Alles in der Natur, einschließlich der menschlichen Gesellschaft, ist für Produktion, Verbrauch, Recycling und Nachhaltigkeit auf Energie angewiesen. Um die Dinge zu verstehen, müssen wir daher zunächst untersuchen, wie Energie in Arbeit und Kraft umgewandelt wird.
Stahl, Beton, Kunststoff und Düngemittel sind für die moderne Zivilisation von grundlegender Bedeutung, doch wir haben keine Ahnung, wie man sie in großem Maßstab ohne fossile Brennstoffe herstellen kann. Diejenigen, die glauben, dass die Lösung für unsere Klimakrise in der Beendigung der Nutzung fossiler Brennstoffe liegt, verstehen das nicht. Ein Ausstieg aus der Nutzung fossiler Brennstoffe würde zum Zusammenbruch der Gesellschaft führen und kurzfristig mehr Menschenleben und Leid verursachen, als selbst in den schlimmsten Szenarien für die globale Erwärmung zu erwarten ist.
Diejenigen, die glauben, dass die Lösung darin besteht, fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen, verstehen dies ebenfalls nicht. Selbst wenn das stimmt, sind wir davon weit entfernt. Gegenwärtig machen Wind- und Solarenergie nur zweieinhalb Prozent des weltweiten Energieverbrauchs aus, und alle erneuerbaren Energien - einschließlich der Wasserkraft und der Kernenergie - machen bei Anwendung der direkten Äquivalenzmethode nur sieben Prozent aus.
Das größere Problem ist, dass die Energiesubstitution nur eine Theorie ist. Sie ist naiv und fehlerhaft, weil sie nur die Energiemengen berücksichtigt und die Energieproduktionsraten außer Acht lässt.
Die Gesellschaft funktioniert mit Leistung, nicht mit Energie. Energie ist das Potenzial, Arbeit zu verrichten. Energie muss in Arbeit umgewandelt werden, damit in der physikalischen Welt etwas passiert. Arbeit entsteht, wenn Energie durch Anwendung von Kraft entlang einer Bewegung auf ein Objekt übertragen wird.
Ein gängiges Beispiel für die Umwandlung von Energie in Arbeit ist das Fahrradfahren. Der Körper des Fahrers wandelt chemische Energie aus der Nahrung um, und seine Muskeln nutzen diese Energie, um sich zusammenzuziehen und Arbeit zu erzeugen. Ob das Fahrrad langsam oder schnell fährt, ist eine Frage der Leistung - der Geschwindigkeit, mit der Arbeit verrichtet wird, der Geschwindigkeit der Energieübertragung.
Die Leistung ist das Problem bei den erneuerbaren Energien. Die meisten erneuerbaren Energiequellen haben eine geringere Leistungsdichte als fossile Brennstoffe. Das bedeutet, dass sie im Vergleich zu fossilen Brennstoffen im Durchschnitt weniger Energie pro Flächeneinheit und pro Inputeinheit erzeugen.
Erneuerbare Energien haben einen wichtigen Platz in unserer Energiezukunft, aber sie erzeugen nicht genug Energie, um die moderne Zivilisation zu versorgen.
Howard Odum erklärte dies 1955, als er seine Arbeit über das Maximum Power Prinzip veröffentlichte.
„Das Maximum-Power-Prinzip lässt sich wie folgt formulieren: Während der Selbstorganisation entwickeln sich Systemdesigns und setzen sich durch, die die Energieaufnahme, die Energieumwandlung und die Nutzungen maximieren, die die Produktion und die Effizienz verstärken.“Howard Odum
Das bedeutet, dass sich natürliche und menschliche Systeme entwickelt haben, um die Leistungsabgabe zu optimieren, und nicht, um die Gesamtmenge der verfügbaren Energie zu optimieren. Organismen und Arten, die die Rate der nützlichen Energieumwandlung - die Leistung - maximieren, sind erfolgreicher und nachhaltiger. Odum betonte, dass nicht alle Energie von gleicher Qualität ist. Einige Energiequellen wie fossile Brennstoffe können mehr nützliche Arbeit leisten als eine gleichwertige Menge an minderwertiger Energie wie erneuerbare Energien.
Alle Lebenssysteme, einschließlich der menschlichen Zivilisation, folgen dem Maximum-Power-Prinzip. Der Übergang zu einer Zivilisation, die mit erneuerbaren Energien betrieben wird, bedeutet eine Abkehr von diesem grundlegenden Prinzip. Keine erfolgreiche Spezies hat jemals versucht, von der Optimierung der Energieproduktion abzuweichen. Lassen Sie das auf sich wirken.
Diejenigen, die meinen, wir sollten aufhören, fossile Brennstoffe zu verwenden, oder die glauben, dass Wirtschaftswachstum in einer Zukunft mit erneuerbaren Energien möglich ist, verstehen die Physik nicht, wie die Welt funktioniert.
Energie ist das Problem, das den vielen Krisen der Welt zugrunde liegt, aber Lösungen erfordern das Verständnis des Maximum-Power-Prinzips. Die wohlmeinenden Menschen, die den Übergang zu erneuerbaren Energien fördern, erkennen an, dass dies nicht einfach sein wird. Die Arbeit von Howard Odum impliziert, dass es unmöglich sein könnte.
Dies hat weitreichende Auswirkungen auf unsere derzeitige Lage. Wir müssen uns auf die Rate der Energieproduktion konzentrieren und nicht nur auf die Gesamtmenge der verfügbaren Energie. Unsere Zivilisation hat sich auf maximale Power optimiert; eine Zivilisation, die auf erneuerbarer Energie basiert, wird das nicht tun.
„Solarzellen und Windturbinen können eine ganze Zeit lang eine gute Zivilisation versorgen, nur nicht diese.