10 Erkenntnisse darüber, was wir tun und was nicht tun müssen, um den Planeten zu retten

Sowohl in den letzten 12 Monaten als auch im vergangenen Juli hatten wir Rekordtemperaturen aller Zeiten. Wir hatten Rekordhitzewellen im Nahen Osten und im Südwesten der USA. Die Brände in diesem Jahr auf Hawaii und 2018 in Kalifornien waren die verheerendsten seit über 100 Jahren. In den letzten Jahren haben Hurrikane wie Ian in Florida letztes Jahr und Taifune wie Nanmadol in Japan letztes Jahr, verursacht durch wärmere Meerestemperaturen, zerstörerischer zugenommen. Angesichts dieser Beobachtungen wird es immer schwieriger zu argumentieren, dass unser Planet nicht heißer wird. Es wird auch immer offensichtlicher, dass die einzige Erklärung für eine Ursache darin besteht, dass Menschen riesige Mengen fossiler Brennstoffe verbrennen. Diese Erwärmung tötet Menschen und lässt die polaren Eiskappen schmelzen, wodurch die Höhe des Ozeans ansteigt. Durch die Überschwemmung der Küstenregionen werden mehr Menschen sterben.

Nachfolgend finden Sie 10 Imbissbuden darüber, was wir tun und was nicht tun müssen, um den Planeten zu retten. Technologie ist eine komische Sache – sie kann sich nur im Schneckentempo oder blitzschnell weiterentwickeln. Es hat über 100 Jahre gedauert, bis die Batteriestromspeicherung über Blei-Säure-Batterien hinaus so weit fortgeschritten war, dass sie Laptops, Smartphones und Elektrofahrzeuge mit praktischer Energie versorgen konnte. Für den Antrieb des ersten Tesla-Elektrofahrzeugs waren über 7.000 Lithium-Ionen-Batterien der Größe AA erforderlich, die für Laptops und Mobiltelefone entwickelt wurden. Die Chemie der AA-Zellen und etwas größeren Zellen in neuen Teslas hat sich verbessert, aber der Aufbau der Batterien ist heute fast derselbe.

Im Science-Fiction-Film Krieg der Sternesehen wir, wie das Raumschiff Millennium Falcon aus dem Stillstand ins All fliegt. Die NASA arbeitet seit über 70 Jahren an Raumflugzeugen wie der X-43A an einem Raketenschiff, das von einer Landebahn abhebt, auf dieser Landebahn wieder landet und bald wieder flugbereit ist wie ein Verkehrsflugzeug. Das Space Shuttle hat gezeigt, dass man aus dem Orbit einfliegen und auf einer Landebahn landen kann, aber die NASA ist noch lange nicht in der Nähe einer Rakete, die von einer Landebahn starten und in den Orbit fliegen kann. Andererseits verwendeten wir als Studienanfänger im Maschinenbau an der UW Madison im Jahr 1958 Rechenschieber für Berechnungen. Damals hatte niemand die geringste Ahnung von den unglaublichen Fortschritten, die in den nächsten 50 Jahren in den Bereichen elektronische Computer, digitale Fotografie und Video zu erwarten waren.

Wenn es darum geht, unseren Planeten zu retten, können wir uns nicht auf schnelle technologische Fortschritte verlassen, wie wir sie bei Computern gesehen haben. Was die Technologie betrifft, die wir zur Rettung des Planeten benötigen, können wir uns nur auf Technologien verlassen, die sich bereits bewährt haben und wirtschaftlich sind.

1. Stoppen Sie die Subventionierung fossiler Brennstoffe.

Es macht wenig Sinn, eine CO2-Steuer einzuführen, um die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu verhindern (siehe Punkt 2), wenn Sie deren Nutzung durch Subventionierung fördern. Das wird nicht einfach sein. Wenn sich die Welt von fossilen Brennstoffen abwendet, werden die Unternehmen für fossile Brennstoffe Billionen Dollar an verlorenen Vermögenswerten haben. Sie können sicher sein, dass sie alles tun werden, um die Politiker für die Fortsetzung der Subventionen zu bezahlen

2. Führen Sie eine Kohlenstoffsteuer ein auf die gesamte Verbrennung fossiler Brennstoffe. Hier gibt es den gleichen Widerstand seitens der Unternehmen für fossile Brennstoffe.

3. Erzeugen Sie sauberen Strom ausschließlich mit Wind, Wasser und Sonne (Siehe die Arbeit von Mark Z. Jacobson.) Wasserkraft, Windkraft und Solarenergie sind zu 100 % emissionsfrei, benötigen im Betrieb keinen Kraftstoff und sind die wirtschaftlichste Methode der Stromerzeugung. Als Teil davon sollten wir Wind- und Solarenergie für Situationen mit leichtem Wind, bewölktem Himmel und niedrigem Sonnenstand überbauen.

4. Bauen Sie elektrische Übertragungsleitungen aus um Strom von den Quellen zu den Benutzern zu verlagern. HGÜ-Leitungen können verwendet werden, um Strom von windreichen Gebieten in windstille Gebiete zu transportieren (in gewissem Maße auch von Sonnenaufgangs- zu Sonnenuntergangsgebieten).

5) Bau von Pumpspeicherkraftwerken und Batteriespeichern zur Überbrückung von Solar- und Wind-Schwachleistungsphasen. Dies ist nur in Bereichen der Fall, in denen es derzeit an bewährter Technologie mangelt, um den Sprung von fossilen zu sauberen Brennstoffen zu schaffen. Pumpspeicherkraftwerke funktionieren hervorragend, aber der Bau dauert lange und funktioniert nur dort, wo ein ausreichender Höhenunterschied vorhanden ist. Chemische Batterien eignen sich hervorragend für die schnelle Reaktion auf Schwankungen des Strombedarfs, können aber keinen Strom über Tage oder Wochen liefern. Neuartige Batterietechnologien wie die Nutzung von Druckluft könnten diese Lücke schließen.

6) Bauen Sie keine neuen Atomkraftwerke Strom zu erzeugen. (Siehe die Arbeit von Mark Z. Jacobson.) Sie sind zu gefährlich (Lecks und Verbreitung), zu teuer (sowohl Kosten als auch erforderliche staatliche Versicherungen/Subventionen) und die Zeitpläne sind zu lang (der Bau eines Kernkraftwerks dauert mehr als 10 Jahre). ). Außerdem müssen wir in den USA noch eine Möglichkeit finden, Atommüll zu lagern, und selbst in Ländern wie Frankreich, wo die bestmöglichen technologischen Methoden zum Einsatz kommen, ist dies problematisch.

7) Alles elektrifizieren (Siehe Mark Z. Jacobsons Arbeit.)

7a) Verwenden Sie Elektromotoren mit einem Wirkungsgrad von 90 % elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, anstatt mechanische Energie mit Gas- und Dieselmotoren zu erzeugen.

7b) Verwenden Sie für den Antrieb dieser Motoren Batterien mit einer Effizienz von 90 % für alle Landtransporte (außer Eisenbahnen), alle Kurzstreckenflugzeuge, alle Kurzstreckenseeschiffe, alle industriellen Zwecke, Elektrowerkzeuge, Freizeitzwecke usw. usw.

7c) Elektrifizierung aller Eisenbahnen mit Oberleitungen und Stromabnehmer an Motoren, die Batterieautos nutzen, um schwer zu elektrifizierende Tunnel und Brücken zu überbrücken. Dieser Prozess ist in Europa und China bereits in vollem Gange. Mit Ausnahme der Acela-Hochgeschwindigkeitszüge von Washington, D.C. nach Boston und der Pendler- und U-Bahnen der Großstädte hat die Elektrifizierung der Eisenbahnstrecken in Nordamerika noch nicht einmal begonnen. Um dies zu erreichen, bedarf es staatlicher Intervention und Finanzierung.

7d) Verwenden Sie elektrische Wärmepumpen Anstatt fossile Brennstoffe zu verbrennen, um die Luft zu heizen und zu kühlen und das Wasser in allen Gebäuden zu erhitzen.

7e) Elektrifizieren Sie die Stahl- und Betonherstellung. Stahlschrott kann mit Elektrolichtbogenöfen recycelt werden, die Herstellung von Stahl aus Eisenerz mit Strom ist jedoch problematisch. Problematisch ist auch die Betonherstellung mit Strom.

8) Benutzen Sie keinen Wasserstoff, um irgendetwas anzutreiben! Wasserstoff ist ein energiereicher Brennstoff, aber die Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff ist ineffizient – ​​außerdem sind Transport, Lagerung und Nutzung von Wasserstoff äußerst schwierig. Es wird niemals praktikabel sein, es für irgendetwas zu verwenden, auch nicht für Überseeflugzeuge und Langstreckenschifffahrt.

9) Kohlenstoffabscheidung und -sequestrierung (CCS) ist extrem schwierig! Es handelt sich um eine andere Technologie wie Raumflugzeuge, die auf Landebahnen starten und landen – sie wird möglicherweise nie kosteneffektiv sein, zumindest nicht in absehbarer Zukunft! Selbst wenn es gelingt, Kohlenstoff aus der Luft oder aus einem Kraftwerk mit viel Strom abzuscheiden, ist eine dauerhafte Speicherung möglicherweise unmöglich. Es könnte einfach wieder aus der Erde austreten. Kohlenstoff ist bereits gebunden – es heißt Kohle und Öl. Lass es einfach dort. Es ist viel wirtschaftlicher, gar kein CO2 zu produzieren. Wir müssen enorme Investitionen in saubere Wind- und Solarenergie tätigen. Erst wenn wir sinkende Erträge aus Investitionen in Wind- und Solarenergie erzielen, ist es sinnvoll, Geld für CCS auszugeben. Da CO2 Hunderte von Jahren in der Atmosphäre verbleiben wird, werden wir wahrscheinlich irgendwann ernsthafte CCS- und Geoengineering-Lösungen finden müssen.

10) Verwenden Sie Biokraftstoffe Hergestellt aus landwirtschaftlichen Abfällen für den Antrieb von Überseeflugzeugen und der Langstreckenschifffahrt. Aktuelle Batterien verfügen nicht über eine ausreichende Energiedichte für Langstreckenschiffe und Langstreckenflugzeuge. Propellerflugzeuge sind für Überseeflüge nicht schnell genug.

11) Bonus zum Mitnehmen! Der einzige Ort, an dem wir in den nächsten mehr als 100 Jahren sicheren, sauberen und kostengünstigen Strom aus der Kernfusion erhalten werden, ist die Sonne.

Ausgewähltes Bild: Klassischer blauer Marmor. Hergestellt von Reto Stockli, den ich aus der Schweiz mitgebracht habe, um in meinem Labor zu arbeiten. NASA Goddard Space Flight Center.