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Stellen Sie sich eine Welt vor, in der solare Energiesysteme die Photosynthese von Pflanzen nachahmen und so kostengünstige, unerschöpfliche und saubere Elektrizität erzeugen – eine Welt, in der Kohlendioxid kein Schadstoff, sondern ein wichtiger Baustein der nachhaltigen Energieversorgung ist. Zukunftsmusik? Mitnichten. Erst kürzlich veröffentlichten Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) eine einfache Methode, um photosynthetisches Material aus Gras und landwirtschaftlichen Abfällen zu extrahieren. Zusammen mit einem dreidimensionalen Netzwerk aus Zinkoxid-Nanodrähten kann das Gemisch auf Dächer oder Wände „gestrichen“ werden und dort – vor allem in Gebieten ohne Netzanschluss – billigen Strom erzeugen.

Die große Herausforderung liegt jetzt in der Effizienzsteigerung solcher Technologien. Aber nicht nur das MIT forscht in diese Richtung: Ob in Deutschland, Japan, den Niederlanden, Schweden und Großbritannien oder Brasilien, China und Singapur – überall laufen zahlreiche Forschungsprogramme, um die Zukunft unserer Energiesysteme nachhaltiger zu gestalten. Die Notwendigkeit, zu handeln, ist unbestritten. Die CO₂-Emissionen aus der Nutzung fossiler Brennstoffe sind 2011 um drei Prozent auf den neuen Höchstwert von 31,6 Milliarden Tonnen gestiegen. Doch ab etwa 2020 müssen sie fallen, um gefährliche Folgen des Klimawandels zu verhindern. Zugleich haben jedoch 1,3 Milliarden Menschen keinen Zugang zu elektrischem Strom und 2,7 Milliarden keine sauberen Kocheinrichtungen, vor allem in den Entwicklungsländern – eine enorme Herausforderung für Entwicklungshilfe und Armutsbekämpfung.

Und mehr noch: Durch schädliche Abgase, etwa von Autos, Lkw, Kraftwerken und Kochern, sterben jährlich bis zu sechs Millionen Menschen. Auch künftig werden wir noch fossile Brennstoffe einsetzen, doch wir müssen sie effizienter nutzen und Alternativen erschließen. Der wichtigste Schlüssel für eine nachhaltige Zukunft ist die Energieeffizienz bei der Stromerzeugung, -übertragung und -nutzung in Gebäuden, in der Industrie und im Verkehr. Das erfordert vielfältige Maßnahmen, die wie Puzzlesteine ineinandergreifen müssen. Um dies zu erreichen, muss die Welt aber nicht bei Null anfangen: Neueste Untersuchungen des UN-Umweltprogramms, von Bloomberg New Energy Finance und der Frankfurt School of Finance & Management zeigen, dass 2011 weltweit 257 Milliarden US-Dollar in erneuerbare Energien investiert wurden – 17 Prozent mehr als 2010 und auch mehr als auf dem Feld der fossilen Energieträger. Inzwischen sind im Clean-Energy-Sektor mehr Menschen beschäftigt als in der Branche der fossilen Brennstoffe.

Die Ziele und Zeitpläne der UN-Klimakonvention und des Kyoto-Protokolls haben diese Entwicklung vorangetrieben, aber ebenso auch die kreative Politik von immer mehr Staaten. So hat sich etwa Kenia, Hauptsitz des UNEP, das deutsche Erneuerbare-Energien-Gesetz zum Vorbild genommen und erlebt einen Boom regenerativer Energien. In Turkana, einer der ärmsten Regionen des Landes, wird schon bald der größte Windpark südlich der Sahara gebaut. Und bis 2030 sollen mit Erdwärme fünf Gigawatt Leistung erzeugt werden.

Weitere Nachhaltigkeitsaspekte kommen ebenfalls ins Spiel: So möchte Südafrika etwa mit Photovoltaik (PV) Wasser sparen. Denn der Kühlbedarf in Kohle- und Kernkraftwerken ist hier ein Problem, da Frischwasser knapp ist. PV-Solarparks benötigen dagegen für den Betrieb kaum Wasser, nur für die Reinigung. Große Herausforderungen bleiben dennoch bestehen: etwa Subventionen von über 600 Milliarden US-Dollar im Bereich fossiler Brennstoffe. Länder wie Ghana, Indonesien und Iran beginnen derzeit, solche Subventionen auslaufen zu lassen. Andere Länder sollten es ihnen gleichtun.

Themen wie Transparenz, Währungsschwankungen und Vorlaufkosten sollten von internationalen und bilateralen Gebern aufgegriffen werden. Die Entwicklung intelligenter, regionaler Netze, die Strom aus vielen großen und kleinen Quellen problemlos managen können, ist ebenfalls elementar wichtig. Die Zukunft der Energieversorgung, die ein Schwerpunkt dieser Ausgabe von Pictures of the Future ist, deutet klar in Richtung einer „grünen“ Wirtschaft – die Kernfrage lautet, ob wir es schaffen werden, das 21. Jahrhundert nachhaltig zu gestalten. Wind- und Solarenergie, Erdwärme sowie Wellen- und Gezeitenkraftwerke nehmen weltweit an Bedeutung zu; Brennstoffzellen und Elektroantriebe in der Fahrzeugtechnik ebenso.

Forschung und Entwicklung nehmen hier neben einer intelligenten Politik und kreativen Finanzierungslösungen eine Schlüsselrolle ein: Vielleicht wird eines Tages die Photosynthese wirklich mehr tun, als für unsere Nahrung zu sorgen und uns die Schönheit von Bäumen und Blumen zu schenken. Vielleicht wird die Nachahmung der Natur uns helfen, eine der größten Herausforderungen zu bewältigen, vor der heute sieben, bis 2050 aber bereits über neun Milliarden Menschen stehen werden.