Imagine low Energy Cities with a high quality of life for all

Philosophy of energy policies

Hans-Peter Duerr

Max-Planck-Institute for Physics(Werner-Heisenberg-Institute)

Global Challenge Network GCNWorkNet:future WN:f

Munich / Germany

Seminar IMAGINE Munich/GermanyBauzentrum (Messestadt Riem) Willy-Brandt-Allee 10

Bauzentrum (Messestadt Riem) München Tuesday December 4th, 2012, 10th o‘clock

Sustainability

Survival of Humankind (homo sapiens sapiens)

Different Levels Protection of the Natural Support System of Life

Just and Peaceful Coexistence of People

A Meaningful, Good and Happy Life

Requirements for a Sustainable DevelopmentEcological Sustainability

Social Compatibility and Cultural Diversity

Provision of the Material Basis and the Spiritual Embedding for an optimal Development of the Individual Human Being

Sustainability Basic Challenge of Society

Our Future Survivalrequires

Dynamic Sustainability

Dynamic Meaning of Sustainability

Ability to sustain in a non-static way

Worse in German: Nachhaltigkeit connects to „nach“, halten“, better: „Sustainability“ = Trag-Fähigkeit = Zukunftsfähigkeit

Guarantee and Support of the Dynamic Process of Life

Vitality, Productivity, Creativity, Resilence, Robustness

Letting the Living become more alive!Albert Schweitzer:

„I am Life, which wants to live,

Amidst of Life, which wants to live!“

„Viele Menschen denken, sie seien die Krone der Schöpfung, und tollen auf dem Kartenhaus herum. Dabei sehen sie nicht, dass Karten herausfallen und so das eigene Fundament in Mitleidenschaft gezogen wird.“

Fotomontage: Seidel/Weidlich

“Biosystem“

Many people think they are the crown of creation and jump around on top of the card house. They do not recognize that cards are collapsing and falling out, and that hence their own foundation is seriously endangered.

Character of the Non-Living

Separation and Interaction

The More-Likely happens More-Likely

The ORDER has the Tendency to DIS-ORDER

Geobiosphere a finite und syntropic open System

Geobiosphere Dünne Außenhaut der Erde ( 1/ 1000 Erddurchmesser) mit Atmosphäre / Erdoberfläche / Erdmantel

Small material Opening

Geringer materieller Austauch (insbesondere Schwermetalle) mit dem Erdinnern durch vulkanische Tätigkeit und menschliche Eingriffe

Significant syntropic OpeningSonnenenergie-Einstrahlung (hoch-syntropisch: gerichtet, hoch-temp.) : 180 Bill. kW

Wärme-Abstrahlung (nieder-syntrop: ungerichtet-nieder-temp.) : etwa gleichstark

Gesamtenergieumsatz Biosphäre zur dynamischen Stabilisierung: 45 Mrd. kW

Vergleich: Vom Menschen getätigter Gesamtprimärenergieumsatz: 13 Mrd. kW

Sun Energy

Sun as Source of Syntropy

Continuous Provision of Syntropy

= Primary Motor for the Evolution of Life on Earth and Processes of Human Value Creation

Imagine low Exergy Cities

with a high quality of life

for all

Severe Frame-Conditions

of our finite Planet Earth

Exergie Demand Now and in the Future?

Solar Energy as Basic Resource

Sun irradiation practically inexhaustible energy source because daily delivered free to all places on earth although with different intensity

On principle about thousand times more in quantity than our present use of primary energy consumptiom

Restriction for human use not dictated by the still limited resource but the secondary impact of the resulting human activties on the only dynamically balanced biosystem

The possibility of destabilization of the biosystem renders the search for additional non-solar energy resources, as e.g. Nuclear Fusion Energy, dangerous and unnecessary

Sonnen-Spektrum

! Sichtbarer Bereich !

Photosynthese

Ausgangsstoffe: Wasser H2O + Kohlendioxyd CO2Sonnen-Einstrahlung im sichtbaren Bereich: blau und rotChlorophyll als EmpfängerProzess: 6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2OVerkürzt: CO2 + 2 H2O CH2O + O2 + H2O

Glucose = C6H12O6 = 6 CH2O

Absorption Sonnen-Spektrum

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Glucose

„Investment in Welding Equipment tobreak open one Safe of Nature after the other“

“Bankrobber“

Beschränkung menschlicher Einwirkung zur Vermeidung irreversibler Störung der

BiosphäreDynamische Stabilisierung des Biosystems durch die Sonne

Gesamtprimärenergieumsatz der Menschen als Maß für Störung des Biosystems

Belastbarkeit des Biosystems etwa 20-25% des Stabilisierungsenergieumsatzes

Maximal zulässiger mittlerer Primärenergie-Verbrauch pro Kopf

45 TW = 45 Mrd. kWh/Stunde = 450 Mrd. Energiesklaven

13 TW = 13 Mrd. kWh/Stunde = 130 Mrd. Energiesklaven

10 TW = 10 Mrd. kWh/Stunde = 100 Mrd. Energiesklaven

1,5 kW = 1,5 kWh/Stunde = 13,140 kWh/Jahr= 1 Ecoson = 15 Energiesklaven

Weltwirtschaft

Hermann Daly 1990

Primärenergieverbrauch- weltweit -

Fossile Brennstoffe 77% 10,0 TW Nicht-erneuerbar 10,6 TW 82%

Kernenergie 5% 0,6 TW

Sonnenenergie – zum Vergleich

Totale Sonneneinstrahlung = 178 000 TW = 1,5 Mrd TWh/Jahr

Sonneneinstrahlg Erdoberfl. = 78 300 TW = 44% Sonneneinstrahlung

Biomasse 12% 1,6 TW „Sonnenenergie“ 2,4 TW 18%

Wasserkraft 6% 0,8 TW

Davon entfallen auf:

Total (1990) = 13 TERAWATT =

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SklavenEnergieMilliarden

BiosystemdurchssEnergieflu

cheErdoberfläauftrahlungSonneneins

trahlungSonneneins

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601

10 7,3

900 1133-

„Viele Menschen denken, sie seien die Krone der Schöpfung, und tollen auf dem Kartenhaus herum. Dabei sehen sie nicht, dass Karten herausfallen und so das eigene Fundament in Mitleidenschaft gezogen wird.“

Fotomontage: Seidel/Weidlich

„Biosystem“

Important Consequences• Not only Shortage of Resourcen:

Will ultimately regulate itself!

• Also not difficulties with storage of end-products (Used nuclear fuel rods, climate active gases CO2):

This is important but only top of an iceberg!

• But Most Incisive Requirement: Limitation of „unreflected“ human activities to less than

25% of the Stabilization Energy of the Biosystem, i.e. less than 10 TW => 1,5 kW/capita = 15 Energy-Slaves/capita

Restriction of Amount and Type of Energy Consumption and this not only because of the Scarcity of the Resources:

Upper Limit of the maximum consumption of „un-soft“ energy

Economy basicly not in Conflict with Ecology

Economic System is part of the Ecosystem of the Earth

Ecology is essentially Long-term Sustainable Global Economy

Living Nature most important Mentor and Master for Sustainability

Hierarchy of the System

Personal Energy Consumption

Numbers for Comparison (Power)

1 Kilowatt = 5/4 horse power PS = 5 man power MS = 10 „slaves“ x ( 12 h working/day) = 1 ton mineral coal/ year) = 1000 Liter mineral oil/year = 3,5 tons CO2/year

110 “slaves“

60 “slaves“

8 “slaves“

<1 “slave“

Per Capita Primary Energy Consumption 2003 Erdteile

Country Power of Number of Primary Energy Energy-Slaves

Arabic Emirates 21,610 kW 216

Canada 12,252 kW 123

USA 10,460 kW 105

America 5,071 kW 51

Europe 4,407 kW 44

Australia 7,672 kW 77

Newseeland 6,345 kW 63

China 1,035 kW 10

Asia 0,982 kW 10

India 0,677 kW 7

Indonesia 0,624 kW 6

Africa 0,372 kW 4

World 2, 200 kW 22

Buch: Zukünftige Energiepolitik

Persönlicher Energieverbrauch

Vergleichszahlen (Leistung)

1 Kilowatt = 5/4 Pferdestärken PS = 5 Menschenstärken MS = 10 „Sklaven“ x (Arbeitstag/Tag) = 1 Tonne Steinkohle/Jahr) = 1000 Liter Erdöl/Jahr = 3,5 Tonnen CO2/Jahr

≈

≈

SonneneinstrahlungGesamtsonneneinstrahlung = 1.37 kW/m2

Erde-Sonneneinstrahlung = 1,00 kW/m2

Economy of Matter and Energy

Consumption of non-renewable Fuels

Harmful End-Products without safe final Storage

Anthropogenic Gross Energy Turnover endangers the dynamic Stability of the Biosystem

Evident Violation of Sustainability

Obligation to be against Nature?

Spiegel 5/1995

„ ... Wenn wir dafür sorgen wollen, dass unsere Spezies

noch möglichst lange überleben kann, dann sind wir gezwungen,

aus Eigeninteresse oder aus sittlicher Verantwortung für das Wohlergehen künftiger

Generationen, gerade unsere Natürlichkeit aufzugeben

und uns ganz bewusst anders zu verhalten, als es naturgegebenen Antrieben entspräche.“

Nachhaltigkeitsprinzipien

Der technische Weg

I. Effizienz

II. Konsistenz

III. Vermeidung

IV. Risikominderung

Der kulturelle Weg

V. Umverteilung

VI. Suffizienz

The Main Challenge is:

How can we change the present inconsiderate life styles created and dominating in the West

to new life styles which arecompatible with our Geobiosphere

in which we all are existentially embedded.

Is there a responsible way to Tame Nuclear Energy?

The Answer ist definitely

No!

Keine Notwendigkeit der Kernkraft?

Wir stehen nicht mit dem Rücken zur Wand!

Die wesentliche Beschränkung resultiert aus einer möglichen Destabilisierung des Biosystems, in das wir existenziell eingebettet sind

Das eigentliche Hindernis liegt in unserem Gier nach größerer Zentralisierung und

Machtkonzentration anstatt nach mehr Dezentralisierung

in lebendiger Vielfalt und kooperativem Zusammenspiel

Argumente gegen Kernkraftwerke

Grundforderung

Unsere Verpflichtung zur Bewahrung der Schöpfung, unsere Ehrfurcht vor allem Leben und

die Beachtung der Menschenrechte sollte uns Menschen streng verbieten,

eine Technik zu entwickeln und zu betreiben, die im Falle ihres schlimmsten Versagens einen nach diesen allgemeinen Grundsätzen inakzeptalen Schaden verursachen kann!

Bedingungen?

Was heißt schlimmstes Versagen?

Maximal mögliche Störfälle ohne Berücksichtigung ihrer errechneten oder abgeschätzten

Eintrittswahrscheinlichkeiten

Welcher Schaden ist inakzeptabel?

Irreversibel und insbesondere, wenn der Schaden in hohen Maße andere (jetzt oder in der Zukunft)

trifft, die nicht Nutznießer dieser Technik sind.

History of Nuclear Power

• 1953: Atoms for Peace

• 1966: Grundremmingen (237 MW)

• 1974: Biblis (1.3 GW)• Nov. 1975: Offener Brief der Präsidenten MPI, DFG, GFI

an Bundeskanzler Helmut Schmidt

• Dez. 1975: Große Anfrage im Bundestag zur Kernenergie

• 1976/1977: Intensive öffentliche Debatte über Kernreaktoren

• 1976-1980: Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages:

Zukünftige Energie-Politik

• 1977-1988: Ohu Isar I und II• Sept. 1977: Artikel HPD: Dafür oder dagegen –

Kritische Gedanken zur Kernenergiedebatte

In Germany

Weiterentwicklung der Kernspaltungsreaktoren?

IV. Generation von Kernspaltungsreaktoren APP Modernisierung der bestehenden Technologie

Verbesserung der Stabilität, Erhöhung der SicherheitVerminderung des radioaktiven AbfallsGeringere Kosten

Ungelöste oder unlösbare NachteileUnfallträchtigkeitWaffentauglichkeit des Abfalls

Relativististische Kernkraftwerke RNPP (Russland,Weißrussland)

Relativistic Heavy Nuclear Energy RHN (VNIIAM, Igor N. Ostretcov)

Neue Technologie: Induzierte-Spaltung von nicht-spaltenden schweren Atomkernen Thorium232/Uran238 und Abbrand durch relativistische Neutronen von Protonen-Linearbeschleuniger (Transmutation)[10 – 50 GeV]

Freiheit und Verantwortung

Zukünftige Energiepolitik

Regenerative EnergiequellenWasserBiomasse WindKollektorenPhotovoltaikGeothermie Gezeiten

Sonne

Mond

Erde

Rationelle EnergienutzungKraft-Wärme-KopplungEffizienzKonsistenzSuffizienz