01. April 2009

Der vierte Zustandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) aus dem Jahr 2007 zeigt eindrücklich, dass der Mensch den globalen Klimawandel wesentlich mitverantwortet. Ein rasches Auslösen von Massnahmen zur Reduktion der Emissionen ist unabdingbar. Die Energienutzung steht damit im direkten Zusammenhang, und es gilt, für die Schweiz Szenarien für deren Optimierung zu entwickeln. Die Institutionen des ETH-Bereichs verfolgen vor diesem gemeinsamen Hintergrund verschiedene Forschungsansätze, welche auf dieselben Ziele hinarbeiten.

Gebäude der ETH Zürich mit Solarpanels. Foto: ETH Zürich

In Anlehnung an die Szenarien des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) geht der ETH-Bereich davon aus, dass sich die Weltbevölkerung bis ins Jahr 2100 bei 9 bis 10 Milliarden Menschen stabilisiert. Zugleich wird sich die Nutzung von Energiedienstleistungen in den Entwicklungs- und Schwellenländern jener der Industrie-länder annähern. Insbesondere in den Industrieländern sind Energiedienstleistungen daher sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch nachhaltig zu erbringen, was eine intensive Entwicklungsarbeit voraussetzt. Zudem wird es notwendig sein, die Nutzung der begrenzt vorhandenen, fossilen Brennstoffe zu minimieren und auf alternative Energieträger auszuweichen. Die wichtigsten übergeordneten Ziele lauten Versorgungssicherheit, Fact Sheet des ETH-Rats Auf dem Weg zu Energiesystemen von morgen Minimierung der negativen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt sowie volkswirtschaftlicher Nutzen. Daraus ergeben sich Spannungsfelder mit Synergie- und Konfliktpotenzial. Mit der Erforschung neuer Lösungsansätze und Prozesse im Themenkomplex Energie tragen die Institutionen des ETH-Bereichs zur Entwicklung des für die Schweiz notwendigen Know-Hows für eine optimierte Energieversorgung und -nutzung und damit zur Bewältigung der globalen Herausforderung der Klimaerwärmung bei.

Heute beansprucht die Bevölkerung in der Schweiz 6500 Watt an Primärenergiefluss pro Person. Das entspricht rund 9 Tonnen CO2-Emissionen pro Person und Jahr, wenn die investierte Energie für die Bereitstellung der Energieträger mitgerechnet wird. Gerechnet für die Welt insgesamt liegt dieser Wert deutlich tiefer, für Europa aufgrund der Struktur seiner Volkswirtschaft etwas höher. Die globale Zielsetzung von 1 Tonne CO2 pro Person und Jahr bis Ende dieses Jahrhunderts, die in Übereinstimmung mit dem IPCC von der ETH Zürich formuliert wird, bedingt eine wesentliche Reduktion des Primärenergieumsatzes.

Forschen an den Gliedern der Energiekette Energiedienstleistungen werden ausgehend von verschiedenen Primärenergien über verschiedene Umwandlungsschritte bereitgestellt. Aus Sicht der Versorgungssicherheit, des Umwelt- und des Klimaschutzes gilt es, den Verbrauch an fossilen Energieträgern, mineralischen Rohstoffen und nicht-erneuerbaren Ressourcen sowie die Abgabe von Treibhausgasen, Schadstoffen und Abfällen an die Umwelt zu minimieren. Strategien dazu können an beiden Enden der Energiekette ansetzen. Ab der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts sollen die Trends unumkehrbar in folgende Richtungen gehen:

  • Der Primärenergiebedarf für die Schweiz verringert sich um den Faktor 2 bis 3.
  • Der CO2-Ausstoss reduziert sich bis auf eine Tonne pro Person und Jahr.
  • Die Schadstoffemissionen und die Abfälle sind unkritisch für Mensch und Umwelt.
  • Die mit der Energiegewinnung verbundenen Stoffflüsse sind deutlich kleiner als heute, insbesondere werden Stoffkreisläufe geschlossen.

Die Institutionen des ETH-Bereichs erforschen viele Glieder der Energiekette an den Grundlagen und entwickeln Technologien, die nach volkswirtschaftlichen, sozioökonomischen und umweltrelevanten Kriterien nachhaltig sind, und entsprechend an einer Vielzahl von Optionen. Zum Einsatz gelangen Effizienz- und Substitutions- sowie Elemente von Suffizienzstrategien:

  • Verbesserung des Wirkungsgrads der Energienutzung
  • Ersatz fossiler Energieträger durch CO2-freie resp. CO2-arme Energieträger
  • Optimierung der Nachfrage nach Energiedienstleistungen

Schlüsselaufgabe Reduktion des CO2-Ausstosses

Deshalb können verschiedene Wege verfolgt werden. Die «Vision der 2000-Watt-Gesellschaft» lenkt ihre Hauptaufmerksamkeit auf die Absenkung des Energieumsatzes pro Person als Leitgrösse, wobei gleichzeitig die Reduktion der CO2-Emissionen im Auge behalten wird. Schon früh hat das Paul Scherrer Institut (PSI) auf die Wichtigkeit der Formulierung realistischer Zwischenziele bei einer konzertierten Absenkung von Energieumsatz und CO2-Emissionen hingewiesen. Der Weg der «Dekarbonisierung» wiederum betont die Dringlichkeit einer Reduktion der CO2-Emissionen. Hinsichtlich des Energieumsatzes pro Person räumt dieser Pfad einen grösseren Spielraum ein. Am deutlichsten wird dies vom Energy Science Center (ESC) der ETH Zürich mit der Priorisierung des 1-Tonne CO2-Zieles vertreten, das unter Annahme einer Stabilisierung der Weltbevölkerung bei 10 Milliarden Menschen gilt.

Alle Studien verweisen auf die Notwendigkeit, mit Blick auf den globalen Klimaschutz den CO2-Ausstoss signifikant zu senken. Die «Vision der 2000-Watt-Gesellschaft» und das «1 Tonne CO2-pro Person-Ziel» sind als Metaphern aufzufassen. Sie stehen für zwei Pfade, die in den nächsten Jahrzehnten nicht gegensätzlich sind, langfristig jedoch einen unterschiedlichen Fokus haben. Das Klima- und Energieproblem ist zu komplex, um es mit Slogans zu lösen; gefordert sind differenzierte Betrachtungsweisen.