Die Erde als Kraftwerk - scinexx | Das Wissensmagazin
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Das Sonnenlicht macht den Anfang

Die Erde als Kraftwerk

Das Licht der Sonne ist der Haupt-Energielieferant © gemeinfrei

Im Prinzip funktioniert das Erdsystem wie ein Kraftwerk: Es operiert nach den gleichen physikalischen Gesetzen und Grenzen wie Generatoren, Dampfmaschinen oder, allgemeiner, Wärmekraftmaschinen. Den „Brennstoff“ erhält das Kraftwerk Erde dabei vor allem aus dem eingestrahlten Sonnenlicht: Die Solarstrahlung liefert mit etwa 175.000 Terawatt (TW) den mit Abstand größten Antrieb. Zum Vergleich: Die gesamte Menschheit hat im Jahr 2011 gerade einmal rund 17 Terawatt Energie verbraucht. Und ein typisches Kohlekraftwerk erzeugt etwa 1.000 Megawatt – 0,001 TW.

Hilfe durch Erdwärme und Gezeiten

Aber die Sonne ist nicht der einzige Energielieferat für das Kraftwerk Erde: Ein kleinerer Teil stammt auch aus dem Inneren unseres Planeten – aus der Erdwärme. Sie ist ein Relikt der glutflüssigen Geburt der Erde, wird aber auch durch zerfallende radioaktive Elemente auf Temperatur gehalten. Das heiße und teilweise schmelzflüssige Innere der Erde lässt nicht nur Vulkane ausbrechen oder heizt Geysire auf. Die heißen Strömungen im Erdmantel sorgen auch dafür, dass die Oberfläche des Planeten sich ständig wandelt – Kontinente wandern, zerbrechen und kollidieren. Diese Energie der Erdwärme entspricht immerhin noch knapp 50 Terawatt.

Lava: das heiße Erdinnere trägt ebenfalls zur Energiebilanz bei © USGS

Den geringsten „Treibstoff“ für das Kraftwerk Erde liefern die Gezeiten. Der stete Wechsel von Ebbe und Flut- angetrieben von den Schwerkrafteinflüssen des Mondes und der Sonne – bringt immerhin fünf Terawatt in die große „Haben“-Gleichung der Erde ein. Sowohl Gezeiten als auch Erdwärme haben allerdings im Vergleich zur Sonneneinstrahlung einen so kleinen Anteil, dass sie für den Antrieb des Kraftwerks Erde nur eine untergeordnete, fast vernachlässigbare Rolle spielen.

Energiefluss im Erdsystem

Soweit der Einstrom an Energie. Dabei bleibt es aber nicht. Denn das, was als Sonnenlicht auf den Planeten trifft, wird nun durch die miteinander wechselwirkenden Prozesse im Erdsystem umgewandelt. Pflanzen nutzen das Licht um energiereiche chemische Verbindungen zu produzieren, im Wasserkreislauf treibt diese Energie die Verdunstung an und Strömungen. In der Atmosphäre entstehen Winde.

Blick auf die auffallend geschichtete Eiskappe des Mars-Nordpols. © ESA/DLR/ FU-Berlin/Ralf Jaumann

Diesen verschiedenen, natürlichen Energieformen des Erdsystems nutzen auch wir Menschen als erneuerbare Energien, um daraus Strom, Wärme und andere nutzbare Energieformen zu gewinnen. So nutzen zum Beispiel Solarzellen die Energie des Sonnenlichts, Windturbinen die Bewegungsenergie des Windes und Staudämme die Lageenergie des Flusswassers, und wandeln diese Energieformen in elektrische Energie um.

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Axel Kleidon, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena / MPG Jahrbuch
Stand: 31.10.2013

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Kraftwerk Erde
Wie das Erdsystem erneuerbare Energien erzeugt und Grenzen der Nutzung setzt

Die Erde als Kraftwerk
Das Sonnenlicht macht den Anfang

Die Sache mit der Thermodynamik
Energieumwandlungen und Wärmeabgabe im Erdsystem

Wirkungsgrad zwei Prozent
Wie hoch ist die maximale Leistung aus erneuerbaren Energien?

Wie viel bleibt übrig?
Solar- und Windenergie bringen am meisten

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