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Die Überwindung der Fläche:
Energiesysteme von Agrar- und Industriegesellschaft

Das England des 18. Jahrhunderts ist die Wiege der industriellen Revolution. Seitdem hat die technische Entwicklung einen Aufschwung sondergleichen genommen, die Weltbevölkerung wuchs rapide. Ohne industrielle Revolution keine moderne Gesellschaft, mit all ihren Folgen.

Damals, in England, entstand aber nicht nur ein bis dahin unbekanntes technisches System, die gesamte Zivilisation wurde auf ein neues energetisches Fundament gestellt. Während die Agrargesellschaft des Mittelalters ihre Energie beinahe ausschließlich von der Sonne bezog, wurde und wird die Industriegesellschaft überwiegend von fossiler Energie gespeist. Energie im Überfluss – ein Menschheitstraum ging in Erfüllung. Wenn Energie nämlich knapp ist, ist alles knapp. Über Jahrtausende bestand der Alltag der meisten Menschen aus Armut und Hunger. Dagegen sind die Lebensbedingungen in den entwickelten Ländern heute geradezu paradiesisch.

Mehr Energie führt zu größerem Ressourcenverbrauch. Das sieht man vor allem im Bereich der Mobilität. Schiff, Bahn, Auto und Flugzeug machen es möglich. Seit dem Übergang von der Agrar- zur Industriegesellschaft ist der stoffliche Austausch zwischen Mensch und Natur (Metabolismus) geradezu explodiert. Die Folgen sind heute, 200 Jahre später, mehr als offensichtlich: vom Klimawandel bis zur allgemeinen Ressourcenknappheit.

Zum Verständnis der heutigen Probleme ist ein Blick auf den epochalen Wandel zu Zeiten der industriellen Revolution unerlässlich. Die Wechselwirkung von Energie- und Stoffströmen ist dabei von zentraler Bedeutung.

England und China

Um das Jahr 1780 herum war der Entwicklungsstand Chinas in etwa mit dem Europas vergleichbar. Blickt man zurück auf die am weitesten entwickelten Regionen zu dieser Zeit – das Yangtse-Delta auf der einen Seite, England auf der anderen –, so befanden sie sich hinsichtlich ihrer Produktionstechnik und der Ausstattung mit Konsumartikeln durchaus auf einem Niveau. Beide Wirtschaften sahen sich zugleich mit ähnlichen Schranken für ihre weitere Entwicklung konfrontiert. Das Land wurde knapp und damit die Ressourcenbasis für Nahrung, Material und Brennstoff. Aber nur England hat es im 18. Jahrhundert vermocht, einen epochalen Schritt nach vorne zu tun: von der Agrargesellschaft des Mittelalters, die ganz überwiegend auf erneuerbaren, also solaren Energiequellen basierte, hin zum fossilen Energiesystem der Industriegesellschaft, wie es immer noch vorherrscht.

Die Energie der Sonne

Das Mittelalter hatte ein leistungsfähiges technisches System hervorgebracht, das sich praktisch ausschließlich aus regenerativ erzeugter Energie speiste. Ob Wasser- oder Windmühlen, ob Holz zum Heizen oder tierische Zugkraft – alle diese Energiequellen sind solaren Ursprungs.

Die Ingenieure des Mittelalters entwickelten zum Beispiel die Windmühle so, wie wir sie heute noch kennen: mit einer horizontal gelagerten Achse und einem Orientierungsmechanismus, der die Mühlenblätter im Wind hält. Verbreitet waren diese Maschinen vor allem im Nordwesten Europas, zum Beispiel in den Niederlanden. Man setzte auch erhebliche Mühe daran, die tierische Zugkraft zu verbessern. Im Altertum waren die Pferde noch mit einer Art Halsband angespannt. Das hatte den Nachteil, dass die Tiere gewürgt und so daran gehindert wurden, mehr als 500 Kilogramm zu ziehen. Zur Zeit der Griechen und Römer wurden Pferde hauptsächlich geritten, allenfalls zogen sie leichte Wagen, wenn es darum ging, Personen zu transportieren. Das Straßensystem der Römer umfasste zwar rund 300 000 Kilometer, aber darauf bewegten sich vor allem Reisende zu Fuß, zu Pferd oder mit leichten zweirädrigen Karren. Größere Wagen hatten kein bewegliches Vordergestell und waren deshalb nur mühsam zu manövrieren. Das änderte sich im Mittelalter. Nun kamen moderne Anspannmethoden auf, und die Zugtiere wurden beschlagen. Auf diese Weise konnte ein Pferd rund 2500 Kilogramm ziehen – etwa das Fünffache des Eigengewichts und eine Verbesserung um den Faktor 5.

Die Landwirtschaft als stoffliche Basis

In vorindustriellen Zeiten bildete die Landwirtschaft die alles beherrschende Rohstoffbasis der Ökonomie. Sie lieferte nicht nur die Nahrung, sondern auch Fasern wie Wolle, Hanf, Flachs, dazu Öle und Farben, außerdem Felle, Leder und Knochen. Die Landwirtschaft war zudem die wichtigste Quelle der Energie, nämlich in Form von Biomasse, vor allem Holz. Dies war wiederum die Voraussetzung, um mineralische Rohstoffe wie Salz, Keramik, Metalle oder Ziegel zu gewinnen.
Holz zu produzieren machte weit weniger Arbeit als der Getreideanbau. Deshalb dachten die Menschen oft, Holz sei ein freies Gut, das nur geerntet, jedoch nicht gepflanzt werden müsste. Aber spätestens, wenn das Holz wieder einmal knapp wurde – in vorindustriellen Zeiten ein häufiges Phänomen –, war klar: Holzfällen „zerstört“ im gleichen Sinne den Wald, wie die Getreideernte ein Weizenfeld „zerstört“. Biomasse zu produzieren braucht Fläche. Und die ist endlich. Unterschiedliche Arten der Nutzung befinden sich daher oft in Konkurrenz zueinander: entweder – oder.
Für den Bau eines durchschnittlichen Schiffs benötigte man im 18. Jahrhundert das Holz von 20 Hektar Hochwald, also rund 2000 Bäumen, wovon jeder etwa zwei Tonnen wog. In England, dem Mutterland der Industrialisierung, wurden zu dieser Zeit weite Teile des Waldbestandes allein für den Schiffbau abgeholzt. Ältere und größere Bäume wurden selten. Das Holz für Schiffsmasten kam zunehmend aus Skandinavien und Russland, während Material für die Planken weiterhin im Inland geschlagen werden konnte.
Durch Fischfang konnte der Speiseplan deutlich verbessert werden. Proteine kamen dann aus dem Wasser und nicht mehr aus der Viehzucht oder der Jagd. Für Fischfang treibende Nationen wie England oder die Niederlande wurden die entsprechenden Flächen im Inland somit frei für eine andere Nutzung. In diesem Sinne konnte man die Weiten des Meeres dem eigenen Territorium durchaus hinzurechnen.

Die Überwindung der Fläche

Grundsätzlich gilt: Die Menschen in Zeiten der Agrargesellschaft schalteten sich über Flächen in Stoff- und Energieflüsse ein. Die natürlichen Bestände in diesem System waren klein. Auch Wälder, in denen die Biomasse immerhin über einige Jahrzehnte gespeichert war, konnte man nicht über die Maßen nutzen, ohne sie zu zerstören. Im agrarischen Energiesystem waren Energiedichte und Energieflüsse deshalb immer gering.

Der Import biotischer Rohstoffe – Tabak, Baumwolle, Zucker und Getreide – aus den Kolonien, war eine entscheidende Strategie, die es England ermöglichte, seine Flächenbegrenzung zu überwinden. Die zweite Strategie war die Nutzung des „unterirdischen Waldes“, der Kohle. So konnte England schließlich, die Fesseln der Agrargesellschaft sprengen. Beide Wege waren China versperrt.

Entscheidend war die neue energetische Basis. Die Dinge änderten sich radikal, als es gelang, die Tresore aus gewonnener Sonnenenergie der Vergangenheit zu öffnen, damit standen scheinbar unendliche Energiedepots zur Verfügung. Und daraus konnte man einen gewaltigen Energiefluss generieren – bis in die Gegenwart hinein. Heute verbraucht die Menschheit in einem Jahr etwa so viel fossile Energieträger, wie die Erde innerhalb einer Million von Jahren gebildet hat.

Positive Rückkopplung

Um in vorindustriellen Zeiten 50 Kilogramm Eisen herzustellen, benötigte man 25 Festmeter Holz. In sechs Wochen konnte eine Gruppe Köhler einen Quadratkilometer Wald abholzen und in Holzkohle verwandeln. Nachdem das geschehen war, war der Wald verschwunden. In England begann man deshalb bereits sehr früh damit, Kohle abzubauen, die an verschiedenen Orten zutage trat, und vom 12. Jahrhundert an importierte die Handelsstadt Brügge bereits englische Kohle aus Newcastle. Jahrhundertelang wurde Kohle auf menschlichen Rücken oder mit Hilfe von Seilen an die Oberfläche transportiert. Vielfach lieferten Pferde und Wasserräder zusätzliche Energie. Auf die gleiche Weise musste Sickerwasser ausgeschöpft werden. Die Mengen geförderter Kohle blieben so immer gering.

Als eine Maschine erfunden wurde, die die Wärmeenergie der Kohle zur Förderung dieses Rohstoffs in mechanische Energie verwandeln konnte, war ein völlig neues technisches System geboren. Den Anstoß zu der epochalen Wende, die wir industrielle Revolution nennen und die zu einer neuen, deutlich leistungsfähigeren Energiebasis der Gesellschaft geführt hat, gab der technische Fortschritt. Die Dampfmaschine ermöglichte eine effizientere Kohleförderung, die wiederum den Brennstoff der Maschine und darüber hinaus als Überschuss größere Volumina nutzbarer Energie lieferte. Durch die üppige Energiebasis konnte nicht nur die Qualität des Stahls verbessert, sondern das Material an sich in bis dahin nicht vorstellbaren Mengen hergestellt werden. Die gesamte Mechanik, einschließlich des Maschinenbaus, erlebte eine Blüte. Der verbesserte Stahl führte zu besseren Dampfmaschinen. Man setzte sie schließlich auf Räder, die Eisenbahn war geboren. Die Eisenbahn brachte gewaltige Mengen Kohle heran und sorgte für den Abtransport der Güter. Die Wirtschaft erlebte einen gewaltigen Aufschwung.

Im fossilen System kam es aufgrund des immensen Angebots von Energie und der evolutionären Entwicklung der Technik zu positiven Rückkopplungen. Das Agrarsystem dagegen stieß bei seinen Produktivitätssteigerungen immer wieder an natürliche Grenzen. Wenn ein Wald geschlagen war, brauchte es 50 oder 80 Jahre, bis er wieder nachgewachsen war. Eine dauerhafte Ausweitung der Holzproduktion war nicht möglich.

Energieströme triggern Stoffströme

Mit dem Übergang von der Agrargesellschaft hin zur Industriegesellschaft haben die Menschen einen neuen Entwicklungspfad eingeschlagen. Das Ressourcenproblem war erst einmal gelöst, die Beschränkung durch die Fläche gesprengt.

Der Energieverbrauch pro Kopf stieg deutlich. In England zum Beispiel von 1700 bis 2000 um das Dreifache; zugleich wird die Energie heute aufgrund des technischen Fortschritts um ein Vielfaches effektiver genutzt.  Im 20. Jahrhundert explodierte der globale Energieverbrauch regelrecht, eine Steigerung um den Faktor 12. 

Das fossile Energiesystem revolutionierte insbesondere Mobilität und Verkehr. Der Transport über Land war Jahrtausende lang mühsam, langwierig und teuer. Nur per Schiff konnte man größere Lasten bewegen. Mit dem Einzug der Industriegesellschaft kamen Eisenbahnen auf, im 20. Jahrhundert schließlich setzte eine massenhafte Motorisierung durch das Auto ein. Der Bestand an Pferden ging drastisch zurück. Über Jahrhunderte hatten sie Personen oder Güter transportiert oder wurden vor den Pflug gespannt. Heute sind sie eher Spielzeug für junge Mädchen. Weideflächen, zumindest für Pferde und Zugtiere, werden kaum noch gebraucht. Dafür aber Straßen, Autobahnen und Parkflächen für die Autoherden, die den Planeten überziehen.

Energieströme triggern Stoffströme – nach diesem Grundsatz schwollen die Material- und Warenströme seitdem immer weiter an.   Technische, logistische und politische Entwicklungen traten hinzu. So geht es bis in die globalisierte Gegenwart hinein.
Das erste Containerschiff, ein umgebauter, ehemaliger Tanker, stach im Jahr 1956 mit 58 standardisierten Blechkisten in See. Heute beträgt die Tragfähigkeit der größten Frachter 13.000 Einheiten. Die riesigen Containerschiffe liegen nur noch wenige Stunden im Hafen. Be- und Entladung laufen fast vollautomatisch. Dann geht es wieder hinaus auf Meer. Wo die Schiffe ihre Loops ziehen wie Verkehrsbusse ihre Runden.

Neue Grenzen

Die große Suggestion der fossilen Energieträger hieß: unendliche Energie zu niedrigen Preisen! Nach dem Zweiten Weltkrieg erlebten die entwickelten Teile der Welt ein wahrhaft Goldenes Zeitalter mit enormen Wachstumsraten. In Europa, Nordamerika und in Japan erfuhren breite Bevölkerungsschichten einen Wohlstand, der zu Zeiten ihrer Großeltern nur Millionären vorbehalten war, mit Telefon, Kühlschrank, permanent geheizten (oder gekühlten) Wohn- und Schlafzimmern, eigener Waschmaschine und Auto. Zwischen 1949 und 1972 verdreifachte sich der weltweite Energiekonsum.  Gleichzeitig wurde Öl immer billiger. Und je mehr man verfeuerte, desto mehr Lagerstätten wurden entdeckt – ein einziger Energierausch. Erst mit der Ölpreiskrise 1973 bekam dieses überschwängliche Lebensgefühl einen Dämpfer. Der Verbrauch von fossilen Energieträgern ging aber keineswegs zurück, im Gegenteil.

Mittlerweile zeigt sich überdeutlich, dass auch das fossile Energiesystem limitiert ist. Der Förderhöhepunkt von Öl ist in greifbarer Nähe, wenn er nicht bereits überschritten ist.  Der Klimawandel ist eine Folge jahrzehntelangen Raubbaus an der Biokapazität des Planeten. Während der vergangenen 200 Jahre hat die Menschheit unvorstellbare Mengen Kohlenstoff aus der Erdkruste in die Atmosphäre geschaufelt, wo der Kohlendioxid-Gehalt mittlerweile um mehr als ein Drittel angestiegen ist.

Die Befreiung von den engen Grenzen der Agrargesellschaft, insbesondere die Abhängigkeit von der Fläche, hat sich – Ironie der Geschichte! – ins Gegenteil verkehrt. Und wiederum ist die Grenze die Fläche: Ozeane und Wälder sind überfordert, die gewaltigen Mengen Kohlendioxid zu absorbieren. Derzeit (über-) nutzt die Menschheit den Planeten etwa zu 140 Prozent. Rund die Hälfte des gesamten Naturverbrauchs, in Footprint gemessen, geht auf das Konto fossiler Energie.