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Mehr Komplexität -> mehr Energieverbrauch -> schnellerer Kollaps?

Vorteile durch Komplexitätserhöhung und Grenznutzen der Komplexität (nach Tainter)

Mal wieder ein Gastbeitrag in dem ich ein Thema, das mir seit 2016 im Kopf rumgeistert, ausgeführt habe. Die Inspiration dazu hat mir vor ca. 1,5 Jahren ein Artikel bei Malik [6] geliefert - welcher die Nutzung von Komplexität für die Lösung unserer Probleme thematisierte. Grundsätzlich stimme ich mit dem überein, wenn da (meiner Ansicht nach) nicht ein kleines Problem mit der Energie wäre...

So hoffe ich mit diesem Artikel auch das Forum wieder etwas zu beleben. Falls irgendwer Lust hat einen Gastbeitrag über thematisch halbwegs passende Dinge zu schreiben die Ihn bewegen und beschäftigen, dann bitte ich um Kontaktaufnahme im Kommentarbereich bzw. unter der eMail hier. Jede Initiative ist willkommen, wobei ich gerne Feedback gebe und vorab auch als Diskussionspartner zur Verfügung stehe.

Mit bestem Gruß,

H.C. (ein Gastbeitrag von H.C. Fricke @ limitstogrowth.de)

Hinweis: Die nachfolgend (schriftlich) niedergelegten Ansichten, Thesen, Analysen, Schlussfolgerungen, Meinungen & Co. müssen nicht mit denen des Betreibers dieses Blogs (peak-oil.com) übereinstimmen.


Letztens hatte auch Ugo Bardi die Thematik von des Ursprungs des Kollaps (von Zivilisationen) noch mal in seinem Blog behandelt [1]. Dabei war dann auch die recht bekannte nebenstehende Grafik aus Tainters Buch 'Collapse of complex societies'.

Tainter, der als Archäologe den Kollaps von vielen Zivilisationen untersucht hat, geht dabei davon aus, das es bei der Erhöhung der Komplexität zur Bewältigung von (immer neuen) Problemen einer (technischen) Gesellschaft bzw. Zivilisation einen Grenznutzen gibt. Ab einem bestimmten Punkt bringt die Komplexitätserhöhung nichts mehr - und Ihr Nettobeitrag ist dann sogar negativ (meint: Es werden mehr Ressourcen aufgewendet als zurück kommen bzw. frei werden).

Wichtig: Umso teurer bzw. knapper die Energie, desto schneller laufen in der Regel immer komplexere Lösungen (die ja selber in der Regel immer mehr Energie benötigen) gegen diese Grenze. Denn der Faktor der ausreichenden Energieverfügbarkeit treibt (anfänglich) das ganz System und hilft bei der Expansion.

Organismen und Gesellschaften streben nach höherer Komplexität

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E-Pkw-Mobilität – die Fehlentwicklung und (politische) Doppelzüngigkeit

Baker Electric. Quelle: Wikimedia. Autor: Morio, Lizenz: CC BY-SA 3.0

E-Mobilität ist ja in aller Munde - angeblich wegen der Umwelt und so - und weil die Autos dann (magischer weise) keine Abgase mehr produzieren. Warum nenne ich das Doppelzüngigkeit? Ganz einfach:

  • Die Abgase (durch die Stromproduktion) werden nur wo anders produziert - z.B. in Deutschland und China mit ordentlich viel Kohle.
  • E-Mobilität ändert nichts am Reifen- und Bremsscheibenabrieb - den Hauptquellen für den Feinstaub, der komischerweise aktuell kein Problem mehr darzustellen scheint (aus den Medien - aus dem Sinn).
  • Tempolimit fürs Energie sparen? Also nee - doch nicht in Deutschland! Dabei könnte ein Tempolimit auf den Autobahnen (nach dem VCD) leicht bis zu 19% der Energie einsparen und so auch (in der Endgeschwindigkeit langsamere)  E-Autos viel attraktiver machen. Die vielen weniger Toten und Schwerverletzte wären dann ein netter Nebeneffekt.

Ein Gastbeitrag von H.C. Fricke (limitstogrowth.de). Anmerkungen: Die hier vom Autor wiedergegebene Meinungen und Analysen sind rein seine - und müssen nicht mit denen vom Betreiber dieser Plattform übereinstimmen.

Warum nicht sofort & effektiv handeln?

Warum wird - wenn angeblich die Umwelt im Vordergrund steht - nicht einfach sofort gehandelt? - Also z.B. Tempolimit (gibt ja dann auch weniger Unfälle), Ausbau des ÖPNV und (teilweise) Verbannung des privaten PKW-Verkehrs (u.a. Feinstaub, Stickoxide) aus den Innenstädten? Zumindest könnte ja der Radverkehr gefördert und privilegiert werden - aber auch das scheint in Deutschland eine Utopie.

All das würde ohne neue Fahrzeuge, technische Entwicklungen und mit wenigen Investitionen sofort funktionieren! Anstatt dessen gibt es Förderung für E-Mobilität für (reiche und große) Konzerne und reiche Menschen - also die, die sich solch ein teures (Neu-)Fahrzeug leisten können.

Geht es am Ende nur mal wieder um mehr Absatz, Wachstum und den Verkauf von neuen Produkten + das vorzeitige Ende von Fahrzeugen, die noch viele Jahre laufen könnten - wie bei der Abwrackprämie? Denn nicht zu vergessen ist: Ein Fahrzeug das Produziert wurde hat schon massiv Energie & Ressourcen verschlungen - es vorzeitig zu vernichten macht energetisch fast nie Sinn.

Emissionsfrei?

KKW Buschhaus. Quelle: Wikimedia. Autor: Ansichtswechsel.de, Lizenz: CC BY-SA 4.0

Aber da hört es ja nicht auf: E-Autos sind ja teurer - weil Sie es eben auch in der Produktion sind (u.a. Aufwand für die Batterien). Letztendlich spiegelt der höhere Preis der E-Fahrzeuge das mehr an investierter Energie & den Ressourcen wieder. Damit sich das irgend wann einmal amortisiert müssen die E-Fahrzeuge viele KM zurücklegen. Also mehr fahren um am Schluss was zu sparen!? Und erst einmal mehr Dreck (durch die Produktion) - um später ggf. weniger Dreck erzeugt zu haben!? So sieht es jedenfalls angesichts der aktuellen Batterietechnik aus. Hmmmm....

Und überhaupt: Wie soll das mit dem Strom aus Kohle & Co. denn bitte emissionsfrei klappen? Ahh... PV & Wind? Also nur Laden bei Sonnenschein - oder wenn der Wind bläst? Mit PV-Modulen die in China mit billigem Kohlestrom hergestellt werden - und in 25-30 Jahren ggf. aufwändig als Sondermüll entsorgt werden müssen? Mit PV-Modulen die oft nur angeschafft werden wenn es Subventionen oder Preisgarantien für eingespeisten Strom gibt? Mit einem ERoEI von ggf. nur ca. 2,5 - selbst in Spanien?

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Gedanken zum ETP-Modell

Bild 1: ETP als Funktion der Zeit. (Quelle, Autor: Bernd)

Erst einmal danke an den kleinen und feinen Kommentatorenkreis hier im Forum und, im Sinne dieses Artikels, insb. Bernd - welcher damals (11/2015) mit seinem deutschen Beitrag zum ETP-Modell [1] der 'The Hills Group' die Diskussion um dieses Modell hier im Forum eröffnet hatte.

Ich ('h.c.') verfolge das ETP-Modell nun auch schon länger in verschiedenen Foren & Blogs im Internet. Interessanterweise ist es periodisch immer mal wieder 'turbulent' und dann wieder ruhig um das ETP-Modell. In den letzten Wochen gab es dann mehrere 'kritische' Kommentare bzw. Beiträge von Wissenschaftlern und Bloggern die auch von Ugo Bardi (Cassandras Legacy Blog, Autor von 'Extracted', ASPO Italy und Club of Rome) aufgegriffen wurden.

Da der alte Kommentar-Thread mit über 250 Einträgen langsam unübersichtlich wurde und der letzte Beitrag hier im Blog nun auch schon über 3 Monate zurückliegt - möchte ich mit diesem eher kurzen (Gast-)Beitrag zweierlei bezwecken: 1. Neuen Platz für übersichtliche Kommentare schaffen und 2. Ein paar Gedanken zum ETP-Modell (u.a. auf Basis der Kommentare hier) beitragen, welche hoffentlich eine weitere Diskussion beflügeln.

Ein Gastartikel von H.C. Fricke

ETP-Modell -  Wahr? Unwahr? Brauchbar? Unbrauchbar? Nützlich?

Bei all der Diskussion zum ETP-Modell die ich verfolgt habe kann ich für meinen Teil nur ausdrücken, das mir gerade die Kommentare und Diskussionen hier im Forum am meisten geholfen haben das ETP-Modell (in Bezug auf seine guten Aspekete - und insb. seine Limitationen) besser zu verstehen.

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Das ETP-Modell der HillsGroup: EROI des Ölfördersystems

Peak-Oil.com-Leser kennen das Prinzip des "Energie Return On Energy Invested" (EROI/EROEI): Dieses Konzept behandelt Energie-Ernte ähnlich wie eine Finanz-Investition, indem es fragt: Wieviel Energie muss ich z.B. in einer Ölförderanlage oder in das gesamte Fördersystem investieren, um eine Energie-Einheit Öl zu fördern? Dieser Frage geht eine Studie der HillsGroup nach. Spannend ist die Frage: Wie hat sich die Energieinvestition in 1 Barrel Öl über die Zeit verändert? Wann muss in das Ölfördersystem mehr Energie hineingeschoben werden, als das Ölfördersystem dafür an Energie liefert?

Mich erreicht eine Auswertung dieser Studie. Der Autor Berndt arbeitete als Physiker in verschiedenen Branchen, hat auch bereits für Töchter von Mineralölkonzernen gearbeitet. Seine Erläuterungen kann man als grundlegende Überlegungen zu EROI lesen: Eine Anwendung der Thermodynamik auf das Ölfördersystem. Eine interessante Schlußfolgerung lautet, dass die Ölförderung jährlich um 1,2% gesteigert werden muss, um die für die Globalwirtschaft frei verfügbare Energiemenge nicht absinken zu lassen.

Der Autor erhofft sich eine Diskussion um diesen Blickwinkel, und insbesondere eine Wahrnehmung dieses Modells unter Physikern.


Einführung
Jeder der sich mit dem Thema Grenzen der Ölförderung beschäftigt, wird den Begriff EROI (oder EROEI) kennen. EROI steht für Energy Return on Energy invested, und bezeichnet den energetischen Erntefaktor. Bei der Ölförderung war der EROI-Wert Anfang des 20.ten Jahrhunderts etwa 100, und ist seitdem kontinuierlich gefallen, und wird heute etwa auf 10 geschätzt. Das Problem bei der EROI – Bestimmung ist, welche Faktoren einzuberechnen sind. Um eine genaue Bestimmung der zu Ölförderung nötigen Energie durchzuführen, sind unter anderem zu berücksichtigen: Energie zum Bohren der Quellen, für die Fertigung der Stahlrohre, Pumpen, Fahrzeuge, Gebäude, Straßen. Energie zum Pumpen von Öl und Wasser, Energie zum Raffinieren des Öls, zum Transport usw. Die genaue Bestimmung des EROI durch Addition der Einzelenergien ist nahezu unmöglich.
Vor ca. einem dreiviertel Jahr stieß ich im Internet auf das EPT-Modell der Hillsgroup. (http://www.thehillsgroup.org/index.html) Die Berechnung der totalen Produktions Energie ETP erfolgt mit einem grundsätzlich anderem Ansatz: Die Gesetze der Thermodynamik werden auf die Ölförderung angewendet. Die Thermodynamik ist die Wissenschaft, die sich mit der Umwandlung von einer Energieform in eine andere beschäftigt. Da Ölförderung in erster Linie mit Energie zu tun hat, ist es selbstverständlich, das man sie thermodynamisch betrachtet; eigentlich ist es unverständlich, dass es vor der Hillsgroup (kurz: HG) niemand tat.
Ich habe mir die Studie der HG beschafft und begonnen die Theorie zu überprüfen. An einzelnen Stellen gebe ich die dort beschriebene Herleitung aufgrund eigener Überlegungen etwas anders wieder.

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Peak-Oil, LROEI oder der Unterschied zwischen Möglichem und Sinnvollen

Abbildung 2 wurde noch einmal überarbeitet. Die Daten sind jetzt pro Einwohner und geglättet. Dazu ist dann noch das BIP gekommen. Dazu wurde auch die Dateninterpretation noch mal überarbeitet.

Der Disput um die fossile Energieversorgung dreht sich seit 40 Jahren um die Frage von Reichweite und Förderfähigkeit. Es geht im Kern immer um die Frage welche Produktion MÖGLICH ist. Daran hat auch die Debatte um Peak-Oil nichts geändert. Verwunderlich ist das nicht. Denn die Verwendung von Energie ist so allgegenwärtig, dass die vielleicht viel wichtigere Frage gar nicht gestellt wird. Nämlich die, in wie weit die Nutzung von Energie überhaupt SINNVOLL ist.

Aus physikalischer Sicht hat Charles Hall diese Frage gestellt und beantwortet. Bekannt ist dieses Konzept durch die zugehörige Messgröße „Energy Return on Energy Invested“ (EROEI). Es macht eben keinen Sinn, Energieträger zu fördern, wenn am Schluss keine nutzbare Nettoenergie mehr herauskommt.

Das ist aber nur ein Teil der Wahrheit. Um den anderen Teil zu finden, werfen wir einen Blick auf die zwei grundsätzlichen Einsatzfelder von Energie. Energie fließt in zwei Formen in den Produktionsprozess. Zu einem Teil wird sie als Prozessenergie benötigt. Also für alle Anwendungen bei denen Umgebungstemperatur oder Körperwärme nicht ausreichen, um für bestimmte Umwandlungsprozesse die notwendige Energie zu liefern. Das beginnt beim Kochen und endet noch lange nicht bei der Stahlverhüttung. Zum anderen Teil wird sie zum Ersatz menschlicher Arbeit durch energiegetriebene Maschinen verwendet. Dies ist der wesentliche Treiber für jede Art von realem Wirtschaftswachstum. Der Zusammenhang sieht so aus:

  1. Eine wohlstandssteigernde Erhöhung der Güterproduktion erfordert eine Erhöhung der Arbeitsproduktivität.
  2. Wesentlicher Treiber hierfür ist der Ersatz von Arbeitskraft durch mit Fremdenergie betriebene Maschinen.
  3. Der Arbeitsaufwand für die Bereitstellung der Fremdenergie am Ort ihrer Verwendung in der geeigneten Form muss geringer sein als der verdrängte Arbeitsaufwand.

Punkt 3 definiert die Grenze des sinnvollen Energieeinsatzes aus Sicht der Produktivitätserhöhung. Wir führen daher eine dem EROEI verwandte Größe ein. Den “Labor Return of Energy Invested“ (LROEI).

Abbildung 1: Ein Modell zum Zusammenhang Energie, Ressourcen und Produktion

Abbildung 1: Ein Modell zum Zusammenhang Energie, Ressourcen und Produktion

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Peak Hoyerswerda: Kohle und Leben in der Lausitz

Für Telepolis habe ich mir die Bevölkerungsentwicklung im Braunkohlerevier der Lausitz angeschaut. Für Leser des Peak-Oil.com-Blogs ist dieser Artikel aus mehreren Gründen interessant. Zum einen sind diverse Glockenkurven zu sehen, die Peak-Oil-Interessierten bekannt vorkommen. Nur, dass diese Glockenkurven nicht die Förderung von Öl beschreiben, sondern die Einwohnerentwicklung zweier Städte: Hoyerswerda und Weisswasser.

bevoelkerung-hoyerswerda-weisswasser-braunkohle

Diese beiden Städte waren die zentralen Wohnorte für die Kraftwerker und Bergleute und ihr Aufstieg und Fall dürfte ohne Beispiel in Europa sein. Zum anderen ist Braunkohle genau wie Erdöl ein zentraler Energierohstoff unserer Zeit, auch wenn die Bedeutung der Kohle bereits geschrumpft ist, während jene von Öl an ihrem Höhepunkt angekommen ist. Bedenklich sind mögliche Zusammenhänge zwischen Kohle und Einwohnerzahlen, die sich möglicherweise auch zwischen Öl und Einwohnerzahlen finden lassen. Als drittes habe ich eine Diskussion aus der Peak-Oil-Community auf die Kohle übertragen: Die Frage nach dem Energy Return on Energy Invested (ERoEI) und dem best-first-Prinzip. Ich würde mich freuen, wenn dieser Artikel auf Interesse stößt!

Ich bin in der Lausitz geboren und gehöre zu denen, die von dort weggezogen sind. Die Schule, in die ich in Weisswasser ging, steht nicht mehr. Sie wurde "zurückgebaut", wie so viele Gebäude der Stadt. Wann auch immer ich dorthin zurückkehre, werde ich nichts mehr finden, was an meine Schulzeit erinnert. Wo früher diese Schule stand, holt sich heut der Wald seinen Raum. Es ist diese Entwurzelung, die andere Lausitzer noch viel drastischer trifft: Jene, die nicht nur ihre Schule, sondern ihr Haus verloren haben oder verlieren sollen. Bei denen dort, wo teils jahrundertealte Familienwurzeln wuchsen, ein Loch bleibt.

Ich erinnere mich gut an das Quietschen der eisernen Bagger in der Nacht, welches für mich (warum auch immer) nach dem Schreien von Löwenbabys klang. Kurz vor dem Heimatdorf meiner Mutter stoppten die Bagger letztlich, zogen sich später zurück und machten Platz für den größen See Sachsens. Die Kulisse von heute könnte widersprüchlicher nicht sein: Vom idyllischen Sandstrand des Bärwalder Sees aus sieht man auf der anderen Seeseite das Kraftwerk Boxberg, welches dieses und andere Löcher buchstäblich in die Erde gefressen hat. Man kann die Maschinerie erahnen, die aus Kraftwerk und Förderbändern bestand, die wie fleißige Hände die Kohle in den Verdauungstrakt transportierten, aus der Erde gekratzt durch saurierhafte Kohlebagger.

Was mich umtreibt, wenn ich an die Lausitz denke ist, ob die Planer der realsozialistischen Kohleförderung (und ihre Nachfolger) vor Augen hatten, was am Ende dieses Prozesses stehen würde. Dass die wachsenden Städte in rasantem Tempo wieder in sich zusammenfallen würden, dass Löcher bleiben würden, so unfassbar groß, dass kein Mensch mit Spaten in den Händen je auf die Idee käme, sie könnten menschengemacht sein. Dass die umgegrabene Erdkruste zu einem Phänomen namens "Braune Spree" führen würden, das zustande kommt weil feinste Eisenpartikel im Boden mit dem Luftsauerstoff zu Rost reagieren und durch das wiederkommende Grundwasser ausgespült und die Spree entlang Richtung Berlin transportiert werden. Durchaus 100 Jahre und mehr wird uns allein dieses Ergebnis der Braunkohleförderung beschäftigten, bestätigte mir ein befreundeter Wasserwirtschaftler. Wieviel Exergie werden wir wohl in den kommenden 100 Jahren aufwenden, um das Braune-Spree-Problem einzudämmen? Wird das Verhältnis zwischen eingesetzter Energie und geförderter Braunkohle in einigen Jahrhunderten noch positiv sein?

Wenn aber die Planer von damals nicht in der Lage waren, die Auswirkungen ihres Handelns 100 Jahre später zu beurteilen - droht uns auch bei anderen Energieträgern eine vergleichbare Entwicklung?

 

Die Energiefalle

Ein Artikel von Prof. Tom Murphy von Do the Math, übersetzt von Tom Schülke und Benedikt Oelmann. Im Original heißt er The Energy Trap, wurde im Oktober 2011 veröffentlicht und gehört zu den meistgelesenen des Blogs.

 

Viele der "Do the math"-Postings beschäftigten sich mit dem unausweichlichen Ende des Wachstums und den Herausforderungen, die uns bei der Entwicklung einer Ersatztechnologie begegnen werden, wenn unser fossiles Erbe erst einmal aufgebraucht ist. Der Fokus lag auf langfristigen, physikalischen Grenzen und nicht auf den vielen schmutzigen Details und unseren aktuellen Reaktionen auf diese Probleme. Unsere heutigen Reaktionen auf die nachlassende Verfügbarkeit von Energie werden darüber entscheiden, ob wir den Übergang zu einer nachhaltigen, technologischen Existenz bewerkstelligen, oder ob wir es unserer Gesellschaft erlauben werden, zu kollabieren. Ein Stolperstein auf diesem Weg macht mir besondere Sorgen. Ich nenne ihn The Energy Trap (deutsch: Die Energiefalle).

Kurz gesagt ist die Grundidee der Energiefalle die Überlegung, dass unsere wachstumsbasierte Ökonomie Schwierigkeiten mit der Energieverknappung bekommen wird, wenn wir erst einmal in die Phase eines Rückgangs der fossilen Treibstoffe (zunächst Mineralöl) geraten. Die Benzinpreise werden in den Himmel schießen, Individuen und exportierende Nationen werden mit dem Horten von Treibstoffen reagieren und Energiemangel wird schnell zur neuen Norm werden. Die unsichtbare Hand des Marktes wird uns für unseren Wunsch nach einer neuen Energieinfrastruktur, die auf erneuerbaren Lösungen beruht, ohrfeigen. Hier liegt das Problem. (mehr …)

Video: There’s no tomorrow

Seit Februar im Netz und mit ca. 300.000 Abrufen recht erfolgreich: Das Video "There's no tomorrow", entstanden in Zusammenarbeit mit dem Post Carbon Institute, thematisiert Peak Oil und Wachstumsgrenzen und bietet eine Gesamtschau der resultierenden globalen Probleme:

[youtube VOMWzjrRiBg&hl=de&cc_lang_pref=de&cc_load_policy=1&fs=1&width=640]

Untertitel sollten in Deutsch erscheinen (Übersetzerdank an Thaddl, KAOS, Max und Moritz!). Falls nicht, bitte bei "CC" auswählen... Dank an PeakDame für den Hinweis.

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