Jack Steinberger (2008) - What Future for Energy and Climate?

We are using the planet's fossil fuel resources in a time which is very short compared to that of human evolution. In the same process we are changing the planet's climate and sea level, threatening the future of large segments of the global population. The presentation will try to review the present situation

So in my lifetime the population of the planet has grown by factor 3, from 2 billion to 6.6 billion. And in the same period the global energy used and greenhouse gas production have increased by a factor of about 8. And the greenhouse gas in the atmosphere, the CO2 in the atmosphere has risen from 280 parts per million to 380 parts per million. This is a very substantial amount over a short period of time, in the inset it’s over a period of time of a couple of hundred years and in the bigger picture it’s in a period of time of a thousand years. To compare it with ice age timing which we see also a little bit, which are much, much slower. So this is very, very different. The temperature has risen by about point 8 degrees since the beginning of the industrial age and the sea level has risen 20 centimetres. These are measured quantities which some people question but I think are, it’s nearly impossible to question these. And here this gives a picture of the, these things I have from the most consequent organisation studying these questions which is the international panel on climate change. This is the growth of energy over the last 50 years in different regions of our globe. The first one is the United States of course, Europe is here, let me focus also on China which is there and you can see that in the United States and in Europe the growth has been about 1% per year and in China right now the growth is 3.6% per year. And notice that China has overtaken in the total energy use, the United States. And of course for me as best I know energy use and CO2 production and oil consumption, fossil fuel consumption are the same thing. So this is to give you a little notion of the energy use by sector. The electricity is about 40%, transport is about 20%, the industrial consumption is about 20% and building heating is about 20%. And the present energy sources are fossil fuels 80%, so fossil fuels are essentially all the energy on which our economy and our life depends. And renewable combustible fuels are 11%, hydro power is 2.3% and nuclear is 7%. This is the rest of the 20%. So how long will this fossil fuel last? One problem is that these fossil fuels will not last; another problem is that they contaminate our atmosphere. Of course how long they last depends on how much there is and how fast we use them and on this scenario which I’m using here to see how long they will last, I assume that the resources, the ones which are known, of course there are others which are not known but I don’t know what they are. So if I take the known oil, natural gas and coal resources and I assume that the present population will grow 1% a year which is what it’s doing now. And that the per capita energy use will grow by 2.5 % per year, which is what it is now on the average. Then the oil will be gone in 25 years and after that time if you use natural gas for whatever we used oil, in addition to what we use it now, it will last 10 years more. So both oil and natural gas will be gone in 35 years. And if after that we learn how to make fuel for transportation out of coal, which is, Hitler knew how to do so I suppose we can also learn how to do it again, then the resources will be gone altogether in 60 years. So it’s a very finite amount of time and your children and grandchildren will, may be there and of course it will not happen like this because before all this is gone there will be some social changes. And I hope they’ll be very much sooner. The atmospheric CO2 level will be 700 parts per million, so almost 3 times what it was before all this happened. And the temperature rise will be about 6 degrees centigrade and the sea level rise will be several metres. And these changes will of course cause large problems in the societies and there will be conflicts which will be as a result of that but I cannot comment on those things. This is just a graph which I took from Llewellyn Smith who gave us a seminar on this which gives an illustration of how fast all these things are happening, this is the use of fossil fuel over time and the time scale is 10,000 years. So this is since the time which we started learning how to write, nothing happened and then all of a sudden we use all the fossil fuels but they’ll be gone in a very short time. But humanity hopefully will survive a little bit longer. Now what can be done to try to avoid this catastrophe? And one important thing to remember is that all these responses take substantial amount of time and the time scale which is there is only a few decades and any kind of response is also a few decades. So it’s certainly very interesting to respond as quickly as possible and over a shorter time as possible to try to mitigate the problem. Of course one thing is to reduce the population, I think this would be a very important and good thing. One would be of course a way to do this which would be effective would be a nuclear war, it would also have the benefit of putting dust into the atmosphere which reduces the temperature. And another important thing is to reduce consumption, the trouble is that reduction of consumption of energy is very much in conflict with our expanding and competitive economy which requires right now for success an ever increasing production. So how to reduce consumption, I think we could live in a way which is not so much worse, consuming less. But our economy, how to accommodate this is not obvious. Another thing of course is increase the energy efficiency in buildings or in transportation and other things. This is just to illustrate the, this is a graph which is produced by the Human, by the United Nations Human Development, this is called the Human Development Index by some United Nations organisations. And it shows the energy used per capita, this was done in about the year 2000, energy used per capita in different countries. And the energy, the Human Development Index is based on education level, on health level, health, medical treatment level as they evaluated. And the GDP, the production index per capita. And you can see that you can achieve, according to them, an index, China has an index of .75 and uses 1.8 kilowatt hours per person and the US has an index of .93 and uses 12,000 kilowatt hours per person. The human development index people think .8 should be adequate for people to get along on. That may be 2,000 kilowatt hours per person is quite easily achievable. Now how can you avoid using fossil fuels to produce energy? And let me focus on electricity, solar energy is clearly there is plenty of it, and I will then focus when I'm through with this on thermal solar power and what is being done to develop this technology. This in my opinion is an absolutely clear way to go and I think we should do more to develop it. Then there is nuclear power which you could use much more, it’s now at 20% or less than 20% of the electric power which is used. There is big public opposition to it, it’s cheap and its pretty much ok in my opinion, but there are certain questions which is the question of how to deal with the waste for long term storage and possible accidents and the vulnerability to terror attacks. And the fact that nuclear energy plants, energy technology is also useful for making nuclear weapon technology. So the things are related. So there are some hesitation about using nuclear energy. But I think it’s much better than using fossil fuels. There are hydro electric energies, of course an extremely fine way of making electric power. But I think the extension of the present use of hydro electric power is not very easy. There is wind energy and it’s being developed in many places now with good intensity, I think it has a very serious problem with it, namely the wind power is very unsteady with time. And storing electric energy which is produced by wind power is a technological challenge which I don’t know how to meet. So I don’t think wind power is as good a possibility by far as solar power in the deserts. There is geothermal which is not accessible everywhere, it’s now a very small amount and I don’t know how big its possibilities are but I think they’re limited. And there’s another thing which I want to say just a sentence about which is carbon sequestration and storage, the notion has been put forward that you, this doesn’t avoid the use of fossil fuels but if you use fossil fuels then you capture the CO2 which is produced and you put it under pressure into the ground, somewhere deep into the ocean or into some hole in the ground. And it would, as best I can tell, increase the price of electricity production by about a factor 2. It’s not impossible to imagine that it could be done on a large scale but the technology has not been explored, almost nothing is known about the reliability of storing CO2 under high pressure deep in the ground or deep in the sea. And so before anybody can really propose this, development work has to be done in order to check this. And of course it has the disadvantage for me that it doesn’t save the use of fossil fuels. It would be nice if a future generation could still have some fossil fuels which it could use. And so we’re worried about the problem of trying to do something and one thing which one has to keep in mind is that whatever solution you propose has to be equitable in the relationship between the effect on developing countries, compared to those which are already developed so this must always be taken into account. And well the problem of reducing the use is I’ve already commented on, it conflicts with our market economy. One absolutely, I mean to illustrate this a little bit also, one very clear way to try to reduce the use is to make a CO2 tax, a tax for carbon consumption, everybody who uses it has to pay that tax. It would encourage you to finding other ways and would discourage the use of carbon. But our economy being what it is and our governments having to worry about that, it has not been adopted by any country, it would have to be adopted in a global way. And clearly from a political point of view the biggest problem is that if you do it in your own country you have to pay a certain price but your benefit is not in your own country, it’s globally and unless the rest of the world does the same thing or does it comparably you won’t benefit from it. So it requires a global collaboration, global political cooperation which we certainly have never achieved, it would be a fantastic achievement, but I am very pessimistic about it. Ok now I will finish what I can tell you about by giving you a little bit of an idea of what is happening to exploit the possibility of getting thermal solar energy from deserts. And my pictures I take it just for Europe but for the rest of the world similar. That essentially the bulk of electricity for Europe would be produced by captors of solar energy in the desert region, it would require about, a few percent of the deserts of the world to supply all the electric power of the world. The captor would convert the solar energy into heat of some liquid, some thermal vector liquid which now they use some oil which can go to temperature of about 350 degrees centigrade. And that you could, then one big advantage of this technology is that the heat which you produce is really relatively easy to store in masses of material which have enough thermal capacity, the material which is used now in present development projects is a gas, a salt mixture of sodium nitrate and potassium nitrate which can go to temperatures of the order of, I think something like 500 degrees. And you can keep this, of course you are limited in the volume, it costs you money to make the volume of this storage systems. But you can quite easily do it at prices which are not too much, so that you can store overnight. And so you can make electricity for day and night in the desert, which is with a fairly good efficiency over the whole year. And then you require a normal steam turbine, whatever heat vector you have produced has to drive a normal steam power turbine. And then what you also need is something which doesn’t exist, is the network of transmission lines, electric transmission over distances which are much larger than those which are presently used, presently they may be hundreds of kilometres but you need now thousands of kilometres. And AC doesn’t work but DC works and you can do it at a price which is acceptable but it’s something you have to worry about. And the technology is known. So I show you some pictures of some developments in the United States, federally nothing is going on but California with Schwarzenegger has a very strong program of having solar concentrators in the Mojave desert and there are also projects in Nevada, in Spain and this has been going on since the early 1980’s, in Spain there are now some projects, one of them is just coming in to operation in southern Spain. And there they are focusing very much also on storage, over night storage which is not yet happening very much in America. And there are 2 projects which, or 3 projects in Spain which I’ll call attention to. Then there’s a project in Italy where a different thermal vector is proposed. And then there are 2 new projects or 3 new projects in America, in California which I just heard about in the last weeks, and which I find quite interesting. So this is in the Mojave desert and the concentrating devices are hyperbolic or parabolic mirrors which you see there in long rows and they focus the light, they are about 5 metres across and they focus a light on a tube which is about 8 centimetres in diameter, which contains oil, which can go up to a temperature of about 350 degrees centigrade, Carlo you can correct me, you know better. And there are now of the order of 400 or 500 megawatts of these systems in place. And they’ve been functioning for 20 years and it’s not trivial to keep them in operation and there are problems, but they’ve been managing to keep them with a substantial efficiency. So it’s some demonstration that the technique can work. I should, for those who are not familiar, the 450 megawatts which they can produce corresponds to about 1 normal coal or gas electric plant except that this one doesn’t work at night. Here is a project in Spain, it's called Andasol, which has been now in construction for a few years, just this month it's supposed to come into operation, I don’t know whether its really come into operation yet or not but it uses also storage, it uses the same parabolic troughs and the same liquid. Here this shows you the location in southern Spain and this shows you one of these tanks, one of these tanks is if I remember now right, is 35 metres in diameter and 13 metres high and contains the salt. And they have 2 of these tanks for the storage. This is, show another kind of method which is, has very great advantages and has also some disadvantages is solar tower where you reflect the solar light. You focus the solar light from a field of reflectors on the ground on to a cylinder on top of a tower which contains the thermal vector fluid. And this is a plant in southern Spain which is under construction, which is going to make 17 megawatts, it will have storage, bigger storage than the Andasol plants. And it uses the same salt for the thermal vector. This is clearly an interesting technology. Here is some proposed project in Italy, in Sicily, which is proposing to, which is exploring the possibility of using together with these parabolic reflectors, using molten salt, it’s technically a challenge to use this molten salt, this project has been going for a while. And some troughs have been tested but the whole project doesn’t exist yet. And so to end with a few words about new larger projects in California. For me the interesting thing was that they use different technologies, so it’s not so easy to convince yourself just what the best technology is and we should really pursue more, much stronger development effort in exploring these technologies. The 3 new projects, I’ve listed 2, since then I found out about a third and so let me talk about these 2. There’s a solar tower project which, but now uses water for the thermal fluid at a very high pressure and a very substantial temperature. A temperature over 300 degrees centigrade and a pressure of the order of, if I remember, 200 bars or 280 bars. And there’s a comparable project and these are now, they have just been approved by the, or accepted by the power companies in California, uses a different kind of mirror than the parabolic trough. A mirror which is called Fresnel, I won’t describe it, doesn’t matter, it's very simple physics and optics, it has some advantages and to me it makes sense. But I’m not competent to really make a judgement. Which they think they can make more cheap than the current parabolic ones. So let me stop with that, let me just say renewable energy at acceptable cost. By the way, I should have said that for the Spanish plants the government has agreed to give the companies which are building these, a price for electricity which they deliver, which is 3 times the present price in Spain. But the American new projects, they are being offered a price for their electricity which is less than double the present price, so they think they can make it cheaper. And I think there’s good reason to believe that you can make solar thermal electricity at a price which is absolutely comparable to what you can expect in the next 10 years for fossil fuel electric power. So the technology I think is available now. The thing which is the challenge is to find some global political will and collaboration which can realise such a thing. Thank you very much.

Während meines Lebens hat die Bevölkerung des Planeten um den Faktor 3 zugenommen, von 2 Milliarden auf 6,6 Milliarden. Und in derselben Zeitspanne sind der globale Energieverbrauch und die Treibhausgasproduktion etwa um den Faktor 8 gestiegen. Und das Treibhausgas in der Atmosphäre, das CO2 in der Atmosphäre ist von 280 Parts per Million auf 380 Parts per Million geklettert. Das ist ein sehr beträchtlicher Betrag über einen kurzen Zeitraum, der Ausschnitt zeigt einen Zeitraum von ein paar Hundert Jahren und das größere Bild stellt einen Zeitraum von tausend Jahren dar. Um das mit den Zeiträumen der Eiszeit zu vergleichen, von denen wir auch ein bisschen sehen, die sind sehr, sehr viel langsamer. Das ist also etwas ganz anderes. Die Temperatur ist seit Beginn des Industriezeitalters um 0,8 Grad gestiegen und der Meeresspiegel um 20 Zentimeter. Das sind gemessene Zahlen, die manche Menschen in Frage stellen, aber ich glaube, sie sind…, es ist beinahe unmöglich, sie in Frage zu stellen. Und hier sehen Sie ein Bild der, diese Dinge habe ich von der konsequentesten Organisation, die diese Fragen untersucht, nämlich dem Intergovernmental Panel on Climate Change (Weltklimarat). Es zeigt den Anstieg an Energie in den letzten 50 Jahren in verschiedenen Regionen unseres Globus. Der erste Block zeigt natürlich die Vereinigten Staaten, Europa ist hier, lassen Sie mich auch China hervorheben, das hier ist, und Sie erkennen, dass in den Vereinigten Staaten und in Europa das Wachstum etwa 1% pro Jahr beträgt und in China beträgt das Wachstum zurzeit gerade 3,6 % pro Jahr. Und beachten Sie, dass China die USA was den Gesamtenergieverbrauch anbelangt überholt hat. Und natürlich ist, soweit ich weiß, Energieverbrauch und CO2-Produktion und Ölverbrauch, Verbrauch fossiler Brennstoffe ein und dasselbe. Das sollte Ihnen einen kleinen Eindruck vom Energieverbrauch nach Sektor vermitteln. Elektrizität macht dabei 40%, Transport 20%, der industrielle Verbrauch etwa 20% und Gebäudeheizung etwa 20% aus. Und die derzeitigen Energiequellen sind zu 80% fossile Brennstoffe, fossile Brennstoffe stellen im Wesentlichen die gesamte Energie, von der unsere Wirtschaft und unser Leben abhängen. Und erneuerbare Brennstoffe stellen etwa 11%, Wasserkraft 2,3% und Kernenergie 7%. Das ist der Rest der 20%. Wie lange also werden diese fossilen Brennstoffe reichen? Ein Problem ist, dass diese fossilen Brennstoffe nicht reichen werden, ein anderes ist, dass sie unsere Atmosphäre verschmutzen. Wie lange sie reichen hängt natürlich davon ab, wie viel es davon gibt und wie schnell wir sie aufbrauchen, und in diesem Szenario, anhand dessen ich darstellen möchte, wie lange sie reichen, nehme ich an, dass die Ressourcen, die, die wir kennen, natürlich gibt es andere, die wir nicht kennen, aber ich weiß nicht, welche das sind. Wenn ich also die bekannten Öl-, Gas- und Kohlereserven zugrunde lege und annehme, dass die gegenwärtige Bevölkerung um 1% pro Jahr wächst, was sie zurzeit tut, und dass der pro Kopf Verbrauch an Energie um 2,5% pro Jahr steigt, was zurzeit durchschnittlich der Fall ist, wird das Öl in 25 Jahren verbraucht sein, und wenn man danach Erdgas für all die Dinge verwendet, für die man davor Öl verwendet hat, zusätzlich zu dem, für das wir es jetzt verwenden, reicht es noch weitere 10 Jahre. Öl und Gas werden also beide in 35 Jahren verbraucht sein. Und wenn wir danach herausfinden, wie man Treibstoff für den Transport aus Kohle herstellt, was…, Hitler wusste, wie das geht, also nehme ich an, wir können das auch wieder herausfinden, dann sind die Ressourcen allesamt in 60 Jahren aufgebraucht. Das ist also ein sehr endlicher Zeitraum und Ihre Kinder und Enkelkinder werden, möglicherweise, dabei sein und natürlich wird es nicht einfach so geschehen, denn bevor das alles weg ist, wird es einige soziale Veränderungen geben. Und ich hoffe, dass es sie sehr viel früher gibt. Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre wird bei 700 Parts per Million liegen, also etwa 3 Mal so hoch wie er war, bevor das alles geschah. Und die Temperatur wird um 6° C gestiegen sein und der Meeresspiegel um mehrere Meter. Und diese Veränderungen führen natürlich zu großen Problemen in den Gesellschaften und aufgrund all dessen wird es Konflikte geben, aber ich kann zu diesen Dingen nichts sagen. Das ist einfach ein Diagramm, das ich von Llewellyn Smith übernommen habe, der bei uns ein Seminar darüber gehalten hat. Es liefert eine Vorstellung davon, wie schnell all diese Dinge geschehen, das ist der Verbrauch an fossilen Brennstoffen und die Zeitskala liegt bei 10.000 Jahren. Das beginnt also bei der Zeit, in der wir lernten zu schreiben, nichts geschah und dann, plötzlich, verbrauchen wir alle fossilen Brennstoffe, aber sie werden in sehr kurzer Zeit aufgebraucht sein. Aber die Menschheit wird hoffentlich ein bisschen länger überleben. Nun, was können wir tun, um diese Katastrophe zu vermeiden? Und eines dürfen wir dabei nicht vergessen, nämlich dass all diese Reaktionen eine beträchtliche Menge Zeit brauchen und die vorhandene Zeitskala ist nur ein paar Jahrzehnte und jede Reaktion braucht auch ein paar Jahrzehnte. Daher ist es sicherlich sehr von Vorteil, so schnell wie möglich zu reagieren und in so kurzer Zeit wie möglich zu versuchen, das Problem zu beheben. Eine Maßnahme ist natürlich, die Bevölkerung zu reduzieren, das wäre, glaube ich, eine sehr wichtige und sinnvolle Maßnahme. Eine dazu wäre natürlich, eine Möglichkeit, die effektiv ist, wäre ein Atomkrieg, der hätte auch den Vorteil, Staub in die Atmosphäre zu wirbeln, was die Temperatur senken würde. Eine weitere wichtige Maßnahme ist die Reduzierung des Verbrauchs, das Problem ist nur, dass eine Reduzierung des Energieverbrauchs in starkem Widerspruch zu unserer wachsenden und auf Wettbewerb basierenden Wirtschaft steht, die im Moment für ein erfolgreiches Bestehen eine ständig wachsende Produktion erfordert. Wie also den Verbrauch reduzieren, ich glaube, wir könnten auf eine Art leben, die nicht so viel schlechter wäre und dabei weniger verbrauchen. Aber unsere Wirtschaft, wie man diese anpassen könnte liegt nicht auf der Hand. Eine weitere Maßnahme ist natürlich, die Energieeffizienz in Gebäuden oder beim Transport oder in anderen Bereichen zu steigern. Das ist einfach zur Darstellung der…, das ist ein Diagramm, das von der Menschlichen…, vom Index zur menschlichen Entwicklung der Vereinten Nationen produziert wird, das wird von einigen Organisationen der Vereinten Nationen Entwicklungsindex genannt. Und er zeigt den Energieverbrauch pro Kopf, dieser stammt etwa aus dem Jahr 2000, Energieverbrauch pro Kopf in verschiedenen Ländern. Und die Energie…, der Entwicklungsindex basiert auf dem Bildungsniveau, dem Gesundheitsniveau, der Gesundheit, dem Niveau der medizinischen Versorgung wie sie es beurteilt haben. Und dem BIP, dem Bruttoinlandsprodukt pro Kopf. Und sie sehen, dass man, ihrer Meinung nach, einen Index erreichen kann, China hat einen Index von 0,75 und verbraucht 1.800 Kilowattstunden pro Kopf und die USA haben einen Index von 0,93 und verbrauchen 12.000 Kilowattstunden pro Person. Der Entwicklungsindex…, man nimmt an, dass ,8 ausreichend ist, um vernünftig leben zu können. Nun, wie können wir den Einsatz fossiler Brennstoffe zur Energieerzeugung vermeiden? Und ich möchte mich dabei auf den Strom konzentrieren, Sonnenenergie, es gibt ganz klar jede Menge davon, und danach, wenn ich damit fertig bin, gehe ich auf thermische Sonnenkraft ein und was getan wird, um diese Technologie zu entwickeln. Das ist meiner Meinung nach ganz klar der Weg, den wir gehen sollten und ich finde, wir sollten mehr in ihre Entwicklung investieren. Dann gibt es noch die Kernenergie, die man sehr viel intensiver nutzen könnte, sie liegt jetzt bei 20% oder weniger als 20% der verbrauchten elektrischen Energie. Es gibt starken öffentlichen Wiederstand dagegen, sie ist günstig und ganz OK meiner Meinung nach, aber da gibt es bestimmte Fragen, nämlich die Frage nach dem Umgang mit dem Müll zur langfristigen Lagerung und mögliche Unfälle und die Anfälligkeit gegenüber Terrorangriffen. Und die Tatsache, das Atomkraftwerke, Energietechnologie kann auch zur Herstellung nuklearer Waffentechnologie eingesetzt werden. Die Dinge hängen also zusammen. Es gibt also einige Bedenken gegen den Einsatz von Kernenergie. Ich glaube aber, sie ist sehr viel besser als die Nutzung fossiler Brennstoffe. Da gibt es Strom aus Hydroenergie, natürlich ein äußerst sauberer Weg, elektrische Energie zu produzieren. Ich glaube aber, dass die Ausweitung der gegenwärtigen Nutzung der elektrischen Hydroenergie nicht ganz einfach ist. Da ist die Windenergie, und sie wird in manchen Gegenden mit ziemlicher Intensität entwickelt, sie hat aber, denke ich, ein ernstes Problem, nämlich Windkraft ist über die Zeit sehr unbeständig. Und die Speicherung elektrischer Energie aus Windkraft ist eine technische Herausforderung, von der ich nicht weiß, wie wir diese bewältigen sollen. Daher glaube ich nicht, dass Windkraft eine bei weitem so gute Möglichkeit ist wie Sonnenkraft in der Wüste. Da gibt es Erdwärme, die nicht überall zugänglich ist, sie macht derzeit einen sehr kleinen Teil aus und ich weiß nicht, wie groß die Möglichkeiten sind, aber ich glaube, sie sind begrenzt. Und es gibt noch etwas, auf das ich kurz eingehen möchte, nämlich die Kohlenstoffbindung und -speicherung, es wurde die Idee verbreitet, dass man, das vermeidet nicht die Nutzung fossiler Brennstoffe, aber, wenn man fossile Brennstoffe nutzt, dann fängt man das produzierte CO2 ein und presst es unter Druck unter die Erde, irgendwo tief im Meer oder in ein Loch im Boden. Das würde, soweit ich das beurteilen kann, den Preis der Stromproduktion um den Faktor 2 erhöhen. Die Vorstellung, dass dies einmal in großem Stil getan werden könnte, ist nicht völlig abwegig, aber die Technik ist noch nicht erforscht, man weiß beinahe nichts über die Verlässlichkeit der Speicherung von CO2 unter hohem Druck tief in der Erde oder tief im Meer. Und bevor irgendjemand dies wirklich vorschlagen kann, muss daher erst noch Entwicklungsarbeit geleistet werden, um dies zu prüfen. Und natürlich hat das für mich den Nachteil, dass es die Nutzung fossiler Brennstoffe nicht vermeidet. Es wäre schön, wenn eine zukünftige Generation auch noch ein paar fossile Brennstoffe hätte, die sie nutzen könnte. Und so machen wir uns Sorgen über das Problem, versuchen, etwas zu tun, und etwas, das wir nicht vergessen dürfen, ist, dass, egal welche Lösung man vorschlägt, diese die gleichen Auswirkungen auf Entwicklungsländer haben muss wie auf die bereits entwickelten Länder, das muss man immer berücksichtigen. Und, gut, das Problem der Nutzungsverringerung ist, ich habe es bereits erwähnt, sie steht im Konflikt mit unserer Marktwirtschaft. Ein absolut, ich möchte das auch ein bisschen verdeutlichen, ein ganz klarer Weg, zu versuchen, den Verbrauch einzuschränken, ist die Erhebung einer CO2-Steuer für den Kohlenstoffverbrauch, jeder, der es verbraucht, muss diese Steuer zahlen. Es wäre ein Anreiz, andere Wege zu finden, und würde davon abhalten, Kohlenstoff zu nutzen. Aber da unsere Wirtschaft ist, wie sie ist, und sich unsere Regierungen darüber Sorgen machen müssen, wurde sie in keinem Land eingeführt, sie müsste global eingeführt werden. Und aus politischer Sicht ist klar das größte Problem, dass Sie bei Einführung im eigenen Land einen bestimmten Preis bezahlen, aber der Vorteil liegt nicht in Ihrem eigenen Land, er ist global, und wenn nicht der Rest der Welt das Gleiche macht oder etwas Vergleichbares macht, haben Sie selbst nichts davon. Es erfordert also eine globale Zusammenarbeit, globale politische Zusammenarbeit, die wir ganz sicher niemals erreicht haben, es wäre eine fantastische Leistung, aber in bin sehr pessimistisch, was das anbelangt. OK, jetzt möchte ich zum Schluss zu dem kommen, worüber ich etwas sagen kann, indem ich Ihnen eine kleine Vorstellung davon vermittle, was getan wird, die Möglichkeit zu nutzen, thermische Sonnenenergie aus der Wüste zu gewinnen. Und meine Bilder beziehen sich nur auf Europa, aber der Rest der Welt ist ähnlich. Damit im Wesentlichen das Gros an Strom für Europa durch Kollektoren von Sonnenenergie in der Wüstenregion gewonnen werden könnte, wären ungefähr ein paar Prozent der Wüsten der Welt erforderlich, um den gesamten elektrischen Strom der Welt zu liefern. Der Kollektor wandelt die Sonnenenergie in die Wärme einer Flüssigkeit um, irgendein flüssiger Wärmeträger, wozu man im Moment irgendein Öl einsetzt, das Temperaturen von bis zu 350° C erreichen kann. Und das man dann, dann ist ein großer Vorteil dieser Technologie, dass die erzeugte Wärme relativ einfach in Massen an Material mit ausreichender Wärmekapazität gespeichert werden kann. Das derzeit in Entwicklungsprojekten verwendete Material ist ein Gas, eine Salzmischung aus Natrium- und Kaliumnitrat, das Temperaturen in der Größenordnung von, ich glaube etwas um die 500 Grad erreichen kann. Und das kann man aufbewahren, natürlich ist man in Bezug auf das Volumen eingeschränkt, es kostet Geld, das Volumen dieser Speichersysteme herzustellen. Aber man kann das ziemlich einfach zu Preisen herstellen, die nicht zu hoch sind, sodass eine Speicherung über Nacht möglich ist. Und so kann man Strom für Tag und Nacht in der Wüste erzeugen, und das mit einer ziemlich hohen Effizienz das ganze Jahr über. Und dann erfordert es eine normale Dampfturbine, egal welchen Wärmeträger man erzeugt hat, er muss eine normale Dampfkraftturbine antreiben. Und was man dann noch braucht ist etwas, das es nicht gibt, ein Netz aus Übertragungsleitungen, elektrische Übertragung über Entfernungen, die sehr viel größer als die momentan genutzten sind, zurzeit sprechen wir von vielleicht Hunderten von Kilometern, jetzt braucht man aber Tausende von Kilometern. Und Wechselstrom funktioniert nicht, Gleichstrom schon und es ist zu einem Preis möglich, der akzeptabel ist, aber etwas, über das man sich Gedanken machen muss. Und die Technik ist bekannt. So, ich zeige Ihnen ein paar Bilder von Entwicklungen in den Vereinigten Staaten, auf Bundesebene geschieht nichts, aber Kalifornien mit Schwarzenegger hat ein sehr starkes Programm zur Errichtung von Sonnenkonzentratoren in der Mojave-Wüste und es gibt auch Projekte in Nevada, in Spanien, das geht bereits seit den frühen 1980ern, in Spanien gibt es jetzt ein paar Projekte, eines davon geht gerade in Betrieb in Südspanien. Und dort konzentriert man sich auch stark auf die Speicherung, Über-Nacht-Speicherung, das geschieht in den USA noch nicht so sehr. Und es gibt 2 Projekte, die, oder 3 Projekte in Spanien, auf die ich hinweisen möchte. Dann gibt es ein Projekt in Italien, wo ein anderer Wärmeträger im Gespräch ist. Und dann gibt es 2 neue Projekte, oder 3 neue Projekte in Amerika, in Kalifornien, von denen ich gerade in den letzten Wochen gehört habe, die ich ziemlich interessant finde. So, das hier ist in der Mojave-Wüste und die Konzentratoren sind hyperbolische oder parabolische Spiegel, die Sie hier in langen Reihen sehen und sie konzentrieren das Licht, sie haben einen Durchmesser von etwa 5 Metern und sie konzentrieren das Licht auf ein Rohr mit etwa 8 Zentimetern Durchmesser, das Öl enthält, das sich auf bis zu 350 Grad Celsius aufheizen kann, Carlo, Du kannst mich korrigieren, Du weißt das besser. Und es gibt bereits Systeme in der Größenordnung von 400 oder 500 Megawatt. Und sie sind bereits seit 20 Jahren in Betrieb und es ist nicht trivial, sie in Betrieb zu halten, es gibt Probleme, aber man hat es geschafft, sie mit erheblicher Effizienz zu erhalten. Das ist also ein Beweis, dass die Technik funktionieren kann. Ich sollte, für die, die sich nicht so auskennen, die 450 Megawatt, die sie erzeugen können, entsprechen einem normalen Kohle- oder Gaskraftwerk, außer dass dieses hier nicht nachts arbeitet. Hier ist ein Projekt in Spanien, Andasol genannt, das sich jetzt seit ein paar Jahren im Bau befindet, es soll genau diesen Monat in Betrieb gehen, ich weiß nicht, ob es bereits in Betrieb genommen wurde oder nicht, aber es verwendet auch Speicher, es verwendet die gleichen Parabolrinnen und die gleiche Flüssigkeit. Hier sehen Sie den Standort in Südspanien und dies zeigt Ihnen einen dieser Tanks, einer dieser Tanks hat, wenn ich mich recht entsinne, 35 Meter Durchmesser und ist 13 Meter hoch und enthält das Salz. Und es gibt 2 dieser Tanks zur Speicherung. Das zeigt eine andere Methode, die sehr große Vorteile hat und auch einige Nachteile, der Solarturm ist die Stelle, an der das Sonnenlicht reflektiert wird. Man konzentriert das Sonnenlicht über ein Feld von Reflektoren auf der Erde auf einen Zylinder an der Spitze des Turms, der den flüssigen Wärmeträger enthält. Und das ist ein Werk in Südspanien, das sich im Bau befindet, das 17 Megawatt erzeugen wird, es wird auch Speicher haben, größere Speicher als das Kraftwerk in Andasol. Und es verwendet das gleiche Salz als Wärmeträger. Das ist klar eine interessante Technologie. Hier ist ein geplantes Projekt in Italien, in Sizilien, bei dem man vorhat…, das die Möglichkeit erforscht, zusammen mit diesen Parabolreflektoren geschmolzenes Salz zu verwenden, technisch ist das eine Herausforderung geschmolzenes Salz zu verwenden, dieses Projekt ist schon eine Weile im Gange. Und es wurden bereits einige Rinnen getestet, aber das ganze Projekt existiert noch nicht. Und so möchte ich mit ein paar Worten zu neuen, größeren Projekten in Kalifornien schließen. Interessant für mich war, dass man verschiedene Techniken einsetzt, es ist also nicht so einfach, sich davon zu überzeugen, was die beste Technik ist, und wir sollten wirklich sehr viel mehr, sehr viel stärkere Entwicklungsanstrengungen in die Erforschung dieser Technologie investieren. Die 3 neuen Projekte, ich habe 2 aufgeführt, und danach von dem dritten erfahren, daher lassen Sie mich über diese beiden hier sprechen. Da gibt es ein Solarturmprojekt, das…, das aber jetzt Wasser als Wärmeträger verwendet, unter sehr hohem Druck und einer ziemlich hohen Temperatur. Einer Temperatur von über 300° C und einem Druck in der Größenordnung von, wenn ich mich recht erinnere, 200 bar oder 280 bar. Und das ist ein vergleichbares Projekt und diese sind jetzt…, sie wurden gerade genehmigt von, oder akzeptiert von den Stromerzeugern in Kalifornien, verwenden eine andere Art Spiegel als die Parabolrinne. Ein Spiegel, der Fresnel genannt wird, ich werde ihn nicht beschreiben, spielt keine Rolle, das ist ganz einfache Physik oder Optik, er hat einige Vorteile und für mich ergibt das Sinn. Aber ich bin nicht kompetent genug, um ein echtes Urteil abzugeben. Von dem sie glauben, dass sie ihn billiger herstellen können als die aktuellen Parabolspiegel. Lassen Sie mich damit aufhören, lassen Sie mich einfach sagen, erneuerbare Energie zu akzeptablen Kosten… übrigens hätte ich erwähnen sollen, dass bei den spanischen Kraftwerken die Regierung zugestimmt hat, den Firmen, die sie bauen, einen Preis für den gelieferten Strom zu zahlen, der 3 Mal über dem derzeitigen Preis in Spanien liegt. Aber die neuen amerikanischen Projekte, ihnen wurde ein Preis für ihren Strom angeboten, der weniger als das Doppelte des aktuellen Preises beträgt, sie glauben also, sie können ihn billiger erzeugen. Und ich glaube, es gibt einen guten Grund anzunehmen, dass man Strom aus Sonnenwärmekraft zu einem Preis erzeugen kann, der absolut vergleichbar ist mit dem, den man in den nächsten zehn Jahren für elektrischen Strom aus fossilen Brennstoffen erwarten kann. Die Technologie, glaube ich, steht also bereits zur Verfügung. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, global den politischen Willen und die Zusammenarbeit aufzubringen, die so etwas realisieren kann. Vielen Dank.

Jack Steinberger (2008)

What Future for Energy and Climate?

Jack Steinberger (2008)

What Future for Energy and Climate?

Abstract

We are using the planet's fossil fuel resources in a time which is very short compared to that of human evolution. In the same process we are changing the planet's climate and sea level, threatening the future of large segments of the global population. The presentation will try to review the present situation. Avoiding future catastrophy would require immediate, substantial and globally collaborative changes in the behaviour of our society, which might be possible, but represent a formidable social challenge. I will end with a discussion of the possibility for the production of the dominant part of the global electric power using thermal solar technology with overnight storage.

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