Energie und Klimawandel 0. Einführung - extended abstract 0.1 Warum interessiert uns das Thema 0.2 Einige Fakten zur Einführung in die Problematik... 0.3 Aufbau der Vorlesung 0.4 Energie und Treibhausgase 0.5 Energieeinheiten und Größenordnungen .51 Energieeinheiten und Umrechnungen Das kleine und das große DreimalDrei .52 Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch .53 Größenordnung einiger Energiespeicher und -flüsse .531 Fundamentales zur Erde als Energiespeicher .532 Wichtige und interessante Energiespeicher .533 Wichtige und interessante Leistungen .534 Energiedichten von Brennstoffen .54 Wirkungsgrad , Energieaufwand und Leistungsdichten 0.6 Was ist Energie

0.3 Aufbau der Vorlesung

Stand:2002_0409

Die Vorlesung möchte versuchen einen breiten Zugang zur Energiefrage zu finden. Daher: - mehr Überblick, nur vereinzelt Details - fachübergreifend mit Mut zur Lücke - generalistischer Ansatz

Detail heraussuchen, das sich mit seinen Vorurteilen „Auch die Wissenschaft ist nicht frei von diesem Fluch der Komplexität. Zu den meisten als wichtig angenommenen gesellschaftlichen Themen gibt es Studiengruppen oder ganze Forschungsinstitute, mit Hunderten oder gar Tausenden von dokumentierten, filigranen Detail-Untersuchungen. Solches Wissen mag wissenschaftlich relevant sein, gesellschaftlich relevant ist es nicht, da es nicht als Ganzes den Entscheidungsträgern oder der politisch interes-sierten Öffentlichkeit mitteilbar ist. Da kann sich jeder Einzelne dann ein Detail heraussuchen, das sich mit seinen Vorurteilen deckt und sich dabei auf wissenschaftliche Grundlagen berufen ! “ (aus dem Geleitwort der Heraeus Stiftung zu /Heinloth 97/) Quelle: /Heinloth 97, p. VI / Klaus Heinloth: „Die Energiefrage, Bedarf und Potentiale, Nutzung, Risiken und Kosten “, vieweg, Braunschweig (1997), 21 Euro

Energie und Treibhausgase 0.4 Energie und Treibhausgase

GHG emission factors for a number of fuels The greenhouse gas emissions from combustion of a number of fuels are compared in the table below. Emissions from all stages of the cycle of production, transport and use are considered; apart from the combustion stage, these include: CO2 release from transport of fuels and from flares; CH4 leakage from oil and gas fields and pipelines, and N2O from forestry (Smith et al, 1994). Fuel CO2 CH4 N2O [gC/MJ ] (relativ) [ gCH4/GJ ] [ gN2O/GJ ] Coal 25.1 1.00 5.5 2 Oil 20.8 0.83 8 2 Natural gas 14.3 0.57 3 1 Peat 29.7 1.18 4.5 2 Wood 31.1 1.24 40 2 Source: Smith I M, Nilsson C, Adams D M H (1994) : Greenhouse gases - perspectives on coal. IEAPER/12, IEA Coal Research, London, UK, 41pp Quelle: www.ieagreen.org.uk/fswitch.htm; IEA_GHG\ IEA_Fuel switching.htm

Umrechnung auf kg CO2 pro kWhth Ím wissenschaftlichen Bereich wird das CO2 meist als Kohlenstoff C angegeben. Techniker bevorzugen meist Angaben direkt in kg CO2. Molekulargewicht : 12g C + 2*16 g O2 = 44g CO2 , also Faktor [CO2]/ [C] = 44/12 =3,67

CO2 Emission Factors by Technology (Current and Near-Term) g CO2 pro kWhel II zum Vergleich: 331 g Kohle ergeben 1 kWhth --------------II 189 g Erdgas Quelle: IEA:World Energy Outlook 2001 Insights; www.iea.org/weo/index.htm; WEO2001_light.pdf, fig.4.13,p.93

Energieeinheiten und Größenordnungen 0.5 Energieeinheiten und Größenordnungen

0.5 Energieeinheiten und Größenordnungen .51 Energieeinheiten und Umrechnungen Das kleine und das große DreimalDrei .52 Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch .53 Größenordnung einiger Energiespeicher und -flüsse .531 Fundamentales zur Erde als Energiespeicher .532 Wichtige und interessante Energiespeicher .533 Wichtige und interessante Leistungen .534 Energiedichten von Brennstoffen .54 Wirkungsgrad , Energieaufwand und Leistungsdichten 0.6 Was ist Energie

Gesetzliche Einheiten im Meßwesen: 0.51 Energieeinheiten und Umrechnungen Gesetzliche Einheiten im Meßwesen: Am 2. Juli 1969 wurde das “Gesetz über die Einheiten im Meßwesen” erlassen. (siehe: BGBI.1969 I, S. 981) Für den geschäftlichen und amtlichen Verkehr in der Bundesrepublik Deutschland sind die SI-Einheiten (Système International d’Unités) als gesetzliche Einheiten ab 01.01.1976 verbindlich. Definierte Einheit für Energie: Joule (J) für Energie, Arbeit, Wärmemenge Watt (W) für Leistung, Energiestrom, Wärmestrom 1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws) Quelle: e.g. / AG-Energiebilanzen, AGEB-Vorwort.doc Abschnitt 4.1

Das kleine DreimalDrei 0.511 Das kleine und große DreimalDrei Das kleine DreimalDrei Vorsätze und Vorsatzzeichen für Energieeinheiten: Kilo k 103 Tausend Mega M 106 Million Giga G 109 Milliarde Tera T 1012 Billion Peta P 1015 Billiarde Exa E 1018 Trillion Für die nationale und internationale Energiewirtschaft ist EJ die richtige Größenordnung. Übrigens: Nicht gebräuchlich, aber doch schon definiert: Zetta Z 1021 Yotta Y 1024

Vorschlag: Große Lösung für große Zahlen Vorsätze und Vorsatzzeichen für sehr große Einheiten: [ etwas very special ] Kilo_Exa Kexa [ Kx ] kE 1021 Mega_Exa Mexa [ Mx ] ME 1024 Giga_Exa Gexa [ Gx ] GE 1027 Tera_Exa Texa [ Tx ] TE 1030 Peta_Exa Pexa [ Px ] PE 1033 Exa_Exa Eexa [ Ex ] EE 1036 usw. Mein Geheimnis etwas very special

Vorschlag: Große Lösung für kleine Zahlen Vorsätze und Vorsatzzeichen für sehr kleine Einheiten: milli_atto matto ma 10-21 mikro_atto müatto µa 10-24 nano_atto natto na 10-27 piko_atto patto pa 10-30 femto_atto fatto fa 10-33 atto_atto aatto aa 10-36 usw. Übrigens: Nicht gebräuchlich, aber doch schon definiert: zepto z 10-21 yocto y 10-24

Warum gerade Exa und atto als Ausgangs-Größenordnung 1. Exa und atto sind zueinander reziprok ( 1018 und 10-18) daher ergibt sich eine symmetrische Bezeichnung 2. Die gegenwärtig gebräuchliche „Begriffsfront“ liegt bei Exa und atto 3. Die Worte Exa und atto fangen als einzige Vorsatzzahlen mit einem Vokal an und lassen sich daher zwanglos mit den AnfangsKonsonanten der sonstigen Vorsilben zusammenziehen . „Gexa“, „natto“ 4. Im Energiebereich: EJ sehr praktische Grundeinheit einfaches Rechnen im großen „Dreimal Drei“

Energie Einheiten ohne kcal 0.512 Umrechnungen Energie Einheiten ohne kcal Quelle:e.g. /Heinloth97.Anhang A, p 484 / ; EnergieGrößen.xls

Energie Einheiten Quelle:e.g. /Heinloth97.Anhang A, p 484 /; / AG-Energiebilanzen, AGEB-Vorwort.doc/ EnergieGrößen.xls

Mio Tonnen SKE und Exa-Joule Ganz praktisch zu merken: 1 Mt SKE = 109 kg SKE = 109 * 7000 kcal = 109 *103 * 7 * 4,1868 [103 J] = 29,308 [PJ] 1 Mt SKE = 0,029 [ EJ ] Elektronenvolt Klein aber oho! 1 eV = 1,6 * 10-19 [As *V] = 0,16 [atto Joule] 1 eV = 0,16 [ aJ ]

Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch 0.52 Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2003, Abschnitt F, p. 39F, Energifluss.xls

Weltweiter jährlicher Energieverbrauch Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2003, Abschnitt F, p. 39 F, Energifluss.xls

Primärenergieverbrauch der Weltregionen (1997, [EJ] ) Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2000, Abschnitt F, p. 36 F,

[GJ/a] Abb.1: Die weltweite Verteilung des Energieverbrauchs an fossilen Energieträgern pro Kopf der Bevölkerung 1997. Nicht berücksichtigt sind hierbei dezentrale Energiesysteme, wie z. B. Holzfeuer zum Kochen in Entwicklungsländern (bis zu 80 % Anteil im ländlichen Bereich) Quelle:. /BINE_BE_7: Energie im Wandel,2000, Abb1, p.1; O-Folie aus bild0700...ptt

Flotte Umrechnungen Die Welt besteht seit ca. 15 [Ga] = 15*31,5 [Ps] = 0,5 [Es] Quelle:Energifluss.xls !Zeit

Entwicklung des Weltenergieverbrauchs (in EJ ) bisher: Nicht erfasst sind: Brennholz, Dung und andere Biomasse (Entwicklungsländer) Quelle:e.g. /BINE_BE_1: Klima und Energie,1998, Abb3, p.3

Grobes Primärenergie Portfolio, exemplarischer Pfad des WBGU zukünftig ? EJ/a _1000/31,5 [E/M J/s]= 31,7[TW]__ Quelle: Prof.J. Luther, ISE Freiburg, Vortrag auf AKE2004F, verfügbar in http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2004F/Links_AKE2004F.htm

Größenordnung einiger Energiespeicher und -flüsse 0.53 Größenordnung einiger Energiespeicher und -flüsse

Fundamentales über die Erde im Weltraum 0.531 Fundamentales zur Erde als Energiespeicher Fundamentales über die Erde im Weltraum Planet Earth in her orbit Speed of the Earth in her orbit around the Sun = 30 [km /s] = 108 000 [km/h] corresponding to a kinetic energy of some 2,7 [PxJ] = 2,7 [PetaExa J] =2.7x1033 J Planet Earth : rotating around her axis Rotation of the Earth around her axis with an angular velocity of ca. 2 /24h = 7.3xl0-5 [rad s-1] corresponding to an additional kinetic energy of 0,22 [TxJ] = 0,22 [TeraExa J] =2.2x1029 J Against the gravitational attraction : Work required in order to pull the Earth infinitely far away from the Sun = 5,3 [PxJ] = 5.3xl033 J to separate the Earth from its Moon = ca. 80 [GxJ] = 8x1028 J Sorensen, Bent: Renewable Energy, (2000) , Academic Press, London, p.1

Energie in und auf der Erde Heat Energy of Earth against 0 K The kinetic energy of molecular motion, i.e. heat energy , = ca. 5 [TxJ] = 5 * 1030 J This estimate represents the total heat energy , relative to the absolute zero temperature. Atmospheric and oceanic circulation On average present as kinetic energy in the atmospheric and oceanic circulation: 1 [kxJ] = 1021 [ J ] continental height-relief: The potential energy of the continental height relief, relative to sea level, is about 20 [MxJ] = 2xl025 [ J ] taking into account density variations in the crust (Goguel, 1976). Sorensen, Bent: Renewable Energy, (2000) , Academic Press, London, p.1 +2

Energie in chemischer Bindung Carbon compounds of biological materials: Fossilisation of biological material created the deposits of coal, oil and natural gas: of which at least 100 [kxJ] = 100 [kiloExa J] = 1023 J is presently believed to be recoverable in a form suitable for fuel uses . Current standing crops of biomass correspond to an average of 15 [kxJ] = 1,5 * 1022 J. Sorensen, Bent: Renewable Energy, (2000) , Academic Press, London, p.2

Energie in nuklearer Bindung Nuclear fission: Spontaneously fissioning nuclear isotopes in the Earth's crust release per year about 400 [EJ /a] = 4 * 1020 J /a . With the necessary improvements in technology (of fast breeder reactors), recoverable resources of nuclear fuels are estimated to be of the order of 1 [MxJ] = 1024 J. Nuclear fusion lf fusion of deuterium nuclei to form helium nuclei could be made viable on the basis of deuterium present in sea water, this resource alone would amount to more than 10 [TxJ] = 1031 J. Sorensen, Bent: Renewable Energy, (2000) , Academic Press, London, p.2

Größenordnung einiger „Energiespeicher“ 0.532 Wichtige und interessante Energiespeicher Größenordnung einiger „Energiespeicher“ = 200 kE J = 10 kE J Quelle:/ Smil-98, Table 2, p. XIV /

Größenordnung einiger „Energiespeicher“ und kumulierter EnergieFlüsse = 5,5 ME J /a = 0,17EW * 31,5 Ms/a = 2 kE J /a = 100 MJ / 86,4 ks = 1,16 kW = 116 W Quelle:/ Smil-98, Table 3, p. XV /

Typische Energiemengen K i n e t i s c h e E n e r g i e : Fußgänger (m = 72 kg, v = 6 km/h) 100 J Rotierender Zylinder (m = 1 t, Radius r =1 m, 10 kJ Frequenz = 1 Hz) PKW (m = 1, 3 t, v = 100 km/h) 0, 5 MJ EuroCity (m = 400 t, v = 220 km/h) 0, 75 GJ Großraumflugzeug (m = 300 t, v = 880 km/h) 9 GJ (Die Masse m und die Geschwindigkeit v sind so gewählt, daß sich in etwa runde Zahlen ergeben. Die Rotationsenergie des Zylinders ist E rot = mr22/4.) P o t e n t i e l l e E n e r g i e : Bergsteiger (m = 85 kg, Höhe = 1000 m) 0,8 MJ Großraumflugzeug (m = 300 t, Höhe = 10 km) 29 GJ Stausee (m = 107 t , Höhe = 500 m [theoretisch]) 48 TJ Quelle: / Rebhan - 2002, „EnergieHandbuch“, Kap.1,p.24; manuskript p.21/

B i n d u n g s e n e r g i e : Chemische Bindungsenergie: C und O2 in CO2 4, 2 eV = 6, 7 · 10- 1 9 J = 0,67 [aJ] Atomare Bindungsenergie: Ionisationsenergie in H 13, 6 eV = 21, 8 · 10- 19 J = 2, 18 [aJ] Nukleare Bindungsenergie: Fusion (D+ T) pro Nukleon 3, 5 MeV= 5, 6 · 10- 13 J = 0,56 [pJ] 235U-Kern pro Nukleon 1 MeV = 1, 6 · 10- 13 J = 0,16 [pJ] F r e i s e t z u n g v o n B i n d u n g s e n e r g i e bei : Verbrennung von 1 kg Steinkohle: 30 MJ Verbrennung von 1 kg Erdöl: 43 MJ Spaltung von 1 kg Uran (235U): 2 · 107 kWh = 72 TJ Fusion von 1 kg (D + T): 2 · 108 kWh = 720 TJ Explosion einer H-Bombe 5 · 1010 kWh = 0,2 EJ ? Faktor 10 überprüfen? Quelle: / Rebhan - 2002, „EnergieHandbuch“, Kap.1, manuskript p.21/

R u h e m a s s e n e n e r g i e (E = m0 c2) : F e l d e n e r g i e : Elektr. Feldenergie, Feld der Stärke 1 kV/m in 1 m3: 4, 4 · 10- 6 J Magnetfeldenergie, Feld der Flußdichte 1 Tesla in 1 m3: 0,4 MJ R u h e m a s s e n e n e r g i e (E = m0 c2) : Ruheenergie des Elektrons (m0e = 9, 11 · 10 -31 kg): 8, 2 · 10 -14 J= 82 [ f J ] Ruheenergie von 1 kg Materie: 9 · 107 GJ = 90 PJ Ruheenergie der Sonnenmasse (m0 = 1, 99 · 10 30 kg): 17, 9 · 10 37 GJ= 179 [GEE J ] Masse der chem. Energie in 1 kg Steinkohle (30 MJ): 3,3 · 10 - 7g = 330 ng V a k u u m e n e r g i e: (weiß jemannd was das ist?) Vakuumenergiedichte: ca. = 5 · 10 - 10 J m-3 = 500 pJ m-3 Vakuumenergie in einer Kugel vom Radius r =5, 8·109 m = 15facher Abstand Erde – Mond: 4 · 10 20 J= 400 EJ Quelle: / Rebhan - 2002, „EnergieHandbuch“, Kap.1,p.19+20; manuskript p.22/

(all) tägliche S t r a h l u n g s e n e r g i e : mittl. tägliche Sonneneinstrahlung auf 1m2 in BRD: 3,1 kWh = 11 MJ tägl. Einstrahlung der Sonne auf die Erde: 4, 22 · 10 15 kWh = 15 · 103 EJ = 0,17 EW* 86,4 ks = 15 kEJ 15 · Zeta-J tägl. Abstrahlung der Sonne insgesamt: 9, 24 · 1024 kWh = 3, 3 · 1013 EJ 33 TEJ G e m i s c h t e E n e r g i e f o r m e n : Energie eines Gewitters oder Hurrikans: 5 · 1010 kWh = 0,2 EJ Energie einer Zyklone: 5 · 1012 kWh = 18 EJ !! Energie sämtlicher Gewitter auf der Erde an einem Tag (insgesamt 44 000): 2 · 1015 kWh = 7200 EJ 7,2 kEJ (!! stimmt aber irgendwie nicht, da tägl. Einstrahlung der Sonne auf die Erde nur 15 kEJ !!) Quelle: / Rebhan - 2002, „EnergieHandbuch“, Kap.1,p.24; manuskript p.22/

Leistung einiger kontinuierlicher Vorgänge 0.533 Wichtige und interessante Leistungen Leistung einiger kontinuierlicher Vorgänge = 0,17 EW =1,7 * 1017 W ?? ** Golfstrom ** S0 *  * RErde2 = 1,37 kW/m2 ** ( 6,4 Mm )2 = 1,37 * 3,14 * 40*[ kT W] = 170[ PW] = 0,17 [EW] Quelle:/ Smil-98, Table 4, p. XV /

Leistung einiger kurzzeitiger Ereignisse 1000 Bomber mit je 4 t Bomben in 1 h: Sprengkraft: ca. 0,5 * 36 MJ / kg =5 kWh/kg = 5 MWh / t Also: 1 k * 4 t /h * 5 MWh/ t = 20 GW armes K, armes HH, armes Dresden, armes Tokyo Quelle:/ Smil-98, Table 5, p. XV /

Energiedichten von „Brennstoffen“ aller Art Messlatten: Tagesration für Menschen: 10 [ MJ ] = 10.000 [kJ] Liter Heizöl : 36 [ MJ ] = 10 kWh Quelle:/ Smil-98, Table 6, p. XVI /

Wirkungsgrade einiger 0.54 Wirkungsgrade, Energieaufwand, Leistungsdichte Wirkungsgrade einiger Energie-Wandler Quelle:/ Smil-98, Table 7, p. XV I/

Wirkungsgrad typischer Energiewandler 100-400 Wärmepumpe 59 35 GUD:59 PEM_FC:35 WKM =Wärmekraftmaschine Tabelle 1.2: Energieumwandlung und Energiewirkungsgrad  (in Prozent) typischer Energiewandler. In der linken Spalte steht die Energieform vor der Umwandlung,. In der oberen Zeile steht die Energieform nach der Umwandlung. WKM = Wärmekraftmaschine. Quelle: / Rebhan - 2002, „EnergieHandbuch“, Kap.1, Tabelle1.2,p.31; manuskript p.28/

Energieaufwand für einige Materialien Strom ! 3,6 MJ =1 kWh Quelle:/ Smil-98, Table 8, p. XVII /

Leistung auf der Fläche einiger Quellen und Senken Eine Messlatte: max. Solarstrahlung: 1 kW/m2 mittlere solare Einstrahlung in BRD: 100 W /m2 Power densities of various energy production and consumption phenomena. Quelle:/ Smil-98, fig.1, p. XVIII /

Leistungsdichten und Ausdehnung von Quellen und Senken kW/m2 Typical ranges of areas and power densities in large-scale modern energy production (lines) and in household and industrial consumption (dots). W/m2 Quelle:/ Smil-98, fig.2, p. XVIII /

Natürliches Angebot erneuerbarer Energien Das natürliche Angebot der erneuerbaren Energien (hintere Quader) ist außeror-dentlich groß. Die daraus technisch gewinn-baren Energiemengen in Form von Strom, Wärme und chemischen Energieträgern (vordere Quader) übertreffen den derzeitigen Weltenergieverbrauch (Grauer Quader) um das etwa Dreifache. Quelle: / BMU: Erneuerbare Energien 1999, p66, UrQuelle: DLR, J.Nitsch Erneuerbare_Energien_14.pdf/

0.6 Was ist Energie

Was ist eigentlich Energie ? 1. Richard F. didn‘t know Der Energiebegriff ist so fundamental, dass man die elementare Frage „Was ist Energie?“ gar nicht so einfach beantworten kann. Zum Trost schrieb Richard Feynman in seinen „Lectures on Physics“: „ It is important to realize that in physics today we have no knowledge of what energy is. We do not have a picture that energy comes in little blobs of a definite amount. “ 2. Begnügen wir uns also mit: 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik E = mc2 „ an amusing and attractive thought“ ( O-Ton Albert E. in einem Brief an einen Freund ) der Rechnung der Stadtwerke: (ohne Verrechnungs- bzw. Leistungspreis) 1 kWh Strom :: 20 [cents] (linearer Tarif , brutto)) 1 kWh „Heizgas“ :: 6 [cents] (Hu) Quelle:/ V. Smil: „Energies“, MIT Press, Cambridge/Mass, (1998), p.VIII / , ISBN 0-262-19410-4

Table 5 Powers of Short-Lived Phenomena ~ Energy flows Duraclon Power Richter magnimde 8 earthquake Large volcanic eruption Thunderstorm's kinetic energy Large WWII bombing raid Average U.S. tornado Four engines ofBoeing 747 Watt's largest steam engine Running IOO-m dash Machine-washing laundry Playing a CD Candle burning to the end Hummingbird flight 30 s 10 h 20 min Ih 3min loh lOh 10 s 20 min 60 min 2h 3min 1.6PW 100TW 100 GW 20GW 1.7GW 60MW 100 kW 1.3kW 500W 25W 5W 0.7W Table 6 Ranges of Energy Densities of Common Fuels and Foodstuffs 1,- Energy density (MJ/kg) Hydrogen 114.0 Gasolines 46.0-47.0 Cmde oils 42.0-44.0 Pure plant oils 38.0-37.0 Natural gases 33.0.:-37.0 Butter 29.0-30.0 Ethanol 29.6 Best biturninous coals 27.0-29.0 Pure protein 23.0 Common steam coals 22.0-24.0 Good lignites 18.0-20.0 Pure carbohydrates 17.0 Cereal grains 15.2-15.4 Air-dried wood 14.0-15.0 Cereal straws l2.0-15.0 Lean meats 5.0-10.0 Fish 2.9-9.3 Potatoes 3.2-4.8 Fruits 1.5-4.0 Human feces 1.8-3.0 Vegetables 0.6-1.8 Urine 0.1-0.2

Table 7 Efficiencies of Common Energy Conversions (percent) Conversions Energies Efficiencies Large electricity generators M -+ e 98-99 Large power-plant boilers c -+ t 90-98 Large electric motors e -+ rn 90-97 Best horne natural-gas furnaces c -+ t 90-96 Dry-cell batteries c -+ e 85-95 Human lactation c -+ c 85-95 Overshot waterwheels rn-+ rn' 60-85 Small electric motors e -+ rn 60-75 Large steam turbines t -+ rn 40-45 Improved wood stoves c -+ t 25-45 Large gas turbines c -+ rn 35-40 Diesel engines c -+ rn 30-35 Mamma1ian postnatal growth c -+ c 30-35 Best photovoltaic cells r -+ e 20-30 Best large steam engines c -+ rn 20-25 Intemal combustion engines c -+ rn 15-25 High-pressure sodium lamps e -+ r 15-20 Mamma1ian muscles c -+ rn 15-20 Traditional stoves c -+ t 10-15 Fluorescent lights e-+ r 10-12 Steam locomotives c -+ rn 3-6 Peak crop photosynthesis r -+ c 4-5 Incandescent light bulbs e -+ r 2-5 Paraffin candles c -+ r 1-2 Most productive ecosysterns r -+ c 1-2 Global photosynthetic mean r -+ c 0.3 Energy labels: c- chemical, e -electrical, m- mechanical (kinetic), r-radiant (electromagnetic, solar), t-thettnal

Table 8 Typical EnerRY Costs ofCommon Materials (MJ/kg) Material Aluminum Bricb Cement Copper Glass Iron Limestone Nickel Paper Polyethylene Polystyrene Polyvinylchloride Sand Silicon Steel Sulfuric acid Titanium Water Wood Energy cast 227-342 2-5 5-9 60-125 18-35 20-25 0.07-0.1 230-70 25-50 87-115 62-108 85-107 0.08-0.1 230-235 20-50 2-3 900-940 0.001-0.01 3-7 Made or extracted from Bauxite Clay Clay and limestone Sulfide ore Sand, etc. Iron ore Sedimentary rock Ore concentrate Standing timber Crude oil Crude oil Crude oil Riverbed Silica Iron Sulfur Ore concentrate Streams, reservoirs Standing timber

Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch 0.52 Einige Orientierungswerte für jährlichen Energieverbrauch Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2000, Abschnitt F, p. 36 F, Energifluss.xls

Weltweiter jährlicher Energieverbrauch Quelle:e.g. /BMWi: Energiedaten2003, Abschnitt F, p. 39 F, Energifluss.xls