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Wir haben immer noch keine Ahnung, wie wir mehr als ein Viertel der Energieemissionen eliminieren können
David McNew | Getty
Klimadiskussionen konzentrieren sich typischerweise auf die Notwendigkeit, Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen durch Technologien wie Windturbinen und Solarmodule zu ersetzen.
Aber ein neues Papier in Wissenschaft erinnert eindringlich daran, dass es immer noch große Teile des globalen Energiesystems gibt, in denen wir einfach keine erschwinglichen Möglichkeiten haben, die Treibhausgasemissionen zu stoppen.
Flugreisen, Ferntransport und Schifffahrt, Stahl- und Zementherstellung sowie übrige Teile des Energiesektors machen 27 Prozent der weltweiten Emissionen aus dem Energie- und Industriesektor aus. Und die Autoren sagen, dass wir viel mehr Forschung, Innovation und strategische Koordination brauchen, um diese Quellen zu bereinigen.
Wenn wir unsere Klimaziele wirklich ehrgeizig erreichen wollen, müssen wir diese schwierigen Sektoren jetzt angehen, sagt der Hauptautor des Papiers, Steven Davis, ein Erdsystemwissenschaftler an der University of California, Irvine. (Zu den mehr als 30 prominenten Koautoren gehören Sally Benson von Stanford, Ken Caldeira von der Carnegie Institution, Nathan Lewis vom California Institute of Technology sowie Jessika Trancik und Yet-Ming Chiang vom MIT.)
Luftfahrt, Spedition und Schifffahrt
Die sinkenden Kosten und die verbesserte Leistung von Lithium-Ionen-Batterien und Wasserstoff-Brennstoffzellen haben es möglich gemacht, mit der Reinigung großer Teile der Transportindustrie zu beginnen, darunter Autos, leichte Nutzfahrzeuge und Kurzstrecken-Sattelschlepper.
~6 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen
Beiträge aus der Luftfahrt sowie dem Fernverkehr und der Schifffahrt.
Doch Batterien und Brennstoffzellen sind für den Fern- und Schiffsverkehr sowie den Großteil des Flugverkehrs noch zu schwer und zu teuer. Für diese, schlussfolgern die Autoren, werden flüssige Brennstoffe angesichts der Energiemenge, die in ein bestimmtes Gewicht und Volumen gepackt werden kann, wahrscheinlich die bevorzugte Energiequelle bleiben.
Die Forscher untersuchen eine Reihe von Lösungen, darunter Wasserstoff- oder Ammoniakkraftstoffe, fortschrittliche Biokraftstoffe, synthetische Kraftstoffe und Solarkraftstoffe, die aus sogenannten künstlichen Blättern hergestellt werden (siehe Der Wettlauf um die Erfindung des künstlichen Blattes). Aber nichts davon kann auch nur annähernd so kostengünstig erzeugt werden wie eine Standard-Gallone Benzin oder Diesel.
Die Forscher merken an, dass dieser Bereich eine besondere Priorität in den Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen erfordern könnte. Solche Technologien könnten auch eine Form der langfristigen Energiespeicherung für erneuerbare Quellen wie Sonne und Wind darstellen und auch im Stromsektor ein entscheidendes fehlendes Stück liefern.
Zement und Stahl
Auch die Herstellung von zwei der weltweit am häufigsten verwendeten Baumaterialien, Stahl und Zement, erzeugt beträchtliches Kohlendioxid. Kohlenstoff wird verwendet, um Eisenerz bei der Herstellung von Stahl zu reduzieren, während bei der Zementherstellung Kalziumkarbonat durch hohe Hitze zersetzt wird, was ebenfalls Emissionen erzeugt.
~9 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen
Beiträge aus der Zement- und Stahlproduktion.
In beiden Fällen könnte diese Verschmutzung reduziert werden, indem Systeme hinzugefügt werden, die Kohlenstoff einfangen, bevor er aus den Pflanzen freigesetzt wird, sowie durch eine vollständige Umstellung auf andere Praktiken. Die Reinigung von Zement zum Beispiel kann den Wechsel zu neuen Materialien erfordern, die tatsächlich Kohlendioxid einfangen und binden können (siehe Was ist mit grünem Beton passiert? ).
Aber auch hier stellt sich die Frage nach den Kosten. Ein Großteil der weltweiten Produktion von Stahl und Zement tritt in armen Teilen der Welt auf, wo es besonders schwierig ist, teure Upgrades oder Überholungen von Altanlagen zu rechtfertigen, die normalerweise jahrzehntelang betrieben werden können.
Lastfolgestrom
Erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne liefern einen wachsenden Anteil an Strom, aber die entscheidende Herausforderung bestand darin, dass die Stromerzeugung abstürzt, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Der Betrieb eines zuverlässigen Netzes erfordert daher, sich auf andere Kraftwerke zu stützen, die die Produktion schnell hoch- und herunterfahren können, um die Nachfrage zu befriedigen, eine Lastfolgeaufgabe, die zunehmend kohlenstoffausstoßenden Erdgaskraftwerken zufällt.
Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Bewältigung dieser Herausforderung ohne zusätzliche Treibhausgasemissionen bessere CO2-Abscheidungssysteme, flexiblere Kernkraftwerke, billigere Formen der Energiespeicherung in großem Maßstab und verschiedene Instrumente und Anreize erfordert, die Anwohner und Unternehmen dazu ermutigen können, ihren Stromverbrauch zeitlich zu verschieben der Spitzenproduktion.
~12 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen
Beiträge von u201cload-followingu201d Strom
Bemerkenswerterweise untersuchte das Papier nur die Teile der Energie- und Industriesysteme, in denen es heute an erschwinglichen Werkzeugen mangelt, um die Treibhausgasverschmutzung zu beseitigen. Neben anderen Herausforderungen muss die Welt auch Wege finden, um die Emissionen aus Landwirtschaft und Landnutzungsänderungen wie Entwaldung deutlich zu reduzieren. Und natürlich müssen wir damit beginnen, die uns zur Verfügung stehenden Technologien zu erweitern, um den Stromsektor viel schneller zu sanieren (siehe Bei diesem Tempo wird es fast 400 Jahre dauern, um das Energiesystem umzugestalten).