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Solar- und Windenergie bringen am meisten

Wie viel bleibt übrig?

Die zahlreichen Energieumwandlungen zeigen auf, wie stark sie innerhalb des Gesamtsystems Erde miteinander verknüpft sind. Ferner wird bei jeder Energieumwandlung ein Teil in Wärme zurückverwandelt, um dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu genügen. Dies bedeutet, dass jede weitere Umwandlung mit weniger Leistung verbunden ist.

Überblick von Energieumsatzraten im Erdsystem. Aus den drei Antrieben, solare Einstrahlung (175.000 TW = 175 x 1015 W), Erdwärme (< 50 TW) und Gezeitenkräften (5 TW) erzeugen Erdsystemprozesse verschiedene Energieformen, die als erneuerbare Energien genutzt werden könnten. © Axel Kleidon, MPI für Biogeochemie

So wird aus der einstrahlenden Solarstrahlung von 175.000 Terawatt nur etwa 1.000 TW Leistung in den großskaligen Winden der Atmosphäre. Weitere Umwandlungen in andere Energieformen, wie Wellenenergie oder Wasserkraft, sind noch geringer, und nur ein Terawatt Leistung sind letztendlich verbunden mit der windgetriebene Zirkulation des Ozeans.

Vernetztes System

Dieser Überblick zeigt, wie verschiedene Energieformen, die als erneuerbare Energien genutzt werden könnten, in die Funktionen des Erdsystems integriert sind. Die Abschätzung der verfügbaren Energiepotentiale zeigt, dass der Energieverbrauch durch die Menschen von 17 Terawatt in der gleichen Größenordnung liegt wie die Leistung, die mit vielen Erdsystemprozessen verbunden ist.

Dabei haben nur die direkte Nutzung der Solarenergie, z. B. durch Photovoltaik oder Solarthermie, und die Windenergie ein deutlich größeres Potential als der gegenwärtige Energieverbrauch durch den Menschen. Dies lässt sich dadurch erklären, dass die anderen Formen erneuerbarer Energie entweder aus sehr viel schwächeren Antrieben gebildet werden wie bei den Gezeiten oder der Erdwärme der Fall. Oder sie stellen bereits mehrfach umgewandelte Solarenergie dar wie beispielsweise Wasserkraft und Wellenkraft. Die direkte Nutzung der Sonnenenergie ist mit den geringsten Umwandlungsverlusten verbunden und stellt daher mit Abstand das größte Potential für erneuerbare Energie dar.

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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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