Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit - WBGU

48 3 Technologien und nachhaltige Potenziale
Kasten 3.1-1
Potenzial-Definitionen
Zur Diskussion der Potenziale verschiedener Energieträger
werden meist folgende Begriffe zugrundegelegt: theoretisches
Potenzial, technisches Potenzial und wirtschaftliches
Potenzial. Der Beirat sieht die Notwendigkeit, zudem
die Begriffe des Wandlungspotenzials und des nachhaltig
nutzbaren Potenzials einzuführen. Im Rahmen dieses Gutachtens
werden dabei folgende Definitionen unterschieden:
Theoretisches Potenzial
Das theoretische Potenzial bezeichnet die physikalische
Obergrenze der aus einer bestimmten Quelle zur Verfügung
stehenden Energie. Im Fall der Sonnenenergie wäre
dies die gesamte, auf die jeweils betrachtete Fläche einfallende
solare Strahlung. Dieses Potenzial berücksichtigt also
insbesondere keine Flächennutzungseinschränkungen. Die
Wirkungsgrade der Konversionstechnologien bleiben
unberücksichtigt.
Wandlungspotenzial
Das Wandlungspotenzial ist technologiespezifisch definiert
und leitet sich über den Jahreswirkungsgrad der jeweiligen
Umwandlungstechnologie aus dem theoretischen Potenzial
ab. Das Wandlungspotenzial ist somit kein scharf definierter
Wert, weil der Wirkungsgrad einer Technologie vom
technischen Fortschritt abhängt.
Technisches Potenzial
Das technische Potenzial leitet sich aus dem Wandlungspotenzial
ab, indem zusätzlich Einschränkungen bzgl. der für
die Energiegewinnung realistischerweise zur Verfügung
stehenden Flächen berücksichtigt werden. Die bei der Flächenauswahl
zugrundegelegten Kriterien werden in der
Literatur nicht einheitlich gehandhabt.Technische, strukturelle
und ökologische Restriktionen sowie gesetzliche Vorgaben
werden teilweise hierbei berücksichtigt. Die Höhe
des technischen Potenzials der verschiedenen Energiequellen
ist demnach ebenfalls kein scharf definierter Wert, sondern
von zahlreichen Randbedingungen und Annahmen
abhängig.
Die Summe aus Reserven und Ressourcen wird als
Gesamtressource bezeichnet. Aus Ressourcen können
Reserven werden, z. B. wenn der Preis für Brennstoffe
steigt oder die Förderkosten durch technischen
Fortschritt sinken. Weitere Vorkommen können
bei technologischem Fortschritt langfristig
zumindest teilweise in die Kategorie Ressourcen eingeordnet
werden und damit die Gesamtressource
vergrößern. Die Unterscheidung zwischen Ressourcen
und weiteren Vorkommen ist wesentlich
weniger scharf als diejenige zwischen Reserven und
Ressourcen (UNDP et al., 2000).
Der kumulierte globale Energieeinsatz betrug
von 1860–1998 13.500 EJ (UNDP et al., 2000). In den
heutigen Reserven ist ein Wert von mindestens
gleicher Größenordnung gespeichert (Tab. 3.2-1).
Betrachtet man zusätzlich die als Ressourcen klassifizierten
Lagerstätten, dann verzwanzigfacht sich das
Wirtschaftliches Potenzial
Dieses Potenzial bezeichnet den unter den ökonomischen
Rahmenbedingungen (zu einem bestimmten Zeitpunkt)
wirtschaftlich nutzbaren Anteil des technischen Potenzials.
Für Biomasse werden hierunter beispielsweise jene Mengen
verstanden, die in Konkurrenz mit anderen Produkten
und Landnutzungen wirtschaftlich erschließbar sind. Die
ökonomischen Rahmenbedingungen sind insbesondere
durch politische Maßnahmen deutlich beeinflussbar.
Nachhaltig nutzbares Potenzial
Dieses Potenzial einer Energiequelle berücksichtigt alle
Dimensionen der Nachhaltigkeit. Hierzu müssen in der
Regel verschiedene ökologische und sozioökonomische
Aspekte gegeneinander abgewogen und bewertet werden.
Die Abgrenzung des nachhaltig nutzbaren Potenzials ist
unscharf, da je nach Autor auch beim technischen oder
wirtschaftlichen Potenzial bereits ökologische Aspekte
berücksichtigt werden. Der Beirat entwirft einen exemplarischen
Transformationspfad des globalen Energiesystems
(Kap. 4) auf der Basis der nachhaltig nutzbaren Potenziale,
deren Aktivierung innerhalb gegebener Zeit als realistisch
eingeschätzt wird.
Im Kapitel 3.2 werden die Potenziale der Energieträger
und -quellen unter einem globalen Blickwinkel untersucht
und diskutiert. Insbesondere wurden für dieses Gutachten
globale Karten des Wandlungspotenzials für folgende Technologien
berechnet:
• photovoltaische Module (ohne optische Konzentration);
• solarthermische Kraftwerke;
• Solarkollektoren zur Wärmeerzeugung;
• Windenergiekonverter.
Auf Basis dieser Karten kann die räumliche Verteilung der
prinzipiell gewinnbaren technisch nutzbaren Energie abgeschätzt
werden. Die Berechnung wurde in einem globalen
Raster mit einer Auflösung von 0,5 ° geographischer Länge
und Breite durchgeführt. Die resultierenden Potenziale
werden als mittlere Leistungsdichte pro Bodenfläche oder
pro geneigter Modul-/Konverterfläche angegeben, so dass
sie immer die Dimension „Leistung pro Fläche“ haben.
gespeicherte Energievolumen. Die optimistischen
Annahmen werden vor allem mit großen Vorkommen
nicht konventioneller Öl- und Gasvorkommen
begründet. Diese unterscheiden sich dadurch von
konventionellen Vorkommen, dass sie in wesentlich
geringeren Konzentrationen vorkommen, ungewöhnliche
oder höchste technologische Anforderungen
an die Förderung stellen, aufwändige Konversionsverfahren
benötigen oder große ökologische
Auswirkungen haben (z. B. Ölschiefer, Ölsände und
Schwerstöle sowie Flözgas, Erdgas in dichten Speichern
und Gashydrate; Nakicenovic et al., 1998). Bei
hohen Ölpreisen ist ein Teil dieser nicht konventionellen
Vorkommen (etwa Ölsände) bereits heute
wirtschaftlich ausbeutbar und wird deshalb schon
den Reserven zugeordnet (Tab. 3.2-1).
Die Kohlevorkommen machen den größten
Anteil bei den fossilen Reserven aus. Sie würden