Die Menschheit verbraucht mehr Ressourcen als die Erde dauerhaft liefern kann. Zudem produziert der Mensch jährlich Millionen Tonnen Plastik, die als Müll in der Umwelt landen. Dadurch gefährden wir bereits einen Großteil der Ökosysteme, das Klima und die Artenvielfalt. Um die Erde zu entlasten, fordern immer mehr Forscher das Konzept der nachhaltigen Kreislaufwirtschaft. Dabei sollen Materialien möglichst lange genutzt, aufbereitet und wiederverwendet werden, um nicht als Abfall verloren zu gehen. In einer wirklich nachhaltigen Gesellschaft müssen aber nicht nur die Materialflüsse, sondern auch die Energieströme innerhalb der Grenzen bleiben, die unser Heimatplanet uns setzt.
Wie viel Energie kann die Menschheit “abzapfen”?
Eine zentrale Frage lautet demzufolge: Steht global genügend erneuerbare Energie für unser nachhaltiges Wirtschaften zur Verfügung, ohne die planetaren Grenzen zu überschreiten? Das haben Wissenschaftler um Harald Desing von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa untersucht. Dazu betrachteten sie zunächst, wie groß der Anteil an erneuerbaren Energien sein darf, den die Menschen von den natürlichen Energieströmen der Erde abzweigen. Denn die Erde nutzt selbst etwa die Sonnenenergie, um unter anderem die Ozeane, die Atmosphäre und Wälder, aber auch reflektierende Eisflächen damit „in Betrieb zu halten“. Die meisten dieser Teilsysteme wandeln die größtenteils über die Sonneneinstrahlung gelieferte Energie in weitere Energieformen um, zum Beispiel in Wind- und Wasserströmungen oder Biomasseproduktion. Unabhängig von der Nutzung, ob im natürlichen Erdsystem oder der von Menschen erschaffenen Technosphäre, wird die gesamte Energie letztlich wieder ins All abgestrahlt.
Nutzt der Mensch nun die natürlichen Energieströme der Erde mit, reduzieren sich die dem Erdsystem zur Verfügung stehenden Anteile. Solche Störungen kann das Erdsystem nur bis zu einem gewissen Grad ausgleichen. Sind sie zu groß, können sogenannte Kipppunkte überschritten werden. Dadurch kommt es zu schnellen und irreversiblen Veränderungen im Erdsystem, beispielsweise schmelzen die Polkappen, was wiederum den Klimawandel beschleunigt. Um das zu verhindern, darf die Größe der zur Energiegewinnung genutzten Landfläche nicht über der Belastungsgrenze der Erde liegen. Zudem ist entscheidend, auf welche Weise die Fläche genutzt wird: Beispielsweise stört der Bau von Solaranlagen in ehemaligen Waldgebieten unter anderem die Biodiversität, die Verdunstung von Wasser sowie die Rückstrahlung von Wärme ins All. Die gleichen Obergrenzen wie für die solare Nutzung gelten auch für die Nutzung chemischer Energie beispielsweise aus Biomasse.
Um diese Aspekte und Einflussfaktoren untersuchen zu können, hat das Forschungsteam die verschiedenen Potenziale an erneuerbarer Energie in elektrische Energieäquivalente umgerechnet. Dabei legten sie diesen Berechnungen die Wirkungsgrade heute verfügbarer Kraftwerkstechnik zugrunde. Auf diese Weise konnten sie ermitteln, wie viele Energie die Menschheit dem Erdsystem entziehen und für sich nutzen darf und welche erneuerbaren Energien dabei am “sparsamsten” sind.
