen ist, beträgt 200 Meter, etwa die Höhe eines großen Gebäudes oder großen Dammes. Die Regenmenge, die seit der Zeit von Moses gefallen ist, reicht aus, um alle Ozeane zu füllen. Die Regenmenge, die seit dem Ende der Eiszeiten gefallen ist, reicht aus, um die Ozeane viermal zu füllen. Die Regenmenge, die seit dem Aussterben der Dinosaurier gefallen ist, reicht aus, um die Ozeane 20.000-mal oder das gesamte Erdvolumen 30-mal zu füllen. Der Regen, der gefallen ist, seit Kohle sich gebildet hat, reicht aus, um die gesamte Erde 140-mal auszufüllen. Die Regenmenge, die gefallen ist, seit sich Sauerstoff auf der Erde gebildet hat, reicht aus, um die Erde 1.000-mal auszufüllen. Nun, ich erwähne das, um das Argument vorzubringen, dass es die Erde schon lange gibt und dass sie schreckliche Traumata erlitten hat. Sie wissen also mit Sicherheit, dass sie Durchhaltevermögen hat und Sie wissen auch, dass die Rettung der Erde etwas ist, was in einer geologischen Zeitspanne getan werden muss. Man rettet die Erde also nicht in einer Zeitspanne von 10, 20 oder 100 Jahren. Man rettet die Erde in einer Zeitspanne von einer Milliarde Jahren. Viel, viel länger als die Lebenszeit eines Menschen. Nun, im Hinblick auf den Kohlenstoff in der Luft ist es nicht möglich, die Erde in einem solchen geologischen Zeitraum zu retten, indem man die Kohlenstoffemissionen um 20% reduziert. Dadurch wird der Zeitraum bis zur Erschöpfung nur 20% länger. Das ist noch immer nur ein Wimpernschlag auf geologischer Skala. Und ich erinnere Sie daran, dass das Kohlenstoffproblem in unserer Atmosphäre kumulativ ist. Man pustet den Kohlenstoff in die Luft und er bleibt dort zumindest für die nächste Zeit. Deshalb ist der Umweltschutz, den wir betreiben, letztlich irrelevant für die Rettung der Erde. Die Zeitskala ist die falsche. Es spielt keine Rolle, ob man den Kohlenstoff in 200 oder 300 Jahren verbrennt. Es gibt keinen Kohlenstoff mehr zum Verbrennen und alles davon ist in der Luft. Wenn wir es also ernst meinen damit, die Erde auf einer geologischen Zeitskala vor dem Kohlenstoff zu retten, ist es notwendig, die Verbrennung von Kohlenstoff auf null zu senken. Und na ja, das ist, wie Sie alle wissen, recht schwierig. Wegen dieser Disparität, also zwischen der geologischen Zeit und unserer Zeit, möchte ich das Problem mit der Rettung der Erde vom Energieproblem getrennt behandeln. Energie ist ein Problem in den nächsten zwei Jahrhunderten, es ist ein technisches Problem und etwas, das geologisch gesehen jetzt passiert, wohingegen die Unversehrtheit der Erde ein langfristiges Problem ist, etwas, das die Menschen auf der Erde Abertausende Jahre lang in der Zukunft betreffen wird. Die Energieproblematik, die wir gerade durchleben, ist nur ein Augenblick im Hinblick auf die Erde und kein langgezogenes Drama. So, lassen Sie uns jetzt den Versuch machen. Ich werde alle politischen Streitereien über die Energie und das Klima überspringen und die Frage stellen: Wie wird die Erde in dieser Zukunft aussehen? Haben Sie das alle verstanden? Ok, wir werden uns einen Moment zum Überlegen nehmen. Wir werden in die Zukunft fliegen, ein Science-Fiction-Experiment machen. Gehen Sie in die Zukunft, Sie leben jetzt in der Zukunft und Sie sprechen über die Vergangenheit. Wie sieht Ihr Leben aus? Na ja, ich will eigentlich nicht darüber sprechen. Der Weg in diese Zukunft könnte schwierig sein, da Menschen für gewöhnlich, wenn sie nicht genug von einer Sache haben, darum kämpfen. Nun, wie ich schon sagte, das ist etwas... Ich bin ein sehr optimistischer Mensch und ich möchte nicht darüber nachdenken. Oder genauer gesagt bin ich selbst vielmehr der Auffassung, dass so etwas nicht passieren sollte. Nun, erste Frage. Und ich möchte, dass Sie die Hände heben. In der Zukunft gibt es kein Benzin mehr. Entweder wird das Verbrennen verboten oder es ist keines mehr da, eines von beidem. Handzeichen bitte. Wer von Ihnen glaubt, dass diese Menschen in der Zukunft Autos fahren werden? Sehen Sie sich jetzt bitte um. Und Sie stellen fest, dass die Zahl der gehobenen Hände bei etwa 75% liegt. Gut, es zeigt sich, dass das eine recht erhebliche Anzahl ist. Wir werden darauf zurückkommen, aber gut. Jetzt die zweite Frage. Werden die Menschen in dieser Zukunft mit Flugzeugen fliegen? Erinnern Sie sich daran, es gibt kein Benzin mehr, keine Kohle, kein Öl, gar nichts, das Erdgas ist weg. Werden diese Menschen mit Flugzeugen fliegen? Handzeichen bitte. Sehen Sie sich bitte um. Das gleiche Ergebnis, ok, etwa 75%. Nun zur letzten Frage. In dieser Zukunft - keine Kohle mehr zum Verbrennen, kein Öl mehr - diese Menschen gehen zur Wand und legen den Lichtschalter um. Gehen die Lichter an? Gut, beachten Sie nun, dass jeder die Hand hebt. Nun, lassen Sie mich klarstellen, bevor wir darauf eingehen, dass Sie dies taten, ohne die Technologie überhaupt zu berücksichtigen. Anders gesagt haben Sie alle verstanden, dass ich eine wirtschaftliche Frage gestellt habe. Wir haben also gleich festgestellt, dass dieses Energieproblem rückwirkend betrachtet zumindest teilweise ein wirtschaftliches Problem ist, das man zum Teil unter Einbeziehung der Psychologie der Menschen, die zu dieser Zeit leben, beurteilen muss. Es stellt sich heraus, dass das Ergebnis dieser Abstimmung auf der ganzen Welt gleich ist. Ich habe dieses Experiment in über 10 Ländern durchgeführt und das Ergebnis ist immer das gleiche. Es stellt sich außerdem heraus, dass es von der Altersgruppe unabhängig ist, was interessant ist. Circa 75% der Menschen meinen also, dass wir Autos und Flugzeuge haben werden und jeder meint, die Lichter gingen an. Nun, die von Ihnen, die meinten, dass die Menschen Autos fahren würden... Lassen Sie mich die Folie wechseln. Also lassen Sie uns nun zurück zu den Autos kommen. Ok, die unter Ihnen, die ja zu den Autos sagten, warum? Erinnern Sie sich daran, dass es kein Benzin gibt. Ok? Kein Benzin mehr übrig, keine Kohle und sie sagten, die Menschen würden Autos fahren. Warum haben Sie das gesagt? Jemand sagte elektrisch. Langsamer fahren? Also jemand sagte elektrisch. Also werden die Menschen Autos fahren, weil diese elektrisch sind. Die Menschen werden Autos fahren, weil man von A nach B kommen muss. Handel Handel, die Menschen werden Autos benutzen, weil sie den Handel brauchen. Es ist eine Gewohnheit. Die Menschen werden Autos fahren, weil es eine Gewohnheit ist. Erinnern Sie sich daran, dass wir uns gerade über die Gesetze der Physik hinwegsetzen, nicht wahr? Kein Benzin mehr. Mein ganzes Leben lang hat man versucht vom Benzin loszukommen und es hat nicht funktioniert. Erinnern sie sich, wie der Mississippi fließt. Handel. Jemand anders? Bequem. Die Menschen werden Autos fahren, weil sie bequem sind. Mein Experiment funktioniert nicht. Ich werde noch einen versuchen. Sie sind so nahe dran, dass ich es Ihnen verraten werde. Diesmal ist es nicht geschehen, aber sonst ist es fast immer der Fall. Fast immer sagen die Männer dumme Dinge wie: "Na ja, die Menschen werden Autos fahren, weil es Solarenergie gibt, oder die Menschen werden Autos fahren, weil sie Biokraftstoffe haben." Und fast immer kommt die richtige Antwort von einer Frau die vorne sitzt und leise sagt: "Weil sie sie wollen." Worauf ich antworte: "Ja, weil sie sie wollen." Ok. Und was wir nun hatten, ist ein Gespräch über Wirtschaft und das ist es, was wirklich zählt. In anderen Worten: Vieles von dem, was in der Zukunft geschehen wird, wird nicht durch technische Maßnahmen entschieden, sondern einfach nur durch die animalischen Triebe der Menschen. Und das bleibt immer gleich, wie sie feststellen, wenn sie Kinder haben. Ich habe diese wundervolle Geschichte. Ich war vor vielen Jahren mit meinem Sohn in Peking. Wir saßen in einem großen Auto, hielten im Verkehr und neben dem Auto waren viele Fahrräder und ein Mann im Mao-Anzug schaute zu uns herein. Und ich wollte meinen Sohn belehren und sagte: "Ok, siehst du den Typen hier drüben? Was denkt er?" Und mein Sohn antwortete ohne zu zögern: "Er denkt: Ich wünschte, ich hätte ein Auto." Daraufhin war ich natürlich ein sehr stolzer Vater, denn natürlich ist das genau, was er dachte, und ich schämte mich sehr, weil ich versucht hatte, meinen Sohn zu belehren. Wenn ich diese Geschichte bei meinen Vorlesungen in Stanford erzähle, hat jeder Student aus China dieses riesengroße Grinsen im Gesicht, weil sie wissen, dass es genau das war, was er dachte. Nun, das sagt Ihnen etwas Wichtiges über den Energiekonsum. Die Vorstellung, die Zukunft würde nicht energieintensiv sein, ist nicht möglich, weil sie die Grundregeln der Wirtschaftslehre, die aus der menschlichen Natur resultieren, verletzt. Das Problem zu lösen, indem man weniger verbraucht, ist also nicht möglich. Und der Grund dafür findet sich in meiner und Ihrer Natur. Ok? Nun zu diesem Punkt hier, das ist schwieriger und um einiges wichtiger. Ok, nun frage ich... Ok, lassen Sie uns das Experiment wagen. Es wird nicht klappen, aber ich versuche es trotzdem. Frage an die unter Ihnen, die sagten, wir würden Flugzeuge haben: Was treibt diese an? Brennstoffzellen. Biokraftstoffe. Brennstoffzellen, Biokraftstoffe. Kalte Fusion. Kalte Fusion. Von Ihnen hätte ich nichts anderes erwarten sollen, na gut, Kalte Fusion. Ok, sonst noch jemand? Keiner hier für Kernreaktoren? Na gut. Wunschdenken. Gut, also die meisten von Ihnen sind ja Physiker und somit wird es Sie nicht sonderlich schockieren, dass all diese Ansätze wegen des Gewichts lächerlich sind. Anders gesagt, wenn man fliegt, kann man keine Energiequelle nutzen, die schwer ist, also sind Kernreaktoren ausgeschlossen. Sogar Batterien sind ausgeschlossen. Solarzellen, auf einem Flugzeug findet sich einfach nicht genug Fläche, um genug Energie zu erhalten, damit man genug Auftrieb erzeugen kann; man kann also keine Nutzlast befördern. Durchdenken Sie es also gut. Das einzige, das ein Flugzeug antreiben kann, ist etwas, das dem ähnelt, das sie jetzt antreibt, denn die konventionellen Kraftstoffe, die wir heute benutzen, sind optimal dafür. Erinnern Sie sich, dass Kerosin, Benzin und so weiter, Alkane das Gleiche sind wie Fett. Und die Pflanzen und Tiere haben das Fett aus einem Grund entwickelt. Es weist die höchste Energiedichte pro Kilogramm auf, die die Gesetze der Physik zulassen. Eigentlich stimmt das nicht, Vorsicht, Wasserstoff ist besser. Wasserstoff ist besser, aber als ob irgendjemand in ein wasserstoffbetriebenes Flugzeug steigen wollte. Sie können das gerne tun, ich bleibe hier. Ich sehe Sie dann im Himmel. Wasserstoff ist unhandlich und ein Ärgernis im Umgang. Die Kraftstoffe, die wir heute nutzen, sind also physikalisch optimal und das wiederum sagt etwas sehr Wichtiges aus. Dass es in der Zukunft eine Industrie geben muss, die die Kraftstoffe, die wir heute nutzen, synthetisch herstellt. Nun, das ist alles in allem... Denn erinnern Sie sich, was Sie mir alle gesagt haben, Sie trafen eine Entscheidung bezüglich der Flugzeuge, ohne etwas über die Technologie zu wissen. Die Technologie muss sich also den Anforderungen anpassen. Also ist das eine der Entwicklungen, die stattfinden müssen. Und somit wird die Vorstellung einer kohlenstofffreien Zukunft einfach nicht wahr werden. Und einfach nur deshalb, da Flugzeuge nicht fliegen werden, wenn sie wahr wird.Ok? Nun, was ist mit dem letzten Punkt, die Lichter gehen an? Darf ich Sie fragen, warum Sie sagten, die Lichter gingen an? Warum werden die Lichter in dieser Zukunft angehen? Es gibt keine Kohle mehr, um sie zu verbrennen. Erneuerbare Energien. Erneuerbare Energien. Die Lichter werden also angehen, weil es erneuerbare Energien gibt, die Lichter werden an sein, weil es Kernfusion gibt. Wir möchten nicht im Dunkeln arbeiten. Bioengineering. Wir möchten nicht im Dunkeln arbeiten, Bioengineering. Nun gut, das ist ein wenig schwieriger. Ich stimme all Ihren Antworten zu, aber ich möchte etwas ansprechen, das Sie wohl nicht bedacht haben. Folgendes nämlich: Wenn Sie zurückdenken, wurde Gouverneur Schwarzenegger gewählt, weil die Vorgängerregierung von den Wählern in Kalifornien abgesägt wurde. In Kalifornien gab es ein regulatorisches Versagen auf dem Strommarkt und der Elektrizität... Die Lichter blieben ein ganzes Jahr aus. Und was nun politisch geschah, war, dass die Wähler die Regierung für diesen Ausfall verantwortlich machten, obwohl sie nicht daran schuld war. Und Gouverneur Davis war zu dieser Zeit der erste Gouverneur von Kalifornien, der jemals seines Amtes enthoben wurde und der zweite in ganz Amerika. Und zu alldem kam es, weil die Lichter ausgingen. Ich habe sehr gute Freunde aus Russland, die in der Sowjetunion aufwuchsen und mir Folgendes erklärten: Denn wenn man das tut, verliert man sein Amt und das muss nicht durch eine Wahl geschehen." Also das hat eine Begleiterscheinung. Wenn politische Kräfte involviert sind, gibt es politische Gründe, dass der Strompreis nicht steigt. Ok? Die Wähler mögen das nicht. Deshalb bringt mich das zu einer Vorhersage, die sehr furchteinflößend ist. In der Zukunft werden die Wähler niemals für Energie stimmen, die teurer ist als Kernenergie. Ich weiß also nicht... Man weiß nicht, ob die Kernenergie überlebt oder nicht oder ob es Alternativen geben wird, aber man kennt den Preis. Der Preis pro Joule darf nicht erheblich höher liegen als jetzt, denn die Wähler werden dafür nicht einstehen. Die Menschen in Deutschland, die gerade die Kernenergie "abgewählt" haben, geben einem Grund zum Nachdenken. Wenn die Dinge politisch schwierig werden, ist es leichter für die Menschen Gründe zu erfinden, warum die Menschen in der Vergangenheit fehlgeleitet waren und man die Kernenergie die ganze Zeit hätte nutzen sollen. Es ist einfacher für sie einen Mythos aufzubauen, als mehr Geld zu bezahlen. Und somit ist es wirklich wahrscheinlich, dass, falls der Preis für alternative Energien, der nicht subventionierte Preis, nicht unter den der Kernenergie fällt, die Kernenergie wieder zurückkehrt. Und nur um das noch einmal ganz klar zu machen, denken Sie genau darüber nach, was gerade in Japan passiert. Japan hatte gerade den zweitschlimmsten Nuklearunfall in der Geschichte. Und sie haben gerade zwei Reaktoren wieder in Betrieb genommen. Sie sind eine Vorreiternation auf diesem Gebiet, da sie keine Energieressourcen auf eigenem Boden besitzen. Und das ist die Art von Dilemma, mit dem sich die Menschen in Zukunft konfrontiert sehen werden, wenn sie sich zwischen einem niedrigeren Lebensstandard, weniger Geld usw. oder der Kernenergie entscheiden müssen. Das ist also etwas, um das man sich Sorgen machen muss. Wenn man nichts unternimmt, wartet da immer noch die Kernenergie im Hintergrund und kommt wieder hervor, wenn sie gebraucht wird, ob man nun will oder nicht. Nun, ich nähere mich dem Ende meiner Redezeit hier und ich denke, ich habe Ihnen die Grundideen, über die Sie meiner Meinung nach nachdenken sollten, mitgeteilt. Die erste war, dass viele künftige Ereignisse von der Wirtschaft bestimmt werden. Die zweite war, dass ein Teil der Energiewirtschaft synthetischen Kraftstoff herstellen muss, der kohlenstoffbasiert ist, denn es gibt keine andere Möglichkeit, Flugzeuge zum Fliegen zu bringen. Und die dritte ist, dass es eine Preisumkehr bei der Elektrizität geben wird. Dass wir also in der Zukunft erwarten können, dass eine Preisumkehr stattfinden wird, in der elektrische Joules billig werden und auf Kohlenstoff basierende Joules teuer werden, während es heute umgekehrt ist. Und wenn das eintritt, wird es sein als kippe ein Teich um, d.h. das gesamte Wesen wirtschaftlicher Entscheidungen wird sich ändern, da der Strom nun billig ist. Nun, es gibt da noch mehr zu sagen. Wir könnten exzessiv darüber sprechen, wo der Kohlenstoff herkommt und es gibt da eine Frage bezüglich... meine Dias funktionieren nicht. Verwenden wir dieses Bild. Es stellt sich da die Frage, ob der Kohlenstoff, den man für die Kraftstoffe braucht, aus der Landwirtschaft kommt oder nicht. Aber ich möchte diese Frage auf spätere Diskussionen heute Nachmittag verschieben. Der Punkt ist, dass der Preis pro Joule von Dingen bestimmt wird, von denen wir jetzt wissen, dass sie nicht von künftiger Forschung abhängen, und dass die Energiewirtschaft dieser Zukunft sozusagen vorherbestimmt ist von Dingen, über die wir heute Bescheid wissen. Die Botschaft, die ich Ihnen letztlich mit auf den Weg geben will, ist, dass wenn wir alle darüber nachdenken, wie wir dieses Energieproblem lösen können, der Anfang aller Weisheit, aller Maßnahmen darin liegt gründlich darüber nachzudenken, was notwendig ist. Ok, ich bin fertig, ich danke Ihnen allen für Ihr Kommen.

Robert Laughlin (2012)

Powering the Future

Robert Laughlin (2012)

Powering the Future

Abstract

Powering the Future
R. B. Laughlin

Some seeds of what to do in the climate/energy controversy are contained in what will be. In this talk I shall ask everyone to jump over contemporary politics and make a mental journey to a time, several centuries from now, when nobody uses carbon-based fuel out of the ground any more, either because they've banned the practice or the fuel is gone.
The world will be warmer then, although exactly how much warmer depends on events to come. What is this time like? How do the people living then make their living? What do they learn in school about us and about the transition away from fossil fuel? While scientific innovations and discoveries of the future are difficult to predict by definition, some of the future is very predictable by virtue of the immutability of physical law and human nature, both of which are very ancient and unlikely to change in the intervening time. People wishing to live well (which is to say, most people) will still need energy. The energy in question will still be conserved, and it will still have to be procured from somewhere in prodigious amounts and be discarded into space after use. Chemical bonds will be the same as they are now, as will gravity.
The constraints on energy storage will be the same. Nuclear waste will still be dangerous. Thinking through the energy/climate problem backward in this way is easy to do, and it clarifies the present-day situation immensely.

Suggested reading: R. B. Laughlin, POWERING THE FUTURE (Basic Books, 2011) [DER LETZTE MACHT DAS LICHT AUS (Piper Verlag, 2012)]; http://large.stanford.edu/publications/power/references

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