Kann Technologie das Klima retten?

Wie und unter welchen Bedingungen Forschung und Technik beim Lösen unseres Klimaproblems helfen können

Wenn in der kommenden Woche Politiker aus aller Herren Länder nach Kopenhagen jetten – diskutieren sie dort dann überhaupt über das richtige Problem? Sicher – es geht darum, die Welt vor einer Klimaerwärmung zu bewahren. Aber führt uns das dauernde Setzen neuer CO2-Limits und Emissionszahlen überhaupt dorthin? Isabel Galiana und Christopher Green, Ökonomen an der McGill University im kanadischen Montreal, argumentieren in einem Nature-Artikel, dass das längst nicht mehr genügt.

Eigentlich müsse es in Kopenhagen darum gehen, die technologischen Herausforderungen des Klimaproblems zu meistern. Wer die Kohlendioxid-Emissionen weltweit bis 2100 um 80 Prozent senken, dabei aber ein Wirtschaftswachstum von 2,2 Prozent erhalten will, der müsse zwei Aufgaben lösen: Zum einen muss die Energieintensität der Wirtschaft auf ein Drittel des Wertes im Jahre 2000 sinken. Zum anderen muss bis dahin dreimal mehr Energie ohne Kohlendioxidausstoß erzeugt werden als die gesamte Welt ebenfalls im Jahr 2000 verbraucht hat.

Extrapoliert man nun aus der Vergangenheit, dann weist nichts darauf hin, dass diese Werte erreichbar sind. Zwar sank die Energieintensität in den letzten Jahren um etwa 1,4 Prozent pro Jahr, doch insgesamt ergab sich noch immer ein Anstieg der globalen Emissionen um 1 Prozent. Will man die G8-Ziele erreichen, braucht man ab, und zwar vierzig Jahre lang, eine jährliche Verringerung der Energieintensität um das Dreifache des heutigen Werts.

Der CO2-Preis

Das, so diskutieren Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature, sei sicher nicht ganz unbegründet, ist aber nur im Rahmen einer technologischen Revolution erreichbar. Von der jedoch heute noch nichts zu sehen ist. Wie lässt sich eine solche Revolution herbeiführen? Mit einer Menge Geld, meinen Galiana und Green, nämlich mit 100 Milliarden US-Dollar, jährlich und für den Rest dieses Jahrhunderts, und zwar als Investitionen in Forschung und Entwicklung. Wo soll das Geld herkommen?

Die Forscher schlagen vor, dass man sich von politisch gesetzten Emissionszielen verabschiedet. Stattdessen kostet ab sofort jede Tonne emittierten Kohlendioxids sparsame fünf Dollar – das ergäbe globale Einnahmen von 150 Milliarden Dollar pro Jahr. Der CO2-Preis sollte allerdings allmählich steigen, sich alle zehn Jahre ungefähr verdoppeln. Die Einnahmen, darauf legen die Forscher Wert, sollten von politisch unabhängigen Entitäten verwaltet werden. Staaten, die nicht selbst in Forschung und Entwicklung investieren wollen, könnten damit die Entwicklungsergebnisse anderer Staaten kaufen.

Gert Jan Kramer und Martin Haigh (beide arbeiten für Shell) analysieren in ihrem Stück, wie schnell die Menschheit überhaupt in der Lage wäre, in größerem Umfang neue Technologien zur Energiegewinnung einzusetzen. Ihr Fazit: Einen wirklich schnellen Weg gibt es nicht. Im zwanzigsten Jahrhundert hat es etwa dreißig Jahre gedauert, bis eine Technologie von ihren wissenschaftlichen Anfängen über ein exponentielles Wachstum zu einem gewissen Reifegrad gelangt ist. Diesen Reifegrad definieren die Forscher bei einem Prozent der Welt-Energieerzeugung.

Danach zeigten alle Technologien ein lineares Wachstum, bis sie ihren endgültigen Marktanteil erreichten. Überraschenderweise macht hier keine der uns vorliegenden Technologien eine Ausnahme. Die Wissenschaftler nennen das die "Gesetze der Energie-Technologie-Anwendung". Nun könnte die Politik versucht sein, vor allem die drei ersten Dekaden auf vielleicht zehn Jahre abzukürzen – allerdings dürfte das dort vorliegende exponentielle Wachstum nur schwer zu übertreffen sein, meinen die Forscher.

Die Wachstumskurve einer neuen Technologie

Das liege zum einen daran, dass hier das "Learning by doing" überwiege – und das benötige in der Industrie nun einmal Zeit. In der Geschichte dauerte es meist etwa drei Jahre, ein Demonstrations-Kraftwerk zu errichten. Dessen Startphase brauchte etwa ein Jahr, und nach weiteren drei bis fünf Jahren mit Rückschlägen und Problemen war man dann so weit, von befriedigendem Betrieb zu sprechen. Man braucht also etwa eine Dekade, um zu dem Punkt zu kommen, das erste kommerzielle Kraftwerk mit dieser Technologie zu bauen – und für das nächste Dutzend veranschlagt man eine weitere Dekade. An der Einführung der Windenergie lässt sich dieser Prozess sehr schön verfolgen: Mit den in den heute teilweise wieder eingemotteten Testinstallationen der 80-er verfügbaren Turbinen und Rotoren hätte man unmöglich die Energiemengen erzeugen können, die heute Stand der Technik sind.

Zum anderen jedoch ist die Einführung einer neuen Technik weniger eine Frage des Geldes, sondern eher ein Problem der industriellen Kapazität. Die Forscher schätzen, dass es etwa 100 bis 200 Millionen US-Dollar kostet, eine Technologie mit einer Kapazität von 1000 Terajoule pro Jahr marktfähig zu machen. Sie zum oben definierten Reifezustand zu entwickeln, kostet einige Hundert Milliarden Dollar. Es ist aber schlichtweg nicht möglich, in einer 30-Milliarden-Dollar-Industrie wie der heutigen Solarbranche mal eben eine Billion Dollar auszugeben, da fehlt es einfach an der nötigen Kapazität.

Dass die Wachstumskurve einer neuen Technologie relativ schnell abflacht, liegt, glauben Kramer und Haigh, vor allem an den Bedingungen in der Energiebranche. Deren Bestandteile haben Lebenszeiten von 25 bis 50 Jahren. Das heißt, dass nur zwei bis vier Prozent der Erzeugungskapazität pro Jahr zu ersetzen sind. Diese Austauschraten sind auch nur schwer zu erhöhen – die Industrie lässt sich davon erst überzeugen, wenn Betriebs- und Kapitalkosten der alten Technik substanziell über denen des Nachfolgers liegen. Lässt sich der Einsatz neuer Technologien trotzdem substanziell beschleunigen?

Hier ist dann doch die Politik gefragt, und zwar mit Maßnahmen, die sich an der Marktreife einer Entwicklung orientieren. Im Forschungsstadium etwa sollte direkte Unterstützung für R&D- und Pilotprojekte am effizientesten funktionieren. Erreicht eine Technik Einsatzreife, kann man ihre Durchsetzung eher mit Markteingriffen steuern – mit besonderen regulatorischen Bedingungen oder auch direkt via Besteuerung, um die Differenz zwischen Energiekosten und Marktpreis zu decken. Diese Regulatorien müssten jedoch technologiespezifisch sein – etwa mit unterschiedlichen Einspeisevergütungen für Solar- und Windenergie. Nur so könne Solarenergie tatsächlich auch mit Windenergie konkurrieren.

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