Problemfall: Treibhausgaseffekt

 

Schwerpunktthema der letzten Jahren im Umweltschutzbereich war neben der Ozonproblematik und der Diskussion um den Atomausstieg vor allem der vom Menschen verursachte zusätzliche Treibhausgaseffekt und seine Auswirkungen auf unser Klima.

Der Treibhausgaseffekt läßt sich folgendermaßen erklären: Die Sonnenstrahlen, die hauptsächlich im kurzwelligen, sichtbaren Wellenbereich liegen, passieren die Erdatmosphäre ohne größere Absorption. Die durch die Sonnenstrahlung erwärmte Erdoberfläche gibt Wärmestrahlen ab, die längerwellig sind. Diese werden in der Atmosphäre teilweise von Spurengasen absorbiert und wieder auf die Erdoberfläche reflektiert. Die zugefügte Menge an Energie zur Erdoberfläche muß mit der abgeführten Energiemenge im Einklang stehen. Um dieses energetische Gleichgewicht zu erhalten, ist die Temperatur der Erdoberfläche höher als im Falle der Abwesenheit von Treibhausgasen. Dieser natürliche Treibhausgaseffekt führt dazu, daß nicht eine globale Mitteltemperatur von -18 °C sondern von +15 °C auf der Erde vorzufinden ist. Ausgelöst wird dieser Effekt im wesentlichen von den Atmosphärenbestandteilen Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (Dickstickstoff, N2O) und Ozon (O3) in ihrer natürlichen Konzentration.

Abbildung: Schematische Darstellung des Treibhausgaseffekts

Aufgrund des vom Menschen verursachten starken Anstiegs der Treibhausgas-Emissionen und der dadurch vorhandenen höheren Konzentration dieser Gase in der Atmosphäre (siehe Tabelle) wird ein zusätzlicher vom Menschen verursachter (anthropogener) Treibhausgaseffekt erzielt.

 

Kohlendioxyd CO2

Methan CH4

Lachgas N2O

Fluorkohlenwasserstoffe CHF3 u.a.

perfluorierte Fluorkohlenwasserstoffe CF4 u.a.

Schwefelhexafluorid SF6

Verweildauer in der Atmosphäre, in Jahren

50-200

9 – 15

120

264

50 000

3 200

Treibhauswirksamkeit (Global Warming Potential GWP)

1

21

310

11 700

6 500

23 900

Konzentration in der Atmosphäre 1994

358 ppm

1720 ppb

312 ppb

k.A.

72 ppt

3-4 ppt

Zunahme der Konzentration seit Beginn der Industrialisierung

28 %

146 %

13 %

k.A.

von 0 ppt auf 72 ppt

von 0 ppt auf 3-4 ppt

ppm: parts per Million = 1 Teil pro 1 Million Teile
ppb: parts per billion = 1 Teil pro 1 Milliarde Teile
ppt: parts per trillion = 1 Teil pro 1 Billion Teile

 

Von vielen Wissenschaftlern wird deshalb eine Erhöhung der Jahresdurchschnitts-temperatur um 3 °C innerhalb der nächsten 100 Jahre für möglich gehalten. Die daraus resultierenden Klimaveränderungen könnten dramatische Folgen annehmen.

 

Abbildung: Schematische Darstellung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre

Kohlendioxid (CO2) ist in Bezug auf den anthropogenen Treibhauseffekt das wichtigste Spurengas. Über die Hälfte des anthropogenen Treibhauseffektes werden ihm zugerechnet. Rund 98 % der CO2-Emissionen in der Bundesrepublik Deutschland werden durch energetische Aktivitäten erzeugt.

 

Im Kyoto-Protokoll hat sich die Bundesrepublik Deutschland verpflichtet die Emissionen klimarelevanter Gase bis zum Jahre 2010 um 21 % gegenüber den Emissionen von 1990 zu reduzieren.
Eine Möglichkeit der CO2-Minderung stellt die Nutzung der gekoppelten Strom- und Wärmebereitstellung durch Blockheizkraftwerke (BHKW) dar.

Bereits im Bericht „Mehr Zukunft für die Erde“ (1995) der Enquete-Kommission „Schutz der Erdatmosphäre“ wird die Bedeutung der rationellen Energiewandlung für den Klimaschutz hervorgehoben. In der öffentlichen Diskussion spielt die Kraft-Wärme-Kopplung jedoch nur eine untergeordnete Rolle, obwohl sie eine CO2-Minderungsstrategie darstellt, welche – im Gegensatz zu den regenerativen Energiequellen – bereits kurz- und mittelfristig die Emissionen klimarelevanter Spurengase deutlich reduzieren kann.

 

Ein weiteres Problem, welches spätestens seit dem Bericht des „Club of Rome“ in die Öffentlichkeit gerückt wurde, stellt die Endlichkeit der fossilen Energieressourcen dar. Auch wenn aufgrund der Suche nach neuen Bodenschätze und durch die Weiterentwicklung der Fördertechnologie die erschließbaren Energieressourcen in den letzten Jahren zugenommen haben, werden die konventionellen Reserven im Erdgas- und Erdölbereich nur noch einige Jahrzehnte ausreichen. Insbesondere gilt dies, wenn man den weltweiten Zuwachs des Energieverbrauchs berücksichtigt. Lediglich die Kohlevorräte werden wahrscheinlich noch einige Jahrhunderte reichen. Bei einer stärkeren Nutzung dieser Energiequelle würde sich aber aufgrund der spezifisch höheren CO2-Emissionen der Kohle eine Verschärfung des Treibhausgaseffektes ergeben.

Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt