Energie und Klimawandel

Dr. rer. nat. Gerhard Luther

Forschungsstelle Zukunftsenergie, c/o Technische Physik-Bau E26, Universität des Saarlandes

Ziel:

Dauerhafte Behaglichkeit und sonstige Energiedienstleistungen

für alle mit immer weniger fossilem Energieeinsatz

Aktuelle Bezüge :

Lokale Umweltkatastrophen: Jahrhunderthochwasser Elbe 2002 Trockenheiten

Austrocknen des Aralsees Extreme Wetterlagen: Hitzesommer 2003 Extrem Hurrikane 2005 ……

Eigentlich kein unmittelbarer Bezug zum Treibhauseffekt, aber die Wahrnehmung und das Bewusstsein werden geschärft.

Siehe Datei V00a_Hitzesommer2003.ppt

Aktuelle Bezüge : Extreme Wetterlagen:

Hitzesommer 2003

Extrem Hurrikane 2005 ……

Siehe Dateien: V00a_Hitzesommer2003.ppt V00a2_Hurrikan Saison 2005_Schoenwiese..ppt

Energie und Klimawandel

Dr. rer. nat. Gerhard Luther

Forschungsstelle Zukunftsenergie, c/o Technische Physik-Bau E26, Universität des Saarlandes Tel.: 302-2737; e-mail: luther.gerhard@vdi.de

0. Einführung und extended abstract: Einige Fakten zur Klimaproblematik; Energieeinheiten und Größenordnungen

1. Die Energiesituation in Deutschland und in der Welt 1.1 Energieverbrauch in Deutschland 1.2 Energieverbrauch in der Welt 1.3 Wachstum des Energieverbrauches Einflußfaktoren. Bevölkerungswachstum und Wirtschaftsentwicklung 1.4 Vorräte fossiler Energiequellen: Reserven und Ressourcen

2. Klimawandel - Auswirkungen des Einsatzes fossiler Energieträger, 2.1 Unmittelbare Umweltverschmutzung 2.2 Das Klima der Erde: Vielfalt, Ordnung und Komplexität 2.3 Klimawandel 2.4 Internationale Klimapolitik als Antwort auf drohenden Klimawandel

3. Nutzung ewiger Energiequellen Kernfusion und Sonne als Energieressource, Wind- insbesondere offshore; Biomasse; Geothermie

4. Sparsame Nutzung externer Energiequellen Wärmepumpe; Brennstoffzelle; Brennwertkessel; SWK;Wärmetauscher

5. Energiedienstleistungen: Energierelevante Ansprüche an Gebäude u.a. Thermische Behaglichkeit (incl. Frischluft)

Energie und Klimawandel WS 2006/07

Dr. rer. nat. Gerhard Luther

Forschungsstelle Zukunftsenergie (FZE ) c/o Technische Physik,

Universität des Saarlandes Bau E26 , Zimmer 2.03

Telephon: 0049- 0681 - 302-2737;

e-mail: luther.gerhard@vdi.de

luther.gerhard@mx.uni-saarland.de (auch größere Dateien)

homepage mit Link zur Vorlesung: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

Vorlesung: Mittwoch, 15 -17 Uhr, Bau E26, 2.OG., Seminarraum 2.22

Internetseite vorführen !

Energie und Klimawandel

0. Einführung 0.1 Warum interessiert uns das Thema - der große Zusammenhang

0.2 Einige Fakten zur Einführung in die Problematik Energie und Klima

0.3 Aufbau der Vorlesung

0.4 Energie und Treibhausgase

0.5 Energieeinheiten unf Größenordnungen

0.6 Was ist Energie

Energie und Klimawandel

0. Einführung 0.1 Warum interessiert uns das Thema - der große Zusammenhang

Es gab und gibt:

- lokale Umweltverschmutzung (-veränderung)

- globale Umweltprobleme (WEHAB, nicht nur Klima) - endliche und erwartet knappe Ressourcen bei wachsender Bevökerung - eine ungleiche Verteilung und einen großen Nachholbedarf an Lebensstandard

Dies alles hängt in großem Ausmaße mit Energienutzung zusammen.

0.1

Der große globale Zusammenhang

Status und Trends in den Bereichen: - Bevölkerungsentwicklung

- WEHAB ( Water, Energy , Hygiene, Agriculture, Biodiversity)

Bericht des Generalsekretärs Nitin Desai zum World Summit on Sustainable Development,

Johannesburg, 2002

Siehe Datei V00b_WS2002_CriticalTrends .pptGoto->

Siehe Datei V00b_WS2002_CriticalTrends .ppt

IEA: World Energy Outlook 2002, Chap. 13: Energy & Power

1. The Link between Energy use and Poverty2. Access to Electricity3. Biomass Use .

Quelle:IEA_WEO2002_13-Energy&Poverty.pdf

Goto->

Siehe Datei V00c_Energy_and_Poverty.ppt

Optimistische Schlussfolgerung:

Es reicht für alle

Moralische Aufforderung:

Es muss für alle reichen

Energie und Klimawandel

einige Fakten zur Einführung

0.2 Einige Fakten zur Einführung in die Problematik

0.2 Einige Fakten zur Einführung in die Problematik .21 Entwicklung des Weltenergieverbrauchs

.22 Entwicklung der Bevölkerung .23 The Earth's climate system has changed, globally and regionally, with some of these changes being attributable to human activities. 0.231 Belege, dass sich das Klima verändert hat (T, precipitation pattern, sea level) 0.232 The Identification of a human Influence on Climate Change .24 Treibhausgase in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution

.25 Projektionen und Szenarios für das 21. Jahrhundert

.26 Was tun? Erste Ansätze der Internationalen Gemeinschaft

Wichtigste benutzte Literatur für 0.2 :

1. IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Redemanuskript + Bilder

2. IPCC2001_TAR1: Climate Change 2001, The Scientific Basis insbesondere Technical Summary und die jeweils als Quelle oder „Urquelle“ angegebenen Seiten.

Quelle:e.g. /BINE_BE_1: Klima und Energie,1998, Abb3, p.3

Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ)

Nicht erfasst sind:Brennholz, Dung und andere Biomasse(Entwicklungsländer)

0.21

Quelle: UN Report „Global Change - Global Opportunity“, World Summit 2002, Johannesburg, p14

Consumption of all types of energy is growing

__500 [EJ/a]

__400 [EJ/a]

Evolution from 1971 to 2004 of

World Total Primary Energy Supply by Fuel (Mtoe)

*Excludes electricity trade.**Other includes geothermal, solar, wind, heat, etc.

Quelle: IEA 2006, http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2006/key2006.pdf IEA2006_Key-World-EnergyStatistics_82p.pdf

a

Ungebrochenes Wachstum

Wie geht’s weiter? Was kann man tun?

Aktuelle IEA –Prognose aus dem

World Energy Outlook 2006

BQuelle: Vorträge von Claude Mandil auf der CC-Konferenz, Monterrey, Mexico, 2006-10-03 und Skhirat, Morocco, 2006-10-31

Zum Original: http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf

bzw.: http://www.iea.org/textbase/speech/2006/mandil/morocco.pdf

IEA2006_Mandil_Bridging-theEnergygap_Mexico-Monterrey2006-10_speech-ppt.pdf ; IEA2006_Mandil_Situation-energetiqueMondiale_Skhirat_ppt.pdf

__500 [EJ/a]

__750 [EJ/a]( BAU)

Quelle: IEA 2006 http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf Vortrag Mandil, Folie 2

Quelle: IEA 2006 http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf Vortrag Mandil, Folie 1

BAU

Quelle: IEA 2006 http://www.iea.org/Textbase/speech/2006/mandil/Monterrey.pdf Vortrag Mandil, Folie 6

CCS

CCS

CCS

CCS

CCS

CCS

Quelle: IEA 2005 –Mandil: http://www.iea.org/textbase/speech/2005/mandil/coaltrans.pdf IEA2005-Mandil_Coaltrans_WorldCoalConference_ppt.pdf

Quelle:/Heinloth 97, p21/

0.22 Entwicklung der Weltbevölkerung

BQuelle: Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (BiB) : Bevölkerung -FAKTEN – TRENDS – URSACHEN – ERWARTUNGEN (2004), Abb.33, p.74

UN 2002:

Weltbevölkerung wächst noch auf ca. 11 G Menschen

2050: 9 Milliarden

2000: 6 Milliarden

The Earth's climate system has changed,

globally and regionally

, with some these changes being attributable to human activities.

0.23

•The Earth has warmed 0.6± 0.2 [K] since 1860 with the last two decades being the warmest of the last century; •The increase in surface temperatures over the 20th Century for the Northern hemisphere is likely to be greater than that for any other century in the last 1000 years; •Precipitation patterns have changed with an increase in heavy precipitation events in some regions;

•Sea level has risen 10-20 cm since 1900; most non-polar glaciers are retreating; and

the extent and thickness of Arctic sea ice is decreasing in summer;

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

0.231 Das Klima hat sich bereits entsprechend der Erwartungen verändert

Quelle: www.wmo.ch/web/Press/Press670.htm_graph1, erhalten 2002_0128; wmo_climate2001_fig1....jpeg /

Global Mean Temperatures 1860-2001

Erhalten 2005_1221

Aktueller Stand: Oberflächennahe Erdtemperatur

_____2005_1-11

Millennial Northern Hemisphere (NH) Temperature from AD 1000-1999

Source: Mann et al. 1999.

Quelle: IPCC_2000_WatsonSpeech: Fig 1

The 1990s were warmer than at anytime during the last 1000 years

0.232 The Identification of a human Influence on Climate Change

„In the light of new evidence and taking into account the remaining uncertainties, most of the observed warming over the last 50 years is likely to have been due to the

increase greenhouse gas concentrations. “

IPCC 2001: TAR_wg1:

E. The Identification of a human Influence on CC E.8 Synopsis

Quelle: IPCC_2001_TAR_TS: p. 61

Treibhausgase in der Atmosphäre seit

der industriellen Revolution

0.24

Human activities are increasing

the atmospheric concentrations of:

• greenhouse gases that warm the atmosphere

and, in some regions, of

• sulfate aerosols that cool the atmosphere;

Most of the observed warming of the last 50 years is

attributable to human activities

http://cdiac.esd.ORNL.gov/trends/co2/graphics/Sio-mlgr.gif

Berichtsstand:Ende 2000update vom 2001_0813

http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/sio-mlo.htm

http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/graphics/mlo145e_thrudc04.pdf

Berichtsstand:Mitte 2005update vom 2006_0130

Carbon emissions and uptakes since 1800 (Gt C)

180

110

115

265

140Land use change

Fossil emissions

Atmosphere

Oceans

Terrestrial

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_3_Watson

SPM 3

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

Projektionen und Szenarios

für das 21. Jahrhundert-

0.25

Main climate changes

• Higher temperatures - especially on

land

• Sea level rise

• Hydrological cycle more intense

• Changes at regional level

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

0.253

CO2, temperature, precipitation and sea level in the 21.th century

All IPCC projections show that the atmospheric concentration of CO2 will increase significantly during the 21th century in the absence of climate change policies; Climate models project that the Earth will warm 1.4 to 5.8 °C between 1990 and 2100, with most land areas warming more than the global average;

Precipitation will increase globally, with increases and decreases locally, with an increase in heavy precipitation events over most land areas;

Sea level is projected to increase 8-88 cm between 1990 and 2100;

Models project an increase in extreme weather events, e.g. heatwaves, heavy precipitation events, floods, droughts, fires, pest outbreaks, mid-latitude continental summer soil moisture deficits, and increased tropical cyclone peak wind and precipitation intensities.

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 1-Summary

Global mean surface temperature is projected to increase during the 21st century

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 11

Projected surface temperatures for the 21st century would be unheralded in the last 1000 years

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 12

Tens of millions of people are projected to be at risk of being displaced by sea level rise Assuming 1990s Level of Flood Protection

Source: R. Nicholls, Middlesex University in the U.K. Meteorological Office. 1997. Climate Change and Its Impacts: A Global Perspective.

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 18

Projected changes in climate will have

both beneficial and adverse effects on

• water resources,

• agriculture,

•natural ecosystems • human health,

but:

• the larger the changes in climate -

- - the more the adverse effects dominate

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: p 2-Summary

Quelle: „Stern Report“, UK-Government: http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdf

Aus dem „Stern Report“ der UK-Regierung:

Was tun ?

Erste Ansätze der Internationalen Gemeinschaft

0.26

UNITED NATIONS FRAMEWORK CONVENTION ON CLIMATE CHANGE:

UNFCC92: Rio de Janeiro 1992

ARTICLE 2: OBJECTIVE The ultimate objective of this Convention .... is to achieve, .…

stabilization of greenhouse gas concentrations in the atmosphere

at a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system.

Such a level should be achieved within a

time-frame sufficient :

• to allow ecosystems to adapt naturally to climate change.• to ensure that food production is not threatened, and • to enable economic development to proceed in a sustainable manner.

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

Stabilization of the atmospheric concentration of carbon dioxide will require significant emissions reductions

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_WatsonSpeech: Fig 19

COP := Conference of the Parties) - “Klimagipfel”

COP1 1995 Berlin

COP2 1996 Genf

COP3 1997 Kyoto

COP4 1998 Buenos Aires

COP5 1999 Bonn

COP6 2000 Den Haag

COP6b 2001 Bonn

COP7 2001 Marrakesh

COP8 2002 Neu-Delhi

UNFCC : Die Konferenzen der Vertragsstaaten

COP 9 2003 Mailand

COP 10 2004 Buenos Aires

COP 11 2005-12 Montreal

COP 12 2006-11 Nairobi

Weblinks der letzten COP‘s

http://unfccc.int/meetings/cop_11/items/3394.php Programm und Tagesordnung der COP 11, 25. November bis 9. Dezember 2005 http://unfccc.int/meetings/cop_12/items/3754.php Programm und Tagesordnung der COP 12, 6. bis 17. November 2006

http://www.bmu.de/klimaschutz/internationale_klimapolitik/12_klimakonferenz/doc/38051.php 12. Weltklimakonferenz, 6. - 17. November 2006 in Nairobi

Quelle der Links: WikipediaVon „http://de.wikipedia.org/wiki/UN-Klimakonferenz“

COP 3 :

Das Kyoto Protokoll

Übereinkommen:

Die Industrieländer (!!) verpflichten sich,

ihre gemeinsamen Emissionen von insgesamt 6 Treibhausgasen

für den Zeitraum 2008 bis 2012

um mind. 5 % gegenüber 1990 zu reduzieren

Weitere Verpflichtungen der Vertragsparteien:

• Verbesserung der Energieeffizienz in den Volkswirtschaften

• Entwicklung u. Förderung von erneuerbaren Energien und Technologien zum Klimaschutz

• Vermeidung von negative Klimaauswirkungen bei Umsetzung von Maßnahmen

Kyoto- Protokoll

• System zum Emissionshandel

• CDM = Clean Development Mechanism (Mechanismus für umweltverträgliche Zusammenarbeit mit Entwicklungs- ländern)

• JI = Joint Implementation ( Gemeinsame Umsetzung mit anderen Industrieländern)

Kyoto Protokoll: Drei Mechanismen zur Zielereichung:

Stand am 23.09.2004:

• 84 Vertragsstaaten habenunterzeichnet

• 125 Vertragsstaaten haben bereits ratifiziert

44,2 % der auf Industrieländer entfallenen Emissionen erreicht

Grenzwert für In-Kraft-Tretung des Protokolls: 55 %

Urquelle: http://unfccc.int/resource/kpthermo_if.html

Das Kyoto Protocol und seine Schwellen

Quelle: IEA (International Energy Agency)

Quelle: UN Report „Global Change - Global Opportunity“, World Summit 2002, Johannesburg, p16

CO2 emissions continue to grow

Quelle: UN Report „Global Change - Global Opportunity“, World Summit 2002, Johannesburg, p17

Soll:CO2 Sparen

Quelle: UN Report „Global Change - Global Opportunity“, World Summit 2002, Johannesburg, p17

Ist:CO2 Sparer

IPCC Website

http://www.ipcc.ch

Summary for Policymakers (SPM)

Drafted by a team of 59

Approved ‘sentence by sentence’

by WGI plenary (99 Governments and 45 scientists)

14 chapters

881 pages

120 Lead Authors

515 Contributing Authors

4621 References quoted

IPCC: Climate Change 2001- The Scientific Basis

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

Quelle: IPCC-COP6a_Bonn2001_wg1_1_Houghton

Wichtigste SpezialInfos bei : IPCC Data Distribution Centre Gateway http://ipcc-ddc.cru.uea.ac.uk/

Umfassende Information über Climate Change beim IPCC

lokal im Netz

IPCC- homepage: http://www.ipcc.ch/index.html presentations: http://www.ipcc.ch/present/presentations.htm

speeches: http://www.ipcc.ch/press/speech.htm

Präsentation des „Stern Report“ der UK-Regierung am 30.10.2006 in HM Treasury:

Lokal: SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006ppt.pdf SternReview_on-theEconomics-ofClimateChange-CC_2006_ppt_SpeakingNotes.pdf

UrQuelle der Original-Vortragsfolien + SpeakingNotes:http://www.hm-treasury.gov.uk/media/987/6B/Slides_for_Launch.pdfhttp://www.hm-treasury.gov.uk/media/99D/3D/sternreview_speakingnotes.pdf

Goto:V00d_Stern‘sPresentation

Exkurs

Ablage

0. Einführung: Energie und CC im großen Zusammenhang 0.1 Warum interessiert uns das Thema - der große Zusammenhang

0.2 Einige Fakten zur Einführung in die Problematik .21 Entwicklung des Weltenergieverbrauchs

.22 Entwicklung der Bevölkerung .23 The Earth's climate system has changed, globally and regionally, with some of these changes being attributable to human activities. 0.231 Belege, dass sich das Klima verändert hat (T, precipitation pattern, sea level) 0.232 The Identification of a human Influence on Climate Change

.24 Treibhausgase in der Atmosphäre seit der industriellen Revolution

.25 Projektionen und Szenarios für das 21. Jahrhundert

.26 Was tun? Erste Ansätze der Internationalen Gemeinschaft

EKW1: Wdh_3. Stunde

Combined annual land-surface, air and sea-surface temperatures from 1860-2002 relative to 1961-1990 for the globe; the solid curves have sub-decadal time-scale variations smoothed with a binomial filter.(Sources: Climatic Research Unit, University of East Anglia and Hadley Centre, The Met Office)

Global Mean Temperatures 1860-2002

Quelle: www.wmo.ch/web/Press/PressRelease684, erhalten 2003_0227; Speicher: WMO_Rep684_Climate2002_PR.pdf, p.5/

‘98‘02