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Emergie –

Das Energiegedächtnis

Von Sergio Ulgiati und Eric Poettschacher

Bilder: Christoffer Relander

22. August 2016

Wagen Sie ein Gedankenexperiment:

Stellen Sie sich vor, der Computer, auf dem Sie diesen Essay lesen, würde neben seinem normalen Arbeitsspeicher über eine Komponente verfügen, auf der sämtliche Energie und Materialien aufgezeichnet werden, die in seine Herstellung geflossen sind. Also nicht nur die menschliche Arbeitskraft, die Maschinen und Geräte, die Entwicklungsarbeit, die Immaterialgüter und die Logistik, sondern auch die unsichtbare Arbeit, die im Laufe von Jahrmillionen durch die Natur verrichtet wurde: Die Schaffung von Erdwärme und Sonnenlicht durch den Gravitationskollaps, von fossilen Brennstoffen aus Sonnenlicht, von Seltenen Erden und anderen Mineralien aus geothermischer Energie – all das, was erforderlich war, um Kunststoffe, High-Tech-Komponenten und damit das wertvolle Stück Technologie zu produzieren, das Sie gerade verwenden. Natürlich ist die Energie, die es brauchte, damit alle diese Umwandlungen und Verschmelzungen in der Natur stattfinden konnten, auf Ihrem Computer nicht mehr verfügbar. Sie wurde bei der Herstellung verbraucht. Ein Maß für die verbrauchte Energie, die jetzt in Ihrem Rechner steckt, ist „Emergie“. Würde der Computer über ein Energiegedächtnis verfügen, so wäre diese Emergie eine faszinierende Größe.

In Wirklichkeit gibt es kein Energiegedächtnis, das eine Vorstellung davon vermitteln könnte, wie viel Energie in ein bestimmtes Endprodukt oder einen Service geflossen ist. Nicht einmal in der Natur ist ein solches Gedächtnis verfügbar – Emergie lässt sich nirgendwo messen oder beobachten. Wir finden sie nur in Umweltbilanzen, wie sie vom US-amerikanischen Ökologen Howard T. Odum (1924 – 2002) entwickelt wurden.

Den meisten Menschen ist das Konzept der Emergie vollkommen unbekannt. Und doch hat es das Potenzial, unsere Wahrnehmung von Energie und Materie grundlegend zu verändern. Indem wir Produkte und Services unter dem Gesichtspunkt der Emergie betrachten, erweitern wir unsere Vorstellung von Energie weit über die bisherigen Grenzen der Wahrnehmung hinaus. Wer sich tiefgehender auf die Welt der Emergie einlässt, erkennt vielleicht, dass der ökonomische Wert eines Produkts nicht unbedingt seinem energetischen Wert in der Natur entspricht. Aus der Sichtweise der verausgabten Energie bestimmt sich der Wert einer Ressource durch den Aufwand, der von Natur und Gesellschaft aufgebracht wurde, um ihn herzustellen. Dies umfasst einen evolutionären Prozess von Versuch und Irrtum, durch den ein Ressourcenzyklus optimiert wird. In gängigen ökonomischen Theorien wird Wert durch monetäre, also geldbezogene Begrifflichkeiten ausgedrückt, so z. B. die Kaufbereitschaft, ein Wert, der sich auf die Verbraucherseite bezieht. Wert im Sinne von Emergie bezieht sich hingegen auf die Menge an primären Ressourcen, die von der Natur investiert wurden.

Emergie ist nicht dasselbe wie Energie. Es ist
die gesammelte Erinnerung von Arbeit, die von
der Natur in der Vergangenheit verrichtet wurde.
Doch welchen Vorteil hat es, Wirtschaft und
Gesellschaft unter dem Blickwinkel der Emergie
zu betrachten?

Das Konzept der Emergie wurde von Howard Odum
als wissenschaftliche Bemessungsgrundlage für die Arbeit
eingeführt, die durch die Biosphäre verrichtet wird, um
Lebensprozesse auf der Erde zu ermöglichen.

Odum betrachtete das natürliche Kapital und diese „Dienstleistungen“ des Ökosystems als wahren Ursprung von Wohlstand. Sein Ansatz ist gleichzeitig Alternative und Ergänzung zur üblichen Annahme, Wohlstand könne nur aus Arbeitskraft und wirtschaftlichem Kapital entwachsen. Herkömmliche Analysen von Energie und Wirtschaft berücksichtigen im Allgemeinen keine Leistungen, die sich nicht auf monetärer oder energetischer Ebene bemessen lassen. Märkte erkennen nur monetäre Werte an, und doch stützen sich Ökonomien zu einem großen Teil auf ökologische Leistungen. Werden diese Leistungen nicht berücksichtigt und ihnen kein entsprechender Wert beigemessen, so kann dies zu Ressourcenverschwendung führen – und auch die Zukunftsaussichten des betreffenden Systems lassen sich so nicht herleiten. Diese von Menschen bestimmten Energieflüsse lassen sich unmöglich auf eine Weise messen, die ihrem komplexen Wert für den Endverbraucher gerecht werden. Das Konzept der Emergie bietet hier eine einfachere Lösung, indem es eine Wertehierarchie der Biosphären-Prozesse aufstellt. Ausgehend von den Produktionskosten, die von der Natur in die Generierung von Ressourcen investiert wird, vertritt Emergie ein neues und anderes Wertekonzept und offenbart die Arbeit der Natur, die diese für einen sehr viel größeren Nutzerkreis als nur den menschlichen Verbraucher leistet, nämlich für sämtliche Spezies auf Erden. Die menschliche Maximierung des Marktwerts kann hingegen die Überlebensmuster anderer Spezies gefährden – und tut dies auch oft genug. Emergie fordert Wert-Optimierung anstelle von Maximierung. Sie fordert politische Entscheidungen, die nicht nur alle Spezies berücksichtigen, sondern auch die Qualität von Ressourcen, bemessen an dem Energie-, Zeit- und Materialaufwand, der betrieben werden muss, um sie zu schaffen – auch dann, wenn dieser Aufwand durch Marktwertberechnungen nicht erfasst wird.

Odum war der Überzeugung, dass sich ein System
nie ganz verstehen lässt, wenn man es nur im begrenzten
Rahmen seines gegenwärtigen Zustands betrachtet.

Um zu erkennen, woher die gegenwärtige Dynamik eines Systems stammt und wohin sie sich bewegt, müsse man vielmehr auch seine Verbindungen in größeren Maßstäben betrachten. Wir sind es bisher gewohnt – und dafür ausgestattet – nur den Teil des gesamten Energiespektrums wahrzunehmen, der die Energie-Qualitäten liefert, die wir unmittelbar für unsere Arbeit, unser Wohlergehen und unseren Fortschritt nutzen können: Nahrung, Treibstoffe und Elektrizität zählen zu den veredelten, konzentrierten Energieformen, die wir allgemein nutzen und wertschätzen. In die Erschaffung und Erhaltung dieser vom Menschen genutzten Energieformen fließen unzählige Energietransformationen und Arbeitsschritte der Natur. Die Gesamtheit dieser Energietransformationen können wir nicht wahrnehmen. Viele von ihnen sind viel zu klein (man denke nur an all die photosynthetischen Prozesse, die unser tägliches Mittagessen ermöglichen), andere zu langsam (so die Jahrmillionen, die es braucht, um Fossilien in fossile Brennstoffe zu verwandeln) oder zu riesig (wie beispielsweise der immense Energiemetabolismus ganzer Städte oder Nationen). Doch sie existieren – auch, wenn wir ihnen keine Aufmerksamkeit schenken. Emergie bietet eine Möglichkeit, diese gesamte Energie-Transformationskette zu erfassen, die mannigfaltigen, unsichtbaren Phasen, die durchlaufen werden, damit aus Sonnenlicht andere Energieformen werden, die es uns ermöglichen, Computer zu bauen, Raumfahrzeuge ins All zu fliegen und Suppe zu kochen. Emergie macht die allgemeinen Energieprinzipien sichtbar, durch die alles in einer ökologischen Ordnung verbunden ist. Odum versuchte zu zeigen, dass jede Art von System denselben metabolischen Energieprozessen unterworfen ist, sei es ein Wald, ein Haushalt, eine Stadt oder sogar eine ganze Kultur.

Emergie und Energiepolitik

Auch politisch hat das Konzept der Emergie Schlagkraft und kann, wie das folgende Beispiel zeigt, zu kognitiver Dissonanz führen: 1975 standen die USA an der Schwelle zu einer einzigartigen Energierevolution. Es ging darum, das große Ganze zu erkennen, den Metabolismus der gesamten Nation einzukalkulieren und der energiebezogenen Wirklichkeit ins Auge zu blicken – etwas, das wir bis heute selten tun. Die Ölkrise von 1973 hatte dem Land seine Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen auf ebenso unmissverständliche wie schmerzvolle Weise vor Augen geführt. Präsident Nixon reagierte, indem er den US-Kongress dazu aufforderte, eine grundlegende Umstrukturierung der amerikanischen Energiepolitik voranzutreiben. Der Name seines visionären Plans: „Project Independence“. Das Ziel: die USA bis zum Jahr 1980 (!) energieautark zu machen.

Nixon blieb nicht lange genug im Amt, um sein Projekt maßgeblich mitzugestalten. Er stürzte über die Watergate-Affäre, und so blieb es seinem Nachfolger Gerald Ford überlassen, eine zukunftsorientierte Energiepolitik umzusetzen. Am 11. Oktober 1974 unterzeichnete Ford den „Energy Reorganization Act“ und ebnete damit den Weg zur Gründung einer nationalen Energiebehörde von bisher unerreichtem Wirkungsradius. Die 1975 etablierte „Energy Research and Development Administration“, kurz ERDA, versammelte die Forschungsprojekte zu allen verfügbaren oder auch nur vorstellbaren Energiequellen in den USA unter einem Dach, von fossilen Brennstoffen über Atomenergie bis hin zu Solarenergie, Erdwärme und den Energiequellen, die damals als „Advanced Energy Systems“ bekannt waren. Auf der Grundlage fundierter Forschungen sollten sämtliche möglichen Energieszenarien ausgelotet und bewertet werden, mit dem obersten Ziel, eine sichere, zukunftsfähige Energieversorgung zu finden.

Die drei Jahre nach Gründung der ERDA waren durch faszinierende Fortschritte in der Entwicklung alternativer Energieszenarien geprägt. Dabei wurden gleichzeitig extrem entgegengesetzte Pläne erforscht. So erwog man einerseits, tausende Atomreaktoren zu bauen, und entwickelte zeitgleich eine nationale Solarenergie-Offensive. Zur selben Zeit wurden Strategien zur Bioenergiegewinnung erörtert und Bundesmittel in die experimentelle Elektromobilitätsforschung gesteckt – in einem dieser Elektrofahrzeuge fuhr der damalige ERDA-Direktor Robert C. Seamans Jr. zur Amtseinführungsfeier von Präsident Carter. Dies war der Zeitpunkt, zu dem Howard T. Odum, Ökologe und damals Professor an der University of Florida, das Konzept der Emergie vorstellte.

Industrielle, Wissenschaftler und Politiker nahmen Odums Konzept 1975 ernst. Senator Mark Hatfield unterstützte sogar ein Gesetz (Public Law 93-577), das eine Emergie-Evaluierung für bundesstaatliche Energieprojekte in den USA forderte. Im Zuge des Gesetzesvorschlags wurden Kongressanhörungen und prominent besetzte Konferenzen durchgeführt. Howard T. Odum zufolge kam es zunehmend zu „Fällen von Verwirrung“. Seine Emergie-bezogene Sprache vertrug sich nicht mit der Sprache der Macht. 1976 setzte eine Expertenkommission dem Emergie-Experiment ein Ende. Die genauen Gründe für diese Entscheidung sind bis heute ungeklärt. Kurze Zeit später wurde auch die erst wenige Jahre zuvor gegründete ERDA aufgelöst und ging später im Department of Energy (DOE) auf. Im wissenschaftlichen Diskurs besteht das Konzept der Emergie jedoch weiter und wird weltweit in entsprechenden Forschungsprojekten untersucht (siehe http://www.emergysociety.com/). Das Interesse am Thema ist heute besonders an Universitäten in China sehr groß, wo sich eine wachsende Anzahl Wissenschaftler der Emergie-Forschung widmet.

Wirtschaftliche Bilanz vs. Emergiebilanz

Es gibt natürlich gewichtige Gründe, die dazu geführt haben, dass Emergie bisher nicht viel mehr als ein theoretisches Konzept geblieben ist. Eine Umweltbilanzierung auf Grundlage von Emergie läuft der Bilanzierung finanzieller Vermögenswerte zuwider und stellt unsere gewohnten Sichtweisen auf den Kopf. Sie berechnet gehandelte Ressourcen nach den in ihnen enthaltenen umweltbezogenen Kosten, nicht nach ihrem monetären Wert (der in den ökonomischen Begriffen von Handel und Marktdynamik verankert ist). So kann es sein, dass die wirtschaftliche Bilanz annähernd ausgeglichen ist, die Umweltbilanz jedoch nicht. Folgt man der Logik der Emergie, so verlieren viele Entwicklungsländer durch den Export primärer Rohstoffe gegen Geld ökologischen Wohlstand und Arbeitspotenzial, die zur Unterstützung der heimischen Wirtschaft genutzt werden könnten. Durch den Kauf von geringen Mengen an Industriewaren bzw. hergestellten Ressourcen auf dem internationalen Markt lässt sich ein solcher Verlust – am Emergiewert bemessen – normalerweise nicht ausgleichen.

Als natürliche Folge der ökologischen Unterstützung und der unregelmäßigen Verfügbarkeit von Ressourcen durchlaufen Systeme aller Art zyklische Entwicklungen, die durch Wachstum, Klimax, Verfall und Erneuerung gekennzeichnet sind. So schrieb Odum auch über die Verfallsmuster der gegenwärtigen Zivilisation und wies darauf hin, dass Nachhaltigkeit eher in der Fähigkeit besteht, sich an Ressourcenschwankungen anzupassen, als darin, einen festen Zustand zu erreichen, der für immer aufrechterhalten wird. Waldökosysteme durchlaufen kurze, pulsierende Zyklen, bei denen Bäume im Frühjahr blühen, im Sommer Früchte und Samen (also Informationsspeicher) produzieren, im Herbst ihr Laub abwerfen (das durch Mikroorganismen im Boden recycelt wird) und sich im Winter an weniger verfügbare Ressourcen (Sonnenlicht) anpassen. Sämtliche anderen Systeme und lebenden Organismen auf der Erde, auch der Mensch, sind durch ähnliche, ressourcenorientierte Muster bestimmt. Das Römische Reich – Odum zufolge „die größte Weltordnung, die allein auf Sonnenergie aufgebaut wurde“ – ist zwar untergegangen, aber sein Niedergang erlaubt es uns, seinen Zyklus zu erkennen, der über tausend Jahre währte und erst nach einem 300-jährigen Abstieg zum Ende kam. Wahrscheinlich sind wir weniger in der Lage, gesellschaftliche Zyklen zu erkennen, an denen wir selbst teilhaben. Hinzu kommt, dass das Konzept der Systemoptimierung, das für den Emergie-Ansatz charakteristisch ist, Wachstums- und Verfallsmuster auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen bzw. in unterschiedlichen Maßstäben erkennt. Damit steht es im Gegensatz zum Wachstumsparadigma, das sich allein auf die Maximierung individueller Parameter bezieht. So muss man wohl kaum erwähnen, dass Emergie vor allem deswegen ein kontroverses Konzept ist, weil es eine andere Sicht auf das vorherrschende Paradigma unserer Zeit eröffnet.

Doch solange unsere gewohnte Wahrnehmung die Arbeitsleistung der Natur ausblendet, ist schwer vorstellbar, wie diese Externalitäten jemals in die finanzorientierten Bilanzen einfließen und zu nachhaltigeren Wegen führen sollen. Vielleicht ist Emergie in diesem Sinne sogar ein Maß für unsere Bereitschaft, eine systemischere Wahrnehmung von Ressourcen zu entwickeln und zu erkennen, dass die Wirtschaft in natürliche Prozesse eingebettet ist – und nicht etwa umgekehrt. So gesehen, ist es heute wichtiger denn je, Emergie zu verstehen.

Dieser Essay basiert zum Teil auf Sergio Ulgiatis Beitrag „Emergy“ in D´Alisa, Giacomo et al. (Hrg.) Degrowth. A Vocabulary for a New Era. London/New York: Routledge, 2015.

Sergio Ulgiati ist Professor an der neapolitanischen Parthenope-Universität. Seine Forschungsschwerpunkte sind Umweltbilanzierung und Nachhaltigkeitsindikatoren, Energieumwandlungssysteme und Emergie-Analysen. Er setzt sich für einen neuen Nachhaltigkeitsdiskurs ein und vertritt ein Modell zur Organisation von Wissen, Erfahrungen und Sprache, in deren Mittelpunkt gemeinsame Werte stehen, die auf qualitativem anstelle von quantitativem Wachstum basieren.

Eric Poettschacher ist Mitgründer von Energies United, einer Agentur, die Werkzeuge und Interventionen entwickelt, um die Lücke zwischen theoretischem Wissen und praktischer Verhaltensänderung beim Thema Energie in all seinen Erscheinungsformen zu schließen.

Der in Finnland ansässige Fotograf Christoffer Relander ist vor allem für seine Mehrfach-belichtungsaufnahmen bekannt. Seine Arbeiten wurden bereits in Print- und Online Publikationen wie der L.A. Times, Oprah.com, Huffington Post und China Daily veröffentlicht. Weitere Informationen zu seiner Arbeit gibt es hier: www.christofferrelander.com

LITERATUR

Buck, Alice. A History of the Energy Research and Development Administration; U.S. Department of Energy, 1982
Odum, H.T. Environment, Power and Society for the Twenty-First Century. The Hierarchy of Energy. Columbia University Press, 2007
Odum, H.T. Environmental Accounting. Emergy and Environmental Decision Making. Wiley: New York, NY, 1996.
Odum, H.T., Odum, E.C., 2001. A Prosperous Way Down: Principles and Policies. University Press of Colorado.