Krausmann | Toblacher Gespräche | 02. Oktober 2009
Toblacher Gespräche02. Oktober 2009
Am Beginn des Zweiten Solarzeitalters
Über Aufstieg und Niedergang der fossilen Epoche
Fridolin Krausmann
Krausmann | Toblacher Gespräche | 02. Oktober 2009
Socio-economic system
Gesellschaftlicher Stoffwechsel
Natürliche Ressourcen
Abfälle und Emissionen
Umweltprobleme•Landwirtschaft•Bergbau•Knappheit•Übernutzung
Umweltprobleme•Treibhausgase•Toxische Substanzen•Abfall entsorgung•Abwasser
Gesellschaft
Natürliche Umwelt
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elektromagnetischeStrahlung
Photosynthese
Brennstoffthermische
Energie
Arbeitmechanische
Energie.
Tieremetabolische
energie
Menschenmetabolische
Energie
Acker
Arbeitmechanische
Energie
WeideWaldErwärmung der Atmosphäre
Windmechanische
Energie
Wasserkraftmechanische
Energie
SonneDas solare Energiesystem agrarischer Gesellschaften:
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2006
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Das kontrollierte Solarenergiesystem agrarischer Gesellschaften
• Biomasse stellt mehr als 98% des Energieaufkommens
– Landw. Biomasse für Nahrung
– Futter für Zugtiere
– Brennholz für Raumwärme, Nahrungszubereitung und gewerbliche Prozesse
– Wasser-/Windenergie und Kohle sind mengenmäßig nur von untergeordneter Bedeutung
• Verfügbare Fläche und Landnutzung bestimmen die mögliche Energiemenge.
Österreich: Energie und Landnutzung um 1800
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Primärenergie
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Nahrung f. Menschen
Futter für Arbeitstiere
Brennholz für Haushalte Und Gewerbe
Biomasse materiell genutzt
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Das kontrollierte Solarenergiesystem
Landw. Bevölkerung
Landnutzung
Photosynthese
Menschl. ArbeitBiomasse
Fossile Energie
Energieflüsse
Nicht-landw.Bevölkerung
Produktion
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Landwirtschaft: Quelle gesellschaftlich nutzbarer Energie
Photosynthese
1 GJ Arbeit* etc. 4-7 GJ Nahrung
Landwirtschaft
*Primärenergieäquivalent von Arbeit
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Die Grenzen des solaren Energiesystems
• Nutzung erneuerbarer Flüsse von Energie: Voraussetzung für ökologische Nachhaltigkeit.
• Die Aufrechterhaltung der Bodenfruchtbarkeit als zentrales Nachhaltigkeitsproblem.
• Wachstum ist begrenzt: Abnehmender Grenzertrag.
• Transport ist begrenzt: Landtransport ist mit hohen Energiekosten verbunden.
• Urbanisierung und räumliche Ausdifferenzierung sind begrenzt.
Kasimir Geibel, 1896
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Kohle Eisen
DampfschiffEisenbahn
Bergbau
GebläsePumpeDampf-
maschine
Kohle: Die erste Energietransition
• Ab 1700 setzt sich in England die Nutzung von Kohle durch.
• Technologiekomplex aus Kohle, Dampfmaschine, Eisen & Stahl, Eisenbahn.
• Die erste Energietransition: Der Anteil von Biomasse am Energieumsatz sinkt.
• Kohle hebt Wachstumsschranken auf. -
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Verbrauch von Kohle [kg/Kopf/Jahr] im 19. Jahrhundert
Quelle: Mitchell 2003
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Andere
Öl und Gas
Kohle
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Energieverbrauch in Wien 1800-2000
Kohle
Biomasse
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Kohle: Der „unterirdische Wald“
Archie Rhys Griffith:Coal mining, 1928
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²Kohleverbrauch als virtuelle Waldfläche
Fläche Großbritannien
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Annäherung an die Grenzen:Landwirtschaft als Flaschenhals für Wachstum
• Die Landwirtschaft erhält kaum energetische Subventionen aus dem Kohle basierten Energiesystem – aber:
• Urbanisierung und Bevölkerungswachstum: Verdoppelung der Bevölkerung.
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Annäherung an die Grenzen: Ertragssteigerung durch Optimierung
• Biologische Innovationen (neue Kulturpflanzen, mehr Vieh, mehr Dünger) ermöglichen eine Steigerung der Nahrungsproduktion.
• In England waren die Potentiale weitgehend ausgereizt: stagnierende Erträge
Getreide Ertrag
England
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“Flächenimport” nach England
Die Importabhängigkeit der Nahrungsversorgung erreicht in England um 1900 über 50%.
England nutzt um 1900 mehr Ackerflächen in Übersee als auf eigenen Territorium.
US Exporte basieren auf einer nicht-nachhaltigen Bodennutzung
Produktion pro Kopf
Importe pro Kopf
Getreide: Produktion und Import1830 bis 1900
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Erdöl: Die zweite Energietransition
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Kohle
Öl und Erdgas
Energieverbrauch in den USA 1870-2005• Erdölboom beginnt ab 1900 in
den USA.
• Zweite Energietransition: Erdöl löst Kohle als Schlüssel-ressource ab.
• Technologiekomplex: Erdöl-Verbrennungsmotor-KFZ-Petrochemie-Elektrifizierung.
• Massenproduktion und Massenkonsum: Material/Energieumsatz der Haushalte steigt.
• Synchronisierung der Entwicklung in den Industrieländern.
Quelle: Gierlinger 2009
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Steigender pro Kopf Verbrauch: Elektrifizierung und Motorisierung
Stromverbrauch pro Kopf Kraftfahrzeugbestand
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Quelle: Mitchell 2003
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Fossilenergie und die Industrialisierung der Landwirtschaft
• Die Industrialisierung der Landwirtschaft schließt den Prozess der Entkoppelung von Energie und Fläche ab:
• Mechanisierung: Substitution und Anstieg der installierten Leistung pro Flächeneinheit.
• Agrochemie: Überwindung der Nährstoffschranken. Nutzvieh verliert seine Bedeutung im Nährstoff-management.
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Traktoren
Zugvieh
Menschliche Arbeit
Fossilenergie und die Industrialisierung der Landwirtschaft
Mechanisierung der Landwirtschaft: Installierte Leistung (Österreich)
• Die Industrialisierung der Landwirtschaft schließt den Prozess der Entkoppelung von Energie und Fläche ab:
• Mechanisierung: Substitution und Anstieg der installierten Leistung pro Flächeneinheit.
• Agrochemie: Überwindung der Nährstoffschranken. Nutzvieh verliert seine Bedeutung im Nährstoff-management.
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Fossilenergie und die Industrialisierung der Landwirtschaft
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Kunstdünger
N-Fixierung
Stickstoff Input in die Landwirtschaft• Die Industrialisierung der
Landwirtschaft schließt den Prozess der Entkoppelung von Energie und Fläche ab:
• Mechanisierung: Substitution und Anstieg der installierten Leistung pro Flächeneinheit.
• Agrochemie: Überwindung der Nährstoffschranken. Nutzvieh verliert seine Bedeutung im Nährstoff-management.
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Nahrungsproduktion steigt schneller als Bevölkerung: Österreich 1830-2000
Bevölkerung
Essbare Biomasse (Bevölkerungsäquivalent)
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Die Transformation der Landwirtschaft:Von Energiebereitstellung….
Photosynthese
1 GJ Arbeit* 4-7 GJ Nahrung
Landwirtschaft
*Primärenergieäquivalent von Arbeit
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Photosynthese
0,1 GJ Arbeit*
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30-35 GJ Fossile
Landwirtschaft
Die Transformation der Landwirtschaft:….zu einer Senke von Energie
* Primärenergieäquivalent von Arbeit
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Das kontrollierte Solarenergiesystem
Landwirt.Bevölkerung
Landnutzung
Nicht-Landw.Bevölkerung
Produktion
Photosynthese
ArbeitBiomasse
Fossile Energie
Energieflüsse
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Das fossile Energiesystem
Landw.Bevölkerung
Landnutzung
Urban-industr. Bevölkerung
Produktion
Photosynthese
Fossile Energ.
ArbeitBiomasse
Fossile Energie
Energieflüsse
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Steigender pro Kopf Verbrauch und Stabilisierung:Energieverbrauch Österreich und UK, 1900-2000
Energie
Material
Ölpreisschocks 1973, 1979
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Österreich
Vereinigtes Königreich
Ölpreisschocks 1973, 1979
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f/Ja
hr]
Globaler Energie- und Materialverbrauch pro Kopf, 1900 bis 2005
Energie
Material
Ölpreisschocks 1973, 1979
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Globaler Ressourcenverbrauchabsolut, 1900 bis 2005: ungebremstes Wachstum
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[bill
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Construction minerals
Ores and industrial minerals
Fossil energy carriers
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Hydro/Nuclear/Geoth.
Natural Gas
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Agrargesellschaften Industriegesellschaft
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Herausforderungen:Hoher Ressourcenverbrauch der Industrieländer
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Biologicalproductivity
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Zurück zum solaren Energiesystem?
EnergieverbrauchÖsterreich 2000
EnergieverbrauchEngland 2000
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Energieertrgagin Agrargesellschaften
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Herausforderung:Globale Ungleichheit und Wachstum
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Least Developed Industrializing Industrial
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Mineralien
FossileEnergieträger
Biomasse
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Schlussgedanken:
• Der Ressourcenverbrauch in den Industrieländern muss sinken; Entkoppelung von Wachstum und Ressourcenverbrauch in Ländern des Südens.
• Technologie allein ist vermutlich zu wenig; es wird tiefgreifender gesellschaftlicher Veränderungen bedürfen.
• Food First: Biomasse ist zuerst Nahrung. Die Weltbevölkerung wird bis 2050 auf über 9 Milliarden Menschen wachsen und bereits jetzt eignet sich die Menschheit 30% der verfügbaren Biomasse an. Das globale Potential für Bioenergie wird auf max. 100 EJ (20% des aktuellen Energie Verbrauchs) geschätzt.
• Biomasse ist, wie viele andere erneuerbare Ressourcen, eine regionale Ressource. Die umsichtige und nachhaltige Nutzung von Biomasse braucht aber auch eine globale Perspektive.
Krausmann | Toblacher Gespräche | 02. Oktober 2009
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit