Klimawandel und Klimaschutz: Dekarbonisierung der privaten Haushalte – Mythos oder realistische Option? – Workshop 9.9.2015

Workshop: Climate change and climate protection: Decarbonization of the Private Households – Myth or realistic Option?

Forschungskolleg Humanwissenschaften, Bad Homburg, 9. September 2015

Organisation: Prof. Dr. Gundolf Kohlmaier, IAU Goethe Universität Frankfurt; Dr. Fritz Reusswig, PIK Potsdam Institut für Klimafolgenforschung; Prof. Dr. Dr. Udo Simonis WZB Wissenschaftszentrum Berlin – Mit freundlicher Unterstützung der Eva Mayr-Stihl Stiftung

Vorträge:

Die Energie- und CO2-Bilanz des Bürgers heute und in 2050

Die Treibhausgas-Emissionen eines Landes werden gerne auf den Kopf jedes Bürgers heruntergerechnet, um einen einfacheren Vergleich zwischen den Ländern zu bekommen.

Natürlich kann der Bürger mit einer solchen Bilanz wenig anfangen, insbesondere in Bezug auf sein individuelles Verhalten. Daher hat sich in den letzten Jahren verstärkt eine Bilanzierungsform durchgesetzt, die die vom Bürger direkt und indirekt verursachten Emissionen bottom-up versucht darzustellen. Ein gutes Beispiel hierfür ist der CO2-Rechner, über den der Bürger seine Bilanz berechnen lassen kann (http://klimaktiv.de) .

Es ist davon auszugehen, dass sich unter Betrachtung unserer langfristigen Klimaschutzziele die nationale Treibhausgas-Bilanz verändern wird. Daher wurden vom BMU, der Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE) und weiteren Akteuren Szenarien entworfen, welche die mutmaßlichen Veränderungen aufzeigen. Die Frage lautet in diesem Zusammenhang nun, wie sich das auf die Bilanz des Bürgers auswirkt. Im Kontext dieser wissenschaftlichen Fragestellung ist an der Goethe-Universität Frankfurt am Main eine Masterarbeit angefertigt worden, die hier einzusehen ist.

Masterarbeit 2012-04-20

Die Frage nach der Bilanz, wie sie im Jahr 2050 aussehen mag, ist stark von den betrachteten Szenarien abhängig. Nach der EU-Roadmap sollte ein CO2-Rückgang von mindestens 80% erreicht werden. Die Szenarien zeigen, dass drei Pfaden hierzu gefolgt werden kann: Effizienz, Substitution und Suffizienz. Das Potenzial der Pfade ist dabei sehr unterschiedlich und die beiden Felder Energie und CO2 werden unterschiedlich stark fokussiert. Letztlich muss in der Klimaschutzplanung eine sinnvolle Kombination aus den drei Pfaden gefunden werden, da aufgrund der Trägheit in unserem Gesellschaftssystem nicht von einer kompletten Umkehrung des Verhaltens von heute auf morgen ausgegangen werden kann, und 2050 ist ja eigentlich schon morgen.

Ein ökologisches Maß für Energie

Gundolf Kohlmaier

Die 125 Watt-Lampe:

ein grünes Geheimnis

Erinnern wir uns. Beim vom Menschen gemachten Treibhauseffekt geht es um die Störung der Strahlungsbilanz zwischen Sonneneinstrahlung, Umwandlung der Sonnenenergie an der Erdoberfläche und der durch die zusätzlichen Treibhausgase behinderten Ausstrahlung infraroter Strahlung in den Weltraum. Die Solarkonstante beträgt 1368 Watt/m² – gut zu merken an der Jahreszahl des Beginns der chinesischen Ming-Dynastie. Die Solarstrahlung wird quer zur Ausbreitung der Sonnenausstrahlung pro m² Auftrefffläche gemessen. Die Strahlung, die auf einer Kreisfläche πR2 des Erdradius R auftrifft, muss im Mittel auf die Kugeloberfläche der Erde 4 πR2 verteilt werden, also im Durchschnitt von Tag und Nacht, Sommer und Winter ein Viertel der Solarkonstante – entsprechend 342 Watt/m². Berücksichtigt man noch die Albedo, jenen Teil der Strahlung, der von den hellen Flächen der Erdoberfläche und der Atmosphäre zurückgeworfen wird, im Mittel mit 30 %, und etwa 20 %, der in den Wolken hängen bleibt, so kommen im Weltmittel ~170 Watt/m² an der Erdoberfläche an.

Deutschland mit einer nördlichen Breite von Frankfurt am Main von 50° N. B., bekommt im Jahresdurchschnitt weniger, nämlich nur etwa 125 Watt/m². Einen solchen Energiefluss kann man sich gut vorstellen: Schalten wir eine 125 Watt-Lampe ein (oder besser die Kombination aus einer 60-Watt, einer 40-Watt und einer 25-Wattbirne), so simulieren wir den Energiefluss, der bei uns auf 1 m² im Jahresdurchschnitt fällt. Lassen wir die Lampe eine Stunde brennen, so sind dies 125 Watt-Stunden oder 0,125 kWh. Über den ganzen Tag und die Nacht gerechnet sind es 24*0,125 oder 3,0 kWh.

Die menschliche Nahrungszufuhr pro Tag wird gewohnheitsgemäß noch in Kilokalorien gemessen, wobei 1 kcal diejenige Energiemenge ist, die 1 kg Wasser um 1°C erwärmt. Der Deutsche nimmt im Mittel  2600 kcal/Tag zu sich, der Mann etwas mehr, die Frau etwas weniger. Die Umrechnung in das internationale Maßsystem kilo-Joule ist relativ einfach: Man multipliziert mit 4,1868 – mit dem Resultat von 10.886 kJ. Nun ist es interessant, diese Energie durch die Zeit zu dividieren, womit wir die Energie pro Zeiteinheit, das heißt die Leistung in Joule/sec identisch mit Watt erhalten. Wenn wir dies durch die Sekunden eines Tages dividieren, bekommen wir 0,1259 kW – oder abgerundet 125 Watt.

Stellen wir uns ein Gedankenexperiment vor, in dem wir uns auf 1 m² sonnenbestrahlte Fläche stellten und die Sonnenenergie vollständig aufnähmen, so wäre unsere Energieversorgung gesichert. Wir wissen vom Ergometerfahrrad oder vom Heimtrainer, dass wir uns bei 125 Watt eigener Mobilität schon ganz schön anstrengen müssen – und dass wir nach 10 Minuten zumeist schon genug davon haben.

Aber wie steht es mit unserer technischen Mobilität? Ließe die sich so gestalten, dass wir beim Treibhauseffekt mit einem „blauen Auge“ davon kämen?

Denken wir dazu zunächst an ein Auto mit einem 5 Liter Diesel (100 km) Verbrennungsmotor. Der Anteil, der auf den Antrieb geht, auf den es ja im Wesentlichen ankommt, ist etwa 20 %1, also 1 Liter Diesel. 1 Liter Diesel entspricht der Energie von 10 kWh.

Denken wir nun an ein Elektroauto gleicher Antriebstärke. Hier bräuchten wir einen Motor mit einem Verbrauch von 12,5 kWh/(100 km), da beim Elektroauto einschließlich Energieverluste der Batterie etwa 80 % auf den Antrieb gehen. Legt man den Verbrauch auf 1 km um, dann kommen wir zu zwei erstaunlichen Ergebnissen: Es taucht einerseits wieder die Zahl 0,125 kWh auf,  diesmal pro Fahrt-km; zum anderen ist die CO2-Emission beim derzeitigen deutschen Strommix von 575 g pro kWh etwa 72 g CO2 /km (vergleiche Norwegen 0 g CO2  und China 1200 g CO2 /kWh) , also weit unter dem von der EU zurzeit angestrebten Flottenverbrauch von 120 g CO2/km.

Wenn wir pro Tag im eignen Wagen nur 24 km statt der bisherigen 36 km führen, entsprechend im Monat 720 km und im Jahr 8.640 km (jetziger Jahresdurchschnitt etwa 12.500 km), dann verbrauchen wir wiederum pro Tag 3 kWh. Diese Zahl kommt uns nun schon bekannt vor: Es ist genau die der Energieaufnahme von 2.600 kcal/Tag – ein wahres ökologisches Maß für Mobilität.

1Deutschland: Verhältnis der Nutzenergie beim Verkehr: 529 PJ (Abkürzung Petajoule =1015 Joule) zur Endenergie: 2.644 PJ  20,0%, Gesamtendenergie: 9.440 PJ, Anteil Verkehr 28%; Primärenergieeinsatz: 14.688 PJ. In Energieverbrauch in Deutschland, Daten 2006.

Tzscheutschler, P.; Nickel, M.; Wernicke, I. (2008) in BWK – Das Energie-Fachmagazin 3-2008, Seite 46-51 Springer-VDI-Verlag

Lebensstil und CO2-Rechner

Bis vor kurzem wurde das CO2-Emissionsprofil, der sogenannte CO2-Fußabdruck (footprint) eines Einzelnen im Wesentlichen mit der Art der gewählten Mobilität und des Energieverbrauchs im Wohnbereich in Verbindung gebracht. Neuerdings ist das Spektrum durch das Kaufverhalten und die Auswahl bei der Ernährung erweitert. Praktisch wird derselbe CO2-Rechner vom Umweltbundesamt, dem WorldWideFund, Greenpeace und dem Bayrischen Landesamt für Umwelt, das wohl als erster den Rechner ins Internet stellte, zur persönlichen Auswertung angeboten. Hierbei kann das persönliche CO2-Profil mit dem Bevölkerungsdurchschnitt verglichen werden. Anreiz soll dabei sein, die einzelnen Posten durch geschicktes Verhalten zu reduzieren oder wenigstens innerhalb des individuellen Budgets so zu kompensieren, dass der Durchschnitt erreicht oder unterschritten wird.
http://uba.klima-aktiv.de/umleitung_uba.html,
http://www.lfu.bayern.de/luft/fachinformationen/co2_rechner/index.htm
http://www.co2-rechner.wwf.de/wwf/?cat=person
http://greenpeace.klima-aktiv.com/

Kommentare an auto.und.co2@googlemail.com