Welchen Ursprung hat die Energie, die wir nutzen und welche Energiequelle ist regenerativ? Diese und weitere Fragen, sowie das Verständnis um die Zusammenhänge der Energiewandlung werden erläutert. Beitrag von Andreas Lobb Was ist eigentlich erneuerbar an den Erneuerbaren Energien? Zur Beantwortung möchte ich etwas ausholen. Diese Geschichte beginnt vor ca. 4,5 Milliarden Jahren. Irgendwo im nirgendwo des Kosmos ballte sich Materie – bevorzugt Wasserstoff – zusammen und zog im Verlaufe der Zeit immer mehr Materie an. An einem bestimmten Punkt, an dem die Gravitation[1] im Inneren der Materieansammlung so hoch war, dass zwei Wasserstoffatome sich so nah kamen, dass sie verschmolzen. Vor dieser Fusion besaßen die beiden Wasserstoffatome eine höhere Masse, als das nach der Verschmelzung entstandene Heliumatom. Dieser Massendefekt liefert, nach der von Albert Einstein formulierten weltberühmten Formel E = mc² [2], Energie. Während dieser Zeit, als das erste Feuer in unserer Sonne brannte, bildeten sich die Planeten. Die Erde bildete sich als dritter Planet und fand zufälligerweise in einer habitablen[3] Zone ihren Platz. Nur in dieser Zone werden Planeten mit einer Energiemenge von ihrem Zentralstern versorgt, die Wasser als Flüssigkeit vorliegen lässt. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser gilt nach unseren Maßstäben als Grundvoraussetzung für die Entwicklung von Leben. Die Sonne transportiert ihre Energie durch den Sonnenwind auf die Erde und die anderen Planeten. Je nach dem Energieinhalt der elektromagnetischen Wellen werden diese von der Erdatmosphäre reflektiert bzw. absorbiert. Je näher ein Planet der Sonne ist, desto mehr Energie trifft ihn. In der nebenstehenden Grafik sind die einzelnen Energieströme dargestellt. Ins-gesamt muss sich eine ausgeglichene Bilanz ergeben. Schauen wir uns zu-nächst die gelben Energieströme an. Hier erreicht uns eine Energiemenge von 341 W/m² [4]. Diese, wie auch alle weiteren Energiebeträge sind über einen Tag gemittelt. Diese Energiemenge würde ausreichen um sechs 60 Watt Glühbirnen auf einer Fläche von 1 m² Tag und Nacht über leuchten zu lassen. Von diesen 341 W/m² werden durch die Atmosphäre 79 W/m² direkt reflektiert. An der Oberfläche werden zusätzlich23 W/m² reflektiert. So beträgt der Anteil reflektierter Sonnenstrahlung insgesamt Abbildung 1: Quelle Wikipedia (Datei:Sun_climate_system_alternative_(German)_2008) 102 W/m². In der Atmosphäre werden
78 W/m² absorbiert und
insgesamt 199 W/m² emittiert. Von der Erdoberfläche werden insgesamt
396 W/m² abgestrahlt, ca. 10 % dieser Strahlung verlassen die Erde,
da sie durch die Atmosphäre nicht mehr auf die Erde reflektiert werden. Anhand
dieser Zahlen ist gut zu erkennen, dass die Erde ohne Atmosphäre, über kurz
oder lang, einen frostigen Tod erleiden würde. Bei einer maximalen Energiezufuhr
von 341 W/m² und einer Abstrahlung über die Erdoberfläche von 396 W/m²
wäre die Energiebilanz negativ und die Erde würde sich merklich schnell
abkühlen. Nun aber zu den zur Beantwortung unserer Frage wichtigen Energieströmen.
Von den 341 W/m² Sonneneinstrahlung werden 161 W/m² von der Oberfläche
absorbiert. Von dieser Energiemenge werden 17 W/m² in die Erzeugung für
Thermik benötigt. 80 W/m² Energie fällt für die Verdampfung von Wasser ab. Als Erneuerbare Energiequellen werden: · die Windkraft · die Wasserkraft · die Sonnenenergie · die Geothermie · die Bioenergie genannt. Windenergie: Wasserkraft: Zur Energieerzeugung durch Wasser zählen auch die Gezeitenkraftwerke. Hier wird aus Bewegungsenergie des Wassers Strom gewandelt. Dieser Prozess ist wegen der hohen Massenträgheit sehr effektiv. Vorteil dieser Energieumwandlung ist, dass die kinetische Energie des Wassers durch die Gravitation des Mondes verursacht wird. Daher gehört diese Art der Energieumwandlung auch zu den regenerativen Energien. Solarenergie: Geothermie: Bioenergie: Resümee: Der Begriff „erneuerbar“ bzw. „regenerativ“ ist eher irreführend. Energien können nur mittels Massedefekt bei der Kernfusion bzw. Kernspaltung erzeugt werden. Dieser Vorgang kann solange aufrecht gehalten werden, wie Brennstoff vorhanden ist. Andere Energieerzeuger sind unter näherer Betrachtung Energiewandler. Da unsere Sonne uns noch für ca. 4,5 Milliarden Jahre mit Energie versorgen wird und wir auf unserer Erde nur ihre Energie wandeln, möchte ich diesen Prozess als regenerativ beschreiben. In Gänze können so alle beschriebenen Energieumwandlungsformen, außer der Geothermie, als regenerativ betrachtet werden. Der Unterschied liegt nur in der Art der Energiewandlung. Die einen wandeln Energie unter Kohlendioxid Ausstoß, die anderen nicht. Wichtig für diese Unterscheidung ist nur, woher die ursprüngliche Energie dieser Quelle stammt. Mais, Kohle oder Erdöl sind nachwachsende Rohstoffe. Um Erdöl oder Kohle zu erhalten, bedarf es nur ein etwas mehr an Zeit, dafür ist der Energieinhalt deutlich höher. Energiequellen, die ihren Ursprung außerhalb unserer Erde haben, können und sollten bevorzugt zur Energiewandlung genutzt werden. Wird Geothermie zur Energiewandlung genutzt, so hat dies langfristig einen negativen Einfluss. Die Energiemengen sind zwar extrem hoch, aber der Mensch würde sie dem System Erdinneren entziehen. Wir hätte nicht die Möglichkeit dem System die entnommene Menge Energie wieder zu zufügen. Würde sich z.B. der flüssige Erdkern verfestigen, hätte das die gleichen Konsequenzen wie wir auf dem Mars erkennen können. Auch der Mars besaß einmal eine Atmosphäre. Mit dem Zusammenbruch seines Magnetfeldes, welches durch die Rotation einer Flüssigkeit um einen Festen leitfähigen Kern entsteht, verlor er seine schützende Atmosphäre. Download: Beitrag [1] Schwerkraft. [2] E = mc² entspricht Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit². [3] lebensfreundlichen Zone [4] W/m² = Watt pro Meter² |
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