Öko-Energie
Die Sonne ist erste Wahl unter den Erneuerbaren

Auch nachhaltige Energien stehen der Menschheit nicht unbegrenzt zur Verfügung. Ganz gleich, ob Windparks, Sonnenpaneele oder Geothermie – der Mensch entnimmt Energie, die ursprünglich unangetastet blieb. Schweizer Forscher haben nun durchgerechnet, in welchen Größenordnungen die einzelnen Kraftquellen zur Verfügung stehen und wie weit der Mensch sie anzapfen kann, ohne die Grenzen der Belastung zu überschreiten. Ihr Resümee: Die Sonne macht’s.

Hochspannungsleitung Am Anfang steht die Kraft der Sonne (Rudolpho Duba/pixelio.de)

Die Forscher der Abteilung Technologie und Gesellschaft der Eidgenössischen Materialpüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) sehen die Erde als System, dessen Energie im wesentlichen von der Sonne kommt, abgehen von der Tiefenwärme und plantaren Bewegungsenergie. Diese Energieströme seien immer schon von der Erde restlos genutzt, um Teilsysteme wie die Meeresströmungen, die Luftbewegungen, die Flora und die Fauna in Gang zu halten. Der mit Abstand größte Teil der in das System eingebrachten Energie sei Sonneneinstrahlung. Erneuerbare Energien seien, so die Empa-Wissenschaftler, nichts anders die Umwandlungsprodukte dieser Energieströme.

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Störungen sind verkraftbar

Wenn die Menschen diesen Strömen Anteile entzögen, verminderten sie das ursprüngliche zur Verfügung stehende Volumen. Allerdings könne die Erde Störungen dieser Art verkraften, wenn diese bestimmte Kipp-Punkte nicht überschritten. Wenn zum Beispiel Solaranlagen bepflanzte Flächen verschatten, habe das Folgen für die Verdunstung und den Wasserkreislauf. Ähnliches gilt für Windparks, die wie eine Mauer wirken können. Auch für die Ernte der chemisch gebundenen Energie wie sie in Holz, Futtermitteln, Erdölprodukten oder Baumaterialien enthalten ist, gelten die Obergrenzen.

Um diese vielgestaltigen Energien vergleichen zu können, haben die Empa-Forscher sie in elektrische Energieeinheiten umgerechnet. Die Kalkulationen ergaben: 99,96 Prozent der aus dem All auf die Erde eintreffende Energie wird für den Betrieb des Erdsystems und die Nahrungsmittel-Herstellung gebraucht. Nur 0,04 Prozent können als nachhaltige Energien eigesetzt werden. Das ist allerdings mehr als zehnmal so viel wie der aktuelle Energiebedarf der Menschheit.

Die Betrachtung der Umwandlungsverluste bringt die Schweizer zu der Überlegung, dass es letztlich am sinnvollsten sei, zur Energiegewinnung direkt die Sonne zu nutzen. Denn fast alle anderen Energienquellen, also Biomasse, Wind und Wasser seien Derivate der Sonneneinstrahlung. Das gelte auch für die fossilen Energieträger wie Kohle, Erdgas oder Erdöl. Alle Energiegewinnung aus nicht-solaren Quellen sei folglich ein mit Umwandlungsverlusten verbundener Umweg. Die nicht-solaren Energiepotentiale seien um Größenordnungen kleiner als die direkte Nutzung der Solarenergie. Darüber hinaus seien sie zum Teil heute schon übernutzt.

2000-Watt-Gesellschaft

Als Konsequenz schlagen die Empa-Gelehrten vor, alle bereits versiegelten Oberflächen wie Gebäudedächer, Fassaden, Straßen oder Schienenwege mit Solarpaneelen zu belegen. Das würde reichen, um eine sogenannte 2000-Watt-Gesellschaft zu versorgen. Zur Erläuterung: 2000 Watt ist aktuell der ständige, durchschnittliche Energiebedarf weltweit pro Person. Auf den Jahresbedarf umgerechnet ergeben sich 17520 Kilowattstunden. Die Verbräuche sind allerdings regional unterschiedlich. Ein Westeuropäer kommt im Schnitt etwa auf 6 000 Watt, ein Amerikaner auf über 12 000 Watt.

In Westeuropa ergäbe sich so ein Defizit von 4 000 Watt pro Bürger. Diese Fehlmenge, so die Wissenschaftler, müsse man zumindest für eine Übergangszeit aus Solaranlagen, die in Wüsten stehen, importieren. Die Hindernisse, die sich einer solchen ausgedehnten Nutzung der Sonne entgegenstellen, reflektieren das Empa-Team in der vorliegenden Studie nicht. Doch arbeiten die Forscher bereits an einer Fortsetzung ihrer Analyse.

Mehr: Eidgenössische Materialpüfungs- und Forschungsanstalt