Energieverschwendungs- Gesellschaft Der Untergang der Welt ? Menschheit Zivilisation Energieverschwendungs- Gesellschaft Ein Drama in 2 Akten Akt 1 : Das Problem und mögliche Lösungsansätze (Bauer) Akt 2 : … wie man das Ganze von den Steuern absetzen kann (Ismer)

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 …) Salem 2008 Wolfgang Bauer

Energieeinheiten 1 Joule (J) = 1 m·kg/s2 1 Kalorie (cal) = 4.186 J 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 Salem 2008 Wolfgang Bauer

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 Salem 2008 Wolfgang Bauer

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! Salem 2008 Wolfgang Bauer

Energiebilanz der Erde Nimmt Wärmestrahlung von der Sonne auf 1370 W/m2 Gesamte Strahlenleistung, die auf Erde einfällt = (6370 km)2(1370 W/m2) = 1.75·1017 W = 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. Salem 2008 Wolfgang Bauer

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) Salem 2008 Wolfgang Bauer

Energieverbrauch = Reichtum energy demand and GDP per capita (1980-2004) USA Australia Russia Die wollen auch hier hin Wir sind hier France Japan S.Korea Ireland China Brazil Die Welt hat ein PROBLEM! India Source: UN and DOE EIA, BP (Koonin) Russia data 1992-2004 only Salem 2008 Wolfgang Bauer

Es gibt zwei Probleme: Uns geht der Sprit aus Es wird zu warm hier OK, where is the problem? Es gibt zwei Probleme: Uns geht der Sprit aus Es wird zu warm hier Salem 2008 Wolfgang Bauer

1. Uns geht der Sprit aus … http://www.eia.doe.gov/ 50 years 100 years You are here Mit gelben Birnen hänget Und voll mit wilden Rosen Das Land in den See, Ihr holden Schwäne, Und trunken von Küssen Tunkt ihr das Haupt Ins heilignüchterne Wasser. Weh mir, wo nehm ich, wenn Es Winter ist, die Blumen, und wo Den Sonnenschein, Und Schatten der Erde? Die Mauern stehn Sprachlos und kalt, im Winde Klirren die Fahnen. Salem 2008 Wolfgang Bauer

US-Elektrizitätsproduktion Salem 2008 Wolfgang Bauer

Globaler Energieverbrauch (total = 186 Mboe/d = 7 TW) 1 boe = 1586 kWh 14 Nuclear 14Mboe/d Industry Power Generation 5 Renewables 5Mboe/d 11 10 16 1 Gas 38Mboe/d 33 8 2 Coal 43Mboe/d 45Mboe/d 6 35 12 10 Oil 63Mboe/d 2 17 3 1 Biomass 23Mboe/d 76Mboe/d Buildings   1971 2002 2030 Transport 17% 19% Power 23% 36% 38% Industry 29% 21% Other Sectors 31% 26% 24% 56Mboe/d Transportation Salem 2008 Wolfgang Bauer 37Mboe/d Source: World Energy Outlook 2004 S.E. Koonin

Globaler Energieverbrauch (total = 186 Mboe/d = 7 TW) 1 boe = 1586 kWh Vergleich: Gesamtsonneneinstrahlung = 175.000 TW Source: World Energy Outlook 2004 Power Generation Transportation 37Mboe/d 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 Coal 43Mboe/d 10 Gas 38Mboe/d 6 35 12 Oil 63Mboe/d   1971 2002 2030 Transport 17% 19% Power 23% 36% 38% Industry 29% 21% Other Sectors 31% 26% 24% Salem 2008 Wolfgang Bauer S.E. Koonin

2. Es wird zu warm hier … Mit gelben Birnen hänget Und voll mit wilden Rosen Das Land in den See, Ihr holden Schwäne, Und trunken von Küssen Tunkt ihr das Haupt Ins heilignüchterne Wasser. Weh mir, wo nehm ich, wenn Es Winter ist, die Blumen, und wo Den Sonnenschein, Und Schatten der Erde? Die Mauern stehn Sprachlos und kalt, im Winde Klirren die Fahnen. Salem 2008 Wolfgang Bauer

Erdtemperatur Salem 2008 Wolfgang Bauer

Warum wird es so warm? Greenhouse Gase in der Atmosphäre nehmen zu Plausible kausale Verbindung! Salem 2008 Wolfgang Bauer

Methan CH4 Erdgas Hauptreaktion CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Verbrennungswärme: 802 kJ/mol (~1000 BTU/ft3, ~1 MJ/ft3) Wichtiges Greenhouse Gas Mit gelben Birnen hänget Und voll mit wilden Rosen Das Land in den See, Ihr holden Schwäne, Und trunken von Küssen Tunkt ihr das Haupt Ins heilignüchterne Wasser. Weh mir, wo nehm ich, wenn Es Winter ist, die Blumen, und wo Den Sonnenschein, Und Schatten der Erde? Die Mauern stehn Sprachlos und kalt, im Winde Klirren die Fahnen. Salem 2008 Wolfgang Bauer

Kühe: grösste Methanquelle 115 million Tonnen/Jahr Houweling et al.Climate Change 2001 http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/ NewImages/images.php3?img_id=16827 Salem 2008 Wolfgang Bauer

Bottom Line: Greenhouse Gase Viele Feedback Loops sind noch nicht genau verstanden (siehe Carl Sagans Vorhersagen nach 1. Irak-Krieg) Erdklima folgt wahrscheinlich linear der Änderung der Greenhouse Gaskonzentration anthropogenen Ursprungs „Runaway“ Lösungen sind aber nich auszuschließen Ein Experiment, welches wir nicht machen sollten! (Wir sitzen im Reagenzglas …) Salem 2008 Wolfgang Bauer

Was ist die Lösung? Es gibt kein „Silver Bullet“! Mischung verschiedener Energieträger Wasser, Wind, Geo Bio Kernkraft (erst Spaltung, in 30-50 Jahren Fusion) Energiesparen Verbesserung der Effizienz Konsum Umdenken Infrastrukturverbesserung Salem 2008 Wolfgang Bauer

Plot: Rich. Muller, Berkeley Salem 2008 Wolfgang Bauer

Lösung des Energieproblems Geologen Chemiker + Andere Lösung des Energieproblems Physiker Ingeneure Biologen Juristen Vielen Dank an Unsere Gruppe! Ökonomen Mehr? Schaufenster morgen um 5. Salem 2008 Wolfgang Bauer