Der Untergang der Welt Der Untergang der Welt

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Der Untergang der Welt Der Untergang der Welt

Ein Drama in 2 Akten

Akt 1 : Das Problem und mögliche Lösungsansätze (Bauer)

Akt 2 : … wie man das Ganze von den Steuern absetzen kann

? ? Menschheit Menschheit

Zivilisation Zivilisation Energieverschwendungs- Energieverschwendungs-

Gesellschaft

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Energieerhaltung Energieerhaltung

 Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten

 Zentrale Weisheit der Physik:



Wir wissen nicht genau was Energie ist, aber wir wissen, dass sie konstant bleibt

 Verschiedene Arten der Energie können ineinander umgewandelt werden



Kinetische Energie



Potentielle Energie, z.B.

 In der Regel ist keine

Energieumwandlung perfekt (Entropie steigt fortwährend …)

 Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten

 Zentrale Weisheit der Physik:



Wir wissen nicht genau was Energie ist, aber wir wissen, dass sie konstant bleibt

 Verschiedene Arten der Energie können ineinander umgewandelt werden



Kinetische Energie



Potentielle Energie, z.B.

 In der Regel ist keine

Energieumwandlung perfekt (Entropie steigt fortwährend …)

1

2

mv

²

mgh

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Energieeinheiten Energieeinheiten

 1 Joule (J) = 1 m·kg/s

²

 Kinetische Energie eines Joggers ~ 200 J

 Potentielle Energie beim Sprung vom 10m Brett ~ 5000 J

 Kinetische Energie eines fahrenden Autos (1000 kg, 100 km/h) ~ 400 kJ (k = Faktor 1000)

 1 Kalorie (cal) = 4.186 J

 Essen wird gemessen in kcal = 1000 cal

 Dose Cola ~ 200 kcal ~ 800 kJ

 1 Joule (J) = 1 m·kg/s

²

 Kinetische Energie eines Joggers ~ 200 J

 Potentielle Energie beim Sprung vom 10m Brett ~ 5000 J

 Kinetische Energie eines fahrenden Autos (1000 kg, 100 km/h) ~ 400 kJ (k = Faktor 1000)

 1 Kalorie (cal) = 4.186 J

 Essen wird gemessen in kcal = 1000 cal

 Dose Cola ~ 200 kcal ~ 800 kJ

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Leistung Leistung

 Energie pro Zeitintervall = Leistung

 Leistungseinheit: 1 Watt (W) = 1 J/s

 Glühlampe ~ 50 W

 Haartrockner ~ 1000 W (= 1 kW)

 1 PS = 746 W

 100 PS Auto ~ 75 kW

 Kernkraftwerk ~ 1 GW (=

1.000.000.000 W)

 Kilowattstunde = Energieeinheit

 1 kWh = 3.6 MW = 3.600.000 W

 Energie pro Zeitintervall = Leistung

 Leistungseinheit: 1 Watt (W) = 1 J/s

 Glühlampe ~ 50 W

 Haartrockner ~ 1000 W (= 1 kW)

 1 PS = 746 W

 100 PS Auto ~ 75 kW

 Kernkraftwerk ~ 1 GW (=

1.000.000.000 W)

 Kilowattstunde = Energieeinheit

 1 kWh = 3.6 MW = 3.600.000 W

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Energiebilanz im Menschen Energiebilanz im Menschen

 Nimmt Nahrung auf

 2500 kcal/Tag ~ 10 MJ/Tag (~ 3.5 GJ/Jahr)

 Verrichtet mechanische Arbeit

 Verrichtet auch geistige Arbeit

 Strahlt Netto-Wärme ab

 ~80 W ~ 7 MJ/Tag

 Nahrungszufuhr > Energieverbrauch:

der Überschuss wird als Fett gespeichert

 Will man abnehmen, muss man das Vorzeichen umkehren!

 Nimmt Nahrung auf

 2500 kcal/Tag ~ 10 MJ/Tag (~ 3.5 GJ/Jahr)

 Verrichtet mechanische Arbeit

 Verrichtet auch geistige Arbeit

 Strahlt Netto-Wärme ab

 ~80 W ~ 7 MJ/Tag

 Nahrungszufuhr > Energieverbrauch:

der Überschuss wird als Fett gespeichert

 Will man abnehmen, muss man das

Vorzeichen umkehren!

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Energiebilanz der Erde Energiebilanz der Erde

 Nimmt Wärmestrahlung von der Sonne auf

1370 W/m²

Gesamte Strahlenleistung, die auf Erde einfällt

= (6370 km)²(1370 W/m²) = 1.75·10¹⁷W = 175 PW

 175.000.000.000.000.000 W ! ! !

 Strahlt fast alles auch wieder ab

 Seit vielen Millionen Jahren: Lagert kleine Differenz als von der Biosphäre

verarbeitete fossile Brennstoffe ab.

 Nimmt Wärmestrahlung von der Sonne auf

1370 W/m²

Gesamte Strahlenleistung, die auf Erde einfällt

= (6370 km)²(1370 W/m²) = 1.75·10¹⁷W = 175 PW

 175.000.000.000.000.000 W ! ! !

 Strahlt fast alles auch wieder ab

 Seit vielen Millionen Jahren: Lagert kleine Differenz als von der Biosphäre

verarbeitete fossile Brennstoffe ab.

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Menschlicher Energieverbrauch Menschlicher Energieverbrauch

 In Industrieländern verbrauchen

Menschen viel mehr Energie als sie essen

 USA: 350 GJ/Jahr pro Person

 Vergleich: Nahrungsaufnahme 3.5 GJ/Jahr

 „Als ob man 100 Energiesklaven für sich arbeiten lässt.“ (Steve Chu)

 In Industrieländern verbrauchen

Menschen viel mehr Energie als sie essen

 USA: 350 GJ/Jahr pro Person

 Vergleich: Nahrungsaufnahme 3.5 GJ/Jahr

 „Als ob man 100 Energiesklaven für

sich arbeiten lässt.“ (Steve Chu)

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0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 GDP per capita (PPP, $2000)

Primary Energy per capita (GJ)

Source: UN and DOE EIA, BP (Koonin) Russia data 1992-2004 only

energy demand and GDP per capita (1980-2004)

Energieverbrauch = Reichtum Energieverbrauch = Reichtum

Wir sind hier

Die wollen auch hier hin

USA

Russia

Ireland France Japan

China

India Brazil

Die Welt hat ein PROBLEM!

Die Welt hat ein PROBLEM! Die Welt hat ein PROBLEM!

Die Welt hat ein PROBLEM!

Australia S.Korea

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OK, where is the problem?

Es gibt zwei Probleme:

1.Uns geht der Sprit aus

2.Es wird zu warm hier

Es gibt zwei Probleme:

1. Uns geht der Sprit aus

2. Es wird zu warm

hier

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http://www.eia.doe.gov/

1. Uns geht der Sprit aus … 1. Uns geht der Sprit aus …

You are here You are here

50years

50years 100 years 100 years

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US-Elektrizitätsproduktion

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Globaler Energieverbrauch Globaler Energieverbrauch

(total = 186 Mboe/d = 7 TW)

(total = 186 Mboe/d = 7 TW) 1 boe = 1586 kWh 1 boe = 1586 kWh

Power Generation

Transportation 76Mboe/d

Buildings

56Mboe/d Industry

45Mboe/d 14

Nuclear 14Mboe/d

5 Renewables

5Mboe/d

2

17 3

1 Biomass

23Mboe/d

33

8

2 Coal

43Mboe/d

11 16 10

1 Gas

38Mboe/d

6

35 12

10 Oil

63Mboe/d

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Power Generation

Transportation 76Mboe/d

Buildings

56Mboe/d Industry

45Mboe/d 11

16 14

Nuclear 14Mboe/d

5 Renewables

5Mboe/d

2

17 3

1 Biomass

23Mboe/d

33

8

2 Coal

43Mboe/d

11 16 10

1 Gas

38Mboe/d

6

35 12

10 Oil

Vergleich: Gesamtsonneneinstrahlung = 175.000 TW

Globaler Energieverbrauch Globaler Energieverbrauch

(total = 186 Mboe/d = 7 TW)

(total = 186 Mboe/d = 7 TW) 1 boe = 1586 kWh 1 boe = 1586 kWh

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2. Es wird zu warm hier …

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Erdtemperatur Erdtemperatur

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Warum wird es so warm?

 Greenhouse Gase in der Atmosphäre nehmen zu

 Plausible kausale Verbindung!

 Greenhouse Gase in der Atmosphäre nehmen zu

 Plausible kausale Verbindung!

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Methan Methan

 CH

₄

 Erdgas

 Hauptreaktion

CH

₄

+ 2O

₂

→ CO

₂

+ 2H

₂

O

 Verbrennungswärme:

802 kJ/mol

(~1000 BTU/ft

³

, ~1 MJ/ft

³

)

 Wichtiges Greenhouse Gas

 CH

₄

 Erdgas

 Hauptreaktion

CH

₄

+ 2O

₂

→ CO

₂

+ 2H

₂

O

 Verbrennungswärme:

802 kJ/mol

(~1000 BTU/ft

³

, ~1 MJ/ft

³

)

 Wichtiges Greenhouse Gas

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http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/

Houweling et al.Climate Change 2001

Kühe: grösste Methanquelle

115 million Tonnen/Jahr

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