{"id":52649,"date":"2014-01-30T00:00:00","date_gmt":"2014-01-29T23:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/energie\/wie-viel-energie-steckt-im-kraftwerk-erde-wirklich-2.html"},"modified":"2014-01-30T00:00:00","modified_gmt":"2014-01-29T23:00:00","slug":"wie-viel-energie-steckt-im-kraftwerk-erde-wirklich-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/energie\/wie-viel-energie-steckt-im-kraftwerk-erde-wirklich-2\/","title":{"rendered":"Wie viel Energie steckt im „Kraftwerk Erde“ wirklich?"},"content":{"rendered":"

Warum Solarenergie das meiste Energiepotenzial hat. Die Erde versorgt uns kostenlos mit Erneuerbaren Energien wie Wind, Wasser und Sonnenlicht und das auch noch unbegrenzt. Tats\u00e4chlich? Sto\u00dfen die Erneuerbaren nicht auch an Grenzen? Doch. Gemeint sind nicht technische Grenzen. Es geht um die nat\u00fcrlichen Energieums\u00e4tze der Erde. Sie erzeugt aus Sonnenlicht die Energieformen, die in Wind, Wasser und Wellen stecken und die wir als erneuerbare Energiequellen nutzen k\u00f6nnen. Dabei folgt sie den gleichen Regeln wie ein Kraftwerk, leider k\u00f6nnen wir auch im Falle des Kraftwerks Erde die meiste Energie nicht nutzen. Von Axel Kleidon <\/p>\n

Die Erde funktioniert wie ein Kraftwerk<\/strong><\/p>\n

Betrachten wir die Erde also als Kraftwerk, um zu verstehen, warum nur ein Teil der Energie nutzbar ist. Ein Kraftwerk erzeugt nutzbare Energie aus einem Brennstoff wie Kohle oder Gas. Die erste Regel besagt, dass Energie erhalten bleibt. Bei der Verbrennung wandelt sich die Energie, die in der Kohle steckt, zum einen in Abw\u00e4rme um, also in nicht nutzbare Energie, die durch den Schornstein verschwindet. Zum anderen in die erzeugte, nutzbare Energie. Die zweite Regel beschreibt, dass man Abw\u00e4rme nicht vermeiden kann. Das hat zur Folge, dass nur ein Teil der Energie, die aus dem Brennstoff flie\u00dft, in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Anders ausgedr\u00fcckt: Der Wirkungsgrad ist weniger als 100 Prozent. Typischerweise liegt der beste Wirkungsgrad in einem Kohlekraftwerk bei um die 60 Prozent. Mehr geht nicht, und zwar nicht wegen der technischen M\u00f6glichkeiten, sondern weil wir an grundlegende physikalische Grenzen sto\u00dfen. Die gleichen Regeln gelten auch f\u00fcr die Energieumwandlungen der Erde: Energie bleibt erhalten und es gibt unvermeidbare Verluste. Die Wirkungsgrade bei der Erde sind anders als bei einem Kraftwerk sehr viel geringer. Warum?<\/p>\n

Aus Sonnenenergie entstehen Wind, Wellen und Meeresstr\u00f6mungen<\/strong><\/p>\n

So wie ein Kraftwerk aus Brennstoff nutzbare Energie gewinnt, erzeugt das „Kraftwerk Erde“ aus Sonnenlicht die Energie, die in Wind, Wellen und Meeresstr\u00f6mungen steckt. Das einfallende Sonnenlicht erw\u00e4rmt die verschiedenen Regionen der Erde unterschiedlich stark. Diese Temperaturunterschiede sind daf\u00fcr verantwortlich, dass in der Atmosph\u00e4re Luftbewegungen entstehen, die versuchen, diese Unterschiede auszugleichen. Dabei entsteht Bewegungsenergie, die sich in Form von Wind zeigt. Der Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Windenergie ist dabei gering: Aus den gewaltigen 175.000 Billionen Watt Sonnenlicht, die auf die Erde einstrahlen, erzeugen nur etwa 1.000 Billionen Watt die Winde der Atmosph\u00e4re. Das ist immer noch sehr viel, entspricht aber einem Wirkungsgrad von weniger als einem Prozent. Der Wirkungsgrad ist so niedrig, da die Temperaturunterschiede auf der Erde viel geringer sind, als die, die bei der Verbrennung im Kraftwerk entstehen. Wiederum die H\u00e4lfte der Windenergie geht in der Atmosph\u00e4re in Form von W\u00e4rme verloren, die andere H\u00e4lfte erreicht die Erdoberfl\u00e4che. Dort schafft der Wind \u00fcber dem Ozean die Wellen und erzeugt, mit weiteren Verlusten, Wellenenergie. Jetzt sind es nur noch 0,04 Prozent vom Sonnenlicht, die die Wellen des Ozeans erzeugen. Die Wellen schaffen die Str\u00f6mungen der Weltmeere. Wieder kommt es zu Verlusten bei der Umwandlung. Lediglich eine Billion Watt sind es letztendlich, die die Str\u00f6mungen der Weltmeere aufrechterhalten.<\/p>\n

Um diese gigantischen Zahlen in Proportion zu setzen: Die gesamte Menschheit verbrauchte 2012 im Mittel etwa 17 Billionen Watt an Energie. Das hei\u00dft, wir verbrauchen 17 Mal mehr, als die Energie, die die Weltmeere in Bewegung h\u00e4lt. Das liegt daran, dass sich Sonnenlicht mehrfach mit Energieverlust umwandelt. Es geht so viel Abw\u00e4rme verloren, dass das Energievolumen dem riesigen Energiebedarf der Menschheit nicht standhalten kann. Im Gegensatz zu Wellenkraft haben daher Solar- und Windenergie ein sehr gro\u00dfes Potenzial, nachhaltig erneuerbare Energien zu liefern. Denn die Solarenergie speist sich direkt aus der gigantischen Quelle – der Sonne – w\u00e4hrend bei der Windenergie das Sonnenlicht nur einmal umgewandelt wurde.<\/p>\n

Ein Bruchteil der Windenergie ist wirklich nutzbar<\/strong><\/p>\n

Aber selbst bei der Windenergie ist das Potenzial nicht so gewaltig, wie es zun\u00e4chst aussieht. Von den 1.000 Billionen Watt, die die Winde antreiben, gelangt nur etwa ein Achtel an die Landoberfl\u00e4che, wo Windturbinen sie einfangen k\u00f6nnen. Aber auch bei dieser Umwandlung gibt es Verluste. Jede Turbine entzieht dem Wind einen Teil seiner Energie. Das f\u00fchrt zu Windschatten, also ausgebremster Luft hinter der Turbine, die die Atmosph\u00e4re erst wieder auff\u00fcllen muss. Bei einer einzelnen Turbine spielt dieser Effekt keine Rolle. Aber je mehr Turbinen dem Wind Energie entziehen, desto st\u00e4rker w\u00e4chst die Bedeutung des Windschattens. Es gelten die Regeln eines Kraftwerks: Die Turbinen k\u00f6nnen nicht die gesamte Windenergie nutzen und die Energie im erzeugten Strom der Turbinen fehlt dem Wind. Die Physik zeigt uns, dass Windturbinen nur 38 Prozent der Energie, die die Atmosph\u00e4re an die Erdoberfl\u00e4che bringt, nutzen k\u00f6nnen. Die 1.000 Billionen Watt, die die Atmosph\u00e4re erzeugt, schrumpfen zu 48 Billionen Watt, die Windturbinen auf Land maximal nutzen k\u00f6nnen. Das ist zwar immerhin noch das Dreifache des gegenw\u00e4rtigen Energieverbrauchs. Das hie\u00dfe aber auch, dass die gesamte Erde mit Windturbinen bepflastert w\u00e4re.<\/p>\n

Auf die Fl\u00e4che Deutschlands \u00fcbertragen, erhielten wir ein Potenzial f\u00fcr die Windenergie von 225 Milliarden Watt. Im Jahr 2012 verbrauchten die Bundesb\u00fcrger im Mittel aber 428 Milliarden Watt. Windkraft kann deshalb zwar einen guten Anteil f\u00fcr die Energieversorgung beitragen, den Bedarf aber nicht vollst\u00e4ndig bew\u00e4ltigen.<\/p>\n

Quelle<\/h5>\n

Erstver\u00f6ffentlichung FORUM Nachhaltig Wirtschaften | Dr. Axel Kleidon 2014Der Physiker\u00a0Dr. Axel Kleidon\u00a0erforscht mit seiner Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut f\u00fcr Biogeochemie die Grundlagen von Energieumwandlungen im Erdsystem. Dieser physikalische Ansatz wird in der Forschung angewendet, um das Klima und die Kreisl\u00e4ufe von Wasser und Kohlenstoff im Erdsystem sowie deren \u00c4nderungen im Klimawandel besser verstehen zu k\u00f6nnen, aber auch, um die nat\u00fcrlichen Grenzen erneuerbarer Energien zu ermitteln.<\/p>\n

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