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Windtechnik Systeme Anwendungen Kosten
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Windtechnik Systeme Anwendungen Kosten
Hallo,
wir suchen Dokumentationen (Lebenszyklus)Links, Firmen, Anwender/ Nutzer über die Anwendung von Windtechnik in Europa (Festland).
Vielen Dank zu voraus.
MfG Winter
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02 Jan 2005
21:11:26 |
Winter |
Windtechnik Vorschriften Wirkung Systeme Anwendungen Kosten
Guten Morgen,
im Anhang Links und Text zu Ihrem Thema!
Gruss Dreher
Richter am Bundesverwaltungsgericht Günter Halama, MinDirigent Dr. Claus Kühl, Prof. Dr. Bert Küppers, Forstdirektor Dr. Elmar Klein u. a. 1. Aufl. 1997
Viele Städte und Gemeinden haben große Schwierigkeiten bei der Planung und Ausweisung von Windkraftflächen.
Was bedeutet die Privilegierung der Windenergie durch die Änderung von § 35 BauGB? Welche Aufgaben hat die Regionalplanung? Welche Möglichkeiten der planerischen Steuerung von Windkraftanlagen hat die Gemeinde? Genügt es, wenn mehrere Gemeinden nur eine gemeinsame Vorrangfläche ausweisen? Freihaltung des gesamten Gemeindegebietes von WKA möglich?
ISBN 3-937409-42-4
Aus dem Inhalt:
• Windenergie - Erfahrungen in Schleswig-Holstein
• Zur planerischen Steuerung von Windkraftanlagen
• Förster und Windkraftanlagen - mehr Fragen als Antworten
• Wind, Windenergie und Ökologie
• Der rechtliche Rahmen bei der Errichtung von Windkraftanlagen
Windenergie und öffentliche Planung
Wind-Energie
Vortrag vor Old Table 15 Freiburg am 5.2.2004
von Dipl.-Phys. Alvo v. Alvensleben
Einleitung
„1703 neue Windkraftwerke“ - unter dieser Überschrift las ich am 28. Januar 2004 folgende Meldung in der Badischen Zeitung: „Die Windenergie hat im vergangenen Jahr in Deutschland deutlicher zugelegt, als von der Branche erwartet. Nach Angaben des Bundesverbandes Windenergie wurden 2003 insgesamt 1703 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 2645 Megawatt neu installiert. Ende des Jahres waren damit bundesweit 15387 Anlagen gebaut.
Die Gesamtleistung betrug 14 000 Megawatt – 21,8% mehr als 2002. Damit hat sich das Wachstum der Branche zwar verlangsamt, dennoch rechnet der Verband mit weiterem Zuwachs.“ Meldungen wie diese nimmt der normale Zeitungsleser zur Kenntnis und vergisst sie gleich wieder. Viele Zahlen, die den meisten wenig sagen. Wir brauchen einen Rahmen, in den wir die Angaben des Berichts einordnen können. Ist es eine erfreuliche Meldung? Geht sie mich etwas an?
Mit diesem Vortrag möchte ich versuchen, den Hintergrund der Meldung ein wenig auszuleuchten.
Wie gewinnt man Windenergie?
Windenergie ist Bewegungsenergie (= kinetische Energie), die in bewegten Luftmassen steckt. Um diese Energie zu gewinnen, muss man die Luftströmung abbremsen. Genau dies tut ein Windrad. Luft, die vor dem Kreisquerschnitt des Rotors mit der Geschwindigkeit v1 anströmt, verlässt den Rotor mit der kleineren Geschwindigkeit v2, wie im Bild 1 durch die unterschiedliche Länge der Pfeile angedeutet ist.
Bild 1. Strömungsverlauf an einem Windrad, Quelle: Windpower.de
Ich fange mit einer Frage an, die sich vielleicht viele von Euch beim Anblick eines Windrades schon gestellt haben. Warum haben die Windräder alle nur 3 Flügel, und diese sind auch noch verhältnismäßig schmal? Würde man nicht viel mehr Energie aus dem Wind abzapfen können, wenn man mehr Flügel einsetzte oder diese viel breiter machte?
Die Antwort ist: Nein. Und man kann das auch leicht verstehen. Betrachten wir dazu das Bild 2. Wenn wir versuchten, die gesamte Energie aus dem Wind zu gewinnen, dann hätte die Luft hinter dem Rotor die Geschwindigkeit null, d.h. die Luft würde stehen bleiben und sich nicht weiterbewegen. In diesem Fall könnten wir dem Wind überhaupt keine weitere Energie entziehen, da auf der anderen Seite keine Luft mehr auf den Rotor einströmen könnte.
Im anderen Extremfall könnten wir den Wind ohne jede Abbremsung durchströmen lassen. Auch in diesem Fall hätten wir natürlich keine Energie aus dem Wind gewonnen. Wir können deshalb annehmen, dass es zwischen diesen beiden Extremen einen Bereich geben muss, wo wir durch die Bremsung des Windes nutzbare mechanische Energie gewinnen können.
Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, dass es dafür eine recht einfache Lösung gibt: Die ideale Windkraftanlage bremst den Wind um 2/3 seiner ursprünglichen Geschwindigkeit herab.
Bild 2 zeigt den Anteil gewinnbarer Windenergie in Abhängigkeit vom Verhältnis der Windgeschwindigkeiten
hinter und vor dem Windrad, v2/v1
Beschriftung:
Vertikale: P/P0 von 0 bis 0,6;
Horizontale: v2/v1 von 0 bis 1,0
Um das zu verstehen, müssen wir das fundamentale physikalische Gesetz der Aerodynamik von Windkraftanlagen anwenden: Das Betz'sche Gesetz.
Es besagt, dass eine Windkraftanlage höchstens 16/27 (oder 59%) der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie umwandeln kann. Dieses Gesetz stammt von dem deutschen Physiker Albert Betz und wurde von ihm im Jahr 1919 formuliert. In der Praxis werden allerdings diese theoretisch möglichen 59% nicht erreicht, aber immerhin etwa 50%. Das hängt mit der Form der Rotorflügel und dem Verhältnis der Geschwindigkeit der Flügelspitzen zur Windgeschwindigkeit zusammen. Optimal ist ein Verhältnis von 8 zu 1 zwischen Flügelspitzen- und Windgeschwindigkeit.
Aber noch einmal zurück zum ersten Bild. Ihr habt Euch vielleicht gewundert, warum die Windröhre sich hinter dem Windrad trichterförmig erweitert. Das kommt so zustande: Der Wind links des Rotors bewegt sich langsamer als rechts des Rotors. Da aus dem Rotor gleich viel Luftmasse (pro Sekunde) von rechts einströmen und nach links ausströmen muss, muss die Luft hinter der Rotorebene einen größeren Querschnitt (Durchmesser) einnehmen. Im obigen Bild haben wir diese Situation durch eine imaginäre Röhre um den Rotor, eine so genannte Stromröhre, verdeutlicht. Die Stromröhre illustriert, wie die langsamer strömende Luft links ein größeres Volumen hinter dem Rotor einnimmt.
Der Wind wird nicht genau hinter der Rotorebene auf seine Endgeschwindigkeit abgebremst. Tatsächlich staut er sich ein wenig schon vor der Rotorebene, und die Bremsung erfolgt allmählich, bis die Geschwindigkeit fast konstant wird.
Die Strömung hinter dem Rotor ist turbulent, und jedes Windrad wirft einen Windschatten. Das muss man bei der Anlage von Windparks bedenken. Als Faustregel gilt, dass der Abstand der einzelnen Windturbinen zueinander in der Hauptwindrichtung 5 bis 9 Rotordurchmesser betragen soll, und in der Querrichtung 3 bis 5 Durchmesser. Das ist aus Platzgründen nicht immer möglich. Deshalb rechnen zum Beispiel die Betreiber der zwei Windmühlen auf der Holzschlägermatte am Schauinsland mit 15% Ertragsverlust der zweiten Mühle wegen Windschatten von der ersten.
Wie die Rotationsenergie des sich drehenden Windrades in elektrische Energie umgewandelt wird, gehört zu den vielen technischen Einzelheiten, auf die ich hier nicht näher eingehen will. Ihr kennt das Prinzip vom Fahrraddynamo, der dieselbe Aufgabe leistet, Drehbewegung in elektrische Energie umzuwandeln.
Einige andere technische Finessen der Windräder sind aber noch erwähnenswert.
Um den Wind optimal auszunutzen, enthalten alle Windräder eine Messeinrichtung für Windstärke und Windrichtung. Ferner sind sie um die Turmachse drehbar, so dass sie dem Wind immer die größtmögliche Fläche darbieten können. Das ist alles eigentlich selbstverständlich. Raffinierter ist schon, dass die Anstellwinkel der Windradflügel verstellbar sind. Damit kann man unterschiedliche Windstärken ausnutzen, ohne dass die Drehgeschwindigkeit der Flügel ebenso stark wie die Windstärke variieren muss. Schließlich gibt es Sturmstärken mit Windgeschwindigkeiten von mehr als 25 m/s, denen eine Windanlage nicht mehr standhalten kann; es können die Flügel abbrechen oder der ganze Turm umstürzen. Beides ist schon vorgekommen. Damit es nicht passiert, wird ab 25 - 28 m/s die Rotorebene parallel zur Windrichtung, also auf kleinstmöglichen Luftwiderstand gestellt. Es bedeutet allerdings, dass die Stromerzeugung innerhalb von Sekunden von Höchstleistung auf Null heruntergeht - und das manchmal ziemlich gleichzeitig für alle Anlagen eines größeren Windparks. Wir kommen darauf noch zurück. Interessant ist auch noch, dass die Flügelspitzen großer Windräder Geschwindigkeiten bis zu 120 m/s = 432 km/h erreichen können. Das bedeutet nicht nur hohe Anforderungen an die Haltbarkeit des Materials, sondern auch, dass so mancher Vogel den Rotoren zum Opfer fällt.
Ich habe bisher immer nur von der Energie des Windes gesprochen, aber noch nicht von der Leistung der Windkraftanlagen.
„Energie“ ist physikalisch die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, also z.B. ein Gewicht gegen die Erdanziehung um einen bestimmte Höhe anzuheben oder die Temperatur einer bestimmten Menge Wasser zu erhöhen. Sie wird üblicherweise gemessen in Kilowattstunden (kWh). „Leistung“ ist die pro Zeiteinheit verrichtete Arbeit. Die übliche Maßeinheit ist das Kilowatt. Eine Kochplatte mit einer Leistung von 1 Kilowatt verbraucht eine Energie von 1 Kilowattstunde, wenn sie eine Stunde angeschaltet ist. („verbrauchen“ heißt hier: Elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln).
Von Windenergieanlagen erwarten wir nun eine möglichst hohe Leistung, also möglichst viele Kilowattstunden pro Stunde. Um WEAs untereinander und mit anderen Stromerzeugungsverfahren vergleichen zu können, gibt man eine „Nennleistung“ einer WEA an. Die Nennleistung bezieht man üblicherweise auf eine Windgeschwindigkeit von 12 m/s. Die beiden Windräder auf dem Schauinsland haben Nennleistungen von je 1800 kW = 1.8 Megawatt.
In der eingangs zitierten Zeitungsmeldung über die bundesweit installierte Gesamtleistung der WEAs von 14000 Megawatt handelt es sich um die aufsummierten Nennleistungen aller 15 387 deutschen Windkraftanlagen.
Wichtig ist nun, zu wissen, dass die Leistung einer WEA sich mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ändert. Das heißt: Wenn die Windgeschwindigkeit auf das Doppelte, also 24 m/s ansteigt, so steigt die Leistung auf das Achtfache, und wenn dies für das ganze Bundesgebiet gleichzeitig stattfände, so könnten die Windanlagen theoretisch bis zu 8 mal 14 000 = 112 000 MW leisten. Dieser theoretische Wert ist aber bedeutungslos, weil die meisten Anlagen von ihrer Bauart her aus Sicherheitsgründen oberhalb der Nennleistung gedrosselt werden; ihre Maximalleistung liegt also tatsächlich nur geringfügig über ihrer Nennleistung.
Wichtiger ist das „v hoch 3“-Gesetz bei niedrigeren Windgeschwindigkeiten. „Normal“ und häufig sind in Deutschland Windgeschwindigkeiten von 4 bis 7 m/s. Bei 6 m/s beträgt die Leistung einer WEA nun nicht die Hälfte, sondern nur ein Achtel der Nennleistung, also für die Freiburger Anlage statt 1800 MW nur 225 MW. Sind es statt 6 nur 4 m/s, so sinkt die Leistung auf 67 MW - ganze 3,7% der Nennleistung.
Standorte für Windenergieanlagen
Wegen der extrem starken Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit ist die Wahl des Standortes einer Anlage für ihren Ertrag von entscheidender Bedeutung. Ähnlich wichtig ist aber auch die Höhe des Mastes über dem Erdboden, weil die Windgeschwindigkeit fast immer und überall mit der Höhe zunimmt.
Sehen wir uns einmal eine Karte der Windverteilung in der Bundesrepublik an (Bild 3).
Bild 3 Zonen ähnlicher Windgeschwindigkeiten in Deutschland
Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
Quelle: Kaltschmitt, Wiese 1993
Die verschiedenen Grautöne zeigen Bereiche gleicher mittlerer Windgeschwindigkeit an – je dunkler, desto stärker bläst der Wind. Der Norden (Küstennähe) bietet die besten Standorte; daneben der Westen. Im übrigen Bundesgebiet sind es vor allem die Mittelgebirge wie Harz, Erzgebirge, Rhön und Schwarzwald, die noch günstige Standorte aufweisen. Das mit Windparks dicht bepflasterte Sachsen-Anhalt gehört schon zu den eher ungünstigen Gebieten.
Noch schlechtere Standorte sind große Teile von Südhessen, Württemberg und Bayern. Eine andere Möglichkeit, zu besseren Erträgen zu kommen, ist wie schon erwähnt, die Errichtung größerer, höherer Anlagen. Von dieser Möglichkeit hat die Windindustrie konsequent Gebrauch gemacht. Immer größer wurden die Anlagen, wie das Bild 4 zeigt. (in der Unterschrift: Bild 21)
Bild 4
Bild 21: Größen- und Leistungsentwicklung der Windenergieanlagen, Quelle: E.ON [13]
Im Gespräch sind zunehmend auch so genannte Offshore-Anlagen, also Einrichtungen im Meer in nicht zu tiefen küstennahen Gewässern. Sie sind verlockend wegen des gleichmäßigeren und stärkeren Windes über dem Meer – aber sie bringen eine Fülle neuer Probleme mit sich, von der sicheren Fundamentierung über die Kabeltransporte der Energie zum Festland bis hin zu den Störungen in Fischerei und Vogelschutz. Bislang soll auch kein Versicherungsunternehmen bereit sein, solche Anlagen auf offener See zu versichern.
Entwicklung der Windenergie in Deutschland
Werfen wir nun einen Blick auf die Entwicklung der Windkraftnutzung in Deutschland
(Bild 5).
In der Graphik zeigen die grünen Balken den jährlichen Zubau von Anlagen, ausgedrückt durch die Summe der Nennleistungen in Megawatt. Die zugehörige Skala ist links angegeben. Das Jahr 2003 ist noch nicht eingetragen; der grüne Balken wäre gerade ebenso hoch wie der für 2001.
Der blaue Balken zeigt die kumulierten Nennleistungen bis zum jeweilig angegebenen Jahr, ebenfalls an der linken Skala abzulesen. Für 2003 erreicht der blaue Balken gerade die 14 000-Megawatt-Linie am oberen Rand der Graphik.
Die tatsächlich jährlich erzeugte Energie ist durch die rote Kurve dargestellt. Die zugehörige Skala steht am rechten Bildrand. Den Zahlenwert für 2003 kenne ich nicht. Mit den Zahlenwerten für 2002 kann man aber eine interessante Rechnung anstellen: Wenn alle Anlagen ganzjährig ihre Nennleistung erbracht hätten, so wäre die Gesamtleistung 12 Gigawatt mal 8760 Stunden =105 120 Gigawattstunden gewesen. Tatsächlich haben sie nur 16700 Gigawattstunden erbracht – rund 16%, entsprechend einem Volllastbetrieb von knapp 1400 Stunden pro Jahr. Diese Zahlen – 16 Prozent und 1400 Stunden pro Jahr – wollen wir uns merken für die spätere Diskussion.
Bild 5 Entwicklung der Windkraftnutzung in Deutschland
Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
Quelle: Bundesverband Windenergie e.V.
Eine persönliche Zwischenbemerkung.
Für mich sind Windenergieanlagen – ähnlich etwa wie große Talbrücken - technisch bewundernswerte Schöpfungen menschlicher Wissenschaft und Ingenieurkunst. Meine Hochachtung davor stieg, je intensiver ich mich mit den Details beschäftigte. Aus diesem Respekt heraus kann ich auch nicht in den Chor derjenigen einstimmen, die von der Verschandelung und „Verspargelung“ der Landschaft sprechen. Hässlicher als die alten holländischen vierflügeligen Windmühlen finde ich die modernen Windtürme nicht, und die holländischen Windmühlen waren bevorzugte Objekte der romantischen Landschaftsmalerei – doch sicher nicht, weil man sie als unschön empfand?
Das Pro und Contra der Windenergie
Dennoch. Windenergieanlagen (WEAs) sind in der Öffentlichkeit heftig umstritten. Warum werden sie eigentlich gebaut? Oder anders gefragt: Warum werden sie von vielen, darunter Prominente wie der baden-württembergische Ministerpräsident Erwin Teufel., so heftig bekämpft?
Die Befürworter
Die Befürworter und die Gegner der Windenergie haben eine Reihe von Gründen. Wie gut oder wie schlecht diese Gründe sind, ist eine nähere Betrachtung wert.
1. Für die Befürworter steht an der Spitze das Ziel, die nicht erneuerbaren fossilen Energierohstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas durch den sich ständig selbst erneuernden „Rohstoff“ Wind zu ersetzen. Kohle, Öl und Gas stehen ja nicht in unbegrenzter Menge zur Verfügung.
2. Etwa gleichrangig wird das Ziel verfolgt, die Emission von Kohlendioxid (CO2), das beim Verbrennen der fossilen Brennstoffe entsteht, zu vermindern. Dahinter steht die verbreitete Überzeugung, CO2 sei „klimaschädlich“ und führe zu einer bedrohlichen Erwärmung der Erdatmosphäre mit einer Fülle nachteiliger oder gar gefährlicher Folgen, wie Zunahme von Unwetterkatastrophen, Dürrekatastrophen, Anstieg des Meeresspiegels, Ausbreitung von Tropenkrankheiten etc.
3. Der Bau und die Unterhaltung von Windkraftanlagen schaffen Arbeitsplätze. Nach Angaben des Bundesverbandes Windenergie vom Januar 2004 sind es gegenwärtig etwa 45 000, davon etwa 7000 in der Wartung. Deren Anteil wird zunehmen; der Anteil der im Bau Beschäftigten wird von der Exportentwicklung abhängen und ist nur schwer einzuschätzen.
4. Wegen der unter 1 und 2 genannten Gründe, von deren Stichhaltigkeit die meisten Politiker der meisten Parteien in Deutschland überzeugt sind, wird der Ausbau erneuerbarer Energien, an der Spitze die Windenergie, durch gesetzliche Regelungen massiv gefördert.. So massiv, dass daraus noch ein 4. Grund entsteht, Windkraftanlagen zu bauen:
Wer in Anlagen an günstigen Standorten investiert, kann damit eine Verzinsung erzielen, wie sie anderswo meist unerreichbar ist. Der ehemalige sächsische Ministerpräsident Kurt Biedenkopf hat Windkraftanlagen deshalb als „Maschinen zum Gelddrucken“ bezeichnet, und der Wirtschaftsminister Clement sagte in einem Interview im September 2003: „Aber es geht auch nicht, dass sich manche – und das wissen wir doch, es sind Zahlen dazu veröffentlicht worden, - dass aus der Anlage in eine Windenergieanlage ein Gewinn von 16 bis 20 Prozent folgert. Zeigen Sie mir mal andere Anlagen, aus denen man so viel Gewinn ziehen kann. Man muss doch über diese Dinge offen sprechen, ich tue das einfach, ich spreche darüber offen: Das geht so nicht weiter.“
Die gesetzliche Grundlage ist das EEG, – das „Erneuerbare Energien-Gesetz“, - das 1990 als „Stromeinspeisungsgesetz“ beschlossen und im Februar 2000 geringfügig revidiert wurde. Der entscheidende Punkt: Die Stromversorger müssen die gesamte elektrische Leistung, die von den Windanlagen angeboten wird, zu gesetzlich vorgeschriebenen Preisen abnehmen. Für Anlagen, die 2003 in Betrieb gingen, waren das 8.9 Cent/kWh. Die Stromversorger dürfen ihrerseits diese Kosten auf die Verbraucher umlegen, was den Preis der Kilowattstunde Jahr für Jahr erhöht.
Die Gegner
Es ist an der Zeit, die Argumente der Befürworter zu kommentieren und auch auf die Argumente der Windenergiegegner einzugehen.
Zu 1): Die fossilen Energierohstoffe sind begrenzt und nicht erneuerbar.
Das ist richtig. Man sollte es aber differenzierter sehen und die Frage der Wirtschaftlichkeit nicht aus den Augen verlieren. Kohle, Öl und Gas sind nach derzeitig bekannten Fundstellen noch für Jahrhunderte vorhanden; bezieht man die bekannten Ölschiefer- und Teersandlager ein, noch wesentlich länger. Noch wesentlicher scheint mir aber, dass die fossilen Rohstoffe gar nicht die einzige Alternative zur Windenergie sind. Auf lange Sicht wird sich Kernenergie durchsetzen, für deren Nutzung mehrere Alternativen in Entwicklung sind, die auch alle erdenklichen Sicherheitsanforderungen erfüllen können. Neben Uran steht dabei auch Thorium als Brennstoff zur Verfügung
Zu 2): Windkraftwerke helfen, die Emission von Kohlendioxid zu vermindern
Wie aus meinem Vortrag über „Kohlendioxid und Klima“ bekannt ist, halte ich die CO2-Verminderung nicht nur für überflüssig, sondern für schädlich, da die positive Wirkung von mehr CO2 in der Pflanzenwelt, und daran hängend auch in der Tierwelt, etwaige schädliche Folgen deutlich überwiegt. Das Wachstum der meisten Pflanzen, und insbesondere von Nahrungspflanzen wie z.B. Reis, wird durch mehr CO2 kräftig gefördert, während die durch CO2 mögliche Erwärmung nahe an einer Sättigung liegt. Dies wird auch durch ein im Dezember 2003 veröffentlichtes Gutachten des Wissenschaftsministeriums (BMBF) in Berlin bestätigt.
Auch wenn das nicht so wäre, ist bekannt, dass die nach Kyotoprotokoll geplante CO2-Minderung für das Klima keinen messbaren Effekt (nämlich nur etwa 0.07°C bis 2050) bringt.
Schließlich kommt hinzu, dass die CO2-Vermeidung durch Windkraft viel geringer ist, als die Einspeisungszahlen vermuten lassen: Für jede 1000 kW Windleistung müssen 800 – 900 KW herkömmlich erzeugter Leistungs-reserve mitlaufen. Mit anderen Worten: Die Einsparung an CO2 beträgt höchstens 20% gegenüber der Erzeugung der gleichen Energiemenge durch fossile Energieträger – ist aber vielfach teurer.
Zu 3) Arbeitsplätze
Der vom Bundesverband Windenergie angegebenen Zahl von 45 000 Arbeitsplätzen soll hier nicht widersprochen werden. Allerdings muss dagegen gerechnet werden, dass stromintensive Industrien wegen der zu hohen Strompreise ins Ausland abwandern. Von einzelnen Fällen dieser Art habe ich schon gehört. Ob sie in diesem Zusammenhang ins Gewicht fallen, kann ich nicht beurteilen.
Vergessen sollte man aber nicht, dass dank der hohen Einspeisungsvergütung für Windstrom diese Arbeitsplätze vom Stromverbraucher zwangsweise hoch subventioniert sind. Das Stuttgarter IER (Universitätsinstitut für Energiewirtschaft und rationelle Energieanwendung) gibt für das Jahr 2001 eine Spanne zwischen 26 000 und 190 000 Euro pro Arbeitsplatz in der Windbranche an. Der Betrag ist vergleichbar mit den steuerlichen Subventionen für die Steinkohle – nur, dass die pro Euro produzierte Energie bei der Kohle viel höher ist als beim Wind!
Die Windenergiegegner haben aber noch ganz andere und gewichtigere Argumente auf Lager. Die öffentliche Stromversorgung muss mehrere Bedingungen erfüllen: Deutschland stellt als hoch entwickeltes Industrieland konstante Anforderungen an die Bereitstellung elektrischer Energie, unabhängig davon, ob und wie stark der Wind weht. Dazu gehören
a) absolute Zuverlässigkeit in Spannung, Frequenz und Phase,
b) die Möglichkeit eines bedarfsabhängigen flexiblen Abrufs,
c) steuerbare Einspeisung und Regelung für kurzfristigen hohen Bedarf, und
d) Erzeugung in der Nähe von Verbrauchsschwerpunkten wie Großstädten und Industrieansiedlungen.
Seht dazu die beiden nächsten Bilder aus der Praxis.
Bild 6 zeigt, wie im E.ON-Netz die Einspeisung der Windenergie innerhalb von 14 Tagen am
Jahresende 2001 geschwankt hat. Sieben mal lag die Windleistung bei Null, 6 mal erreichte
sie dazwischen rund 3000 Megawatt, das entspricht der Leistung von 2 großen Kernkraftwerken.
Bild 7 zeigt die Stromnachfrage (rote Kurve, linke Skala) und die Windleistungseinspeisung (blaue Kurve, rechte Skala) für die beiden letzten Novemberwochen 2001 im E.ON-Netz. Achtung: Die blaue Kurve ist im Vergleich zur roten vierfach überhöht. Wie auf dem vorhergehenden Bild 6 schwankt die Windleistung im betrachteten 2-Wochen-Zeitraum zwischen Null und 3000 Megawatt. Es muss also zusätzlich kurzfristig und unvorhersehbar die gesamte Windleistung aus anderen Quellen ersetzt werden können.
Bild 6 Charakteristik des Windenergieangebotes
Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
Windeinspeisung in das E.ON Netz 18.12 bis- 31.12.01
Ungesicherte Verfügbarkeit und fluktuierendes Angebot
- spart keine oder nur wenig konventionelle Kraftwerksleistung
- erhöht den Regelenergiebedarf
- vermehrte Leistungsregelung erhöht Brennstoffverbrauch
Bild 7 Charakteristik des Windenergieangebots
Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
Quelle: Elsässer, 2002
Angesichts des wilden Auf und Ab der Windleistung mit einer Schwankungsbreite von 100% stellt sich die Frage, wie die Stromversorger es schaffen, dass die Netzschwankungen ausgeregelt werden, ohne dass der Normalverbraucher etwas davon merkt.
Systemanforderungen
Viele Faktoren setzen der Flexibilität, ein elektrisches Versorgungssystem stabil zu betreiben, praktische Grenzen und erfordern verschiedene Qualitäten der Regelenergie und Reserveleistungen. Und so sieht der Regelungsfahrplan aus:
• Bis zu 10 s erfolgt der Lastausgleich zwischen Erzeugung und Bedarf aus der Dynamik aller rotierenden Massen (Generatoren und Motore) und entsprechender Frequenzänderung im Normalbetrieb bis etwa ± 0,1 Hz.
• 10 s bis 2 - 3 Minuten: Lastausgleich durch die Primärregelung aller mit einer Statik von rd. 4 % im Parallelbetrieb arbeitenden Kraftwerke mit Energiepufferung über den Kessel-Dampfdruck der konventionellen Kraftwerke proportional der Gesamtleistungszahl des UCTE - Verbundnetzes (Primärregelung).
• 2 - 3 Minuten bis 10 - 15 Minuten: Aktivierung mitlaufender Reserveleistung mittels der Sekundärregelung und Abruf von Pumpspeicherleistung und Gasturbinen-Reserve-Leistungen nach Maßgabe der Leistungszahl der Landesnetze bzw. der Regelzonen.
• 8 - 10 Stunden: Abruf und Inbetriebnahme von Reservekraftwerken aus unterschiedlichen Bereitschaftsstufen.
Ich möchte die Frage der Versorgungssicherheit bei Einsatz von Windenergie beleuchten durch eine offizielle Antwort der Landesregierung von Rheinland-Pfalz vom 23.6.2003 auf eine Anfrage der CDU- Fraktion zu Stand, Entwicklungen und Problematiken der Windenergienutzung (Landtags-Drucksache 14/2198 vom 23.06.2003). Aus ihr geht hervor, dass die Windenergie keinen wesentlichen Beitrag zur Sicherung der Stromversorgung leistet. Die Landesregierung führt dazu wörtlich aus:
„Die Stromerzeugung aus Windenergie hängt von den jeweiligen Windverhältnissen ab und unterliegt damit großen Schwankungen bis hin zu einem totalen Ausfall bei Windflaute bzw. je nach Anlagentechnik auch bei Sturm. Lediglich bei einer bundesweiten großräumigen Betrachtung ist davon auszugehen, dass nicht alle Windenergieanlagen gleichzeitig von einer Windflaute erfasst werden und daher etwa 10 % der installierten Leistung der Leistungssicherung zugeordnet werden können.
Da aber eine Industrienation auf eine gesicherte Stromerzeugung angewiesen ist und diese nicht vom Wetter abhängig machen kann, ist es notwendig, die Schwankungen durch thermische Kraftwerke auszugleichen. Die Errichtung von Windenergieanlagen führt also im Wesentlichen nicht zu einer Verringerung von Kraftwerksleistung und damit zu einem Ersatz thermischer Kraftwerke, sondern lediglich zu einer geringeren Auslastung vorhandener Kraftwerke und damit zu höheren spezifischen Fixkosten.
Das Ausregeln von Schwankungen in der Stromerzeugung aus Windenergie macht es zudem notwendig, dass herkömmliche Kraftwerke häufiger an- und abgefahren werden müssen, als dies in ihrer Funktion als Mittellastkraftwerke vorgesehen ist. Dies führt zu zusätzlichem Materialverschleiß und beim Betrieb im Teillastbereich zu höherem spezifischen Brennstoffverbrauch mit entsprechend höherem CO2-Ausstoß. Kurzzeitige starke Angebotsschwankungen der Windenergie werden dagegen durch Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke ausgeglichen.
Der durch die Nutzung der Windenergie bedingte wachsende Bedarf an sehr teurer Reserve und Regelleistung beaufschlagt den Strom aus Windenergie mit zusätzlichen Kosten.“
Hinsichtlich dieser zusätzlichen Kosten verweist die Landesregierung mangels eigener Gutachten auf eine Untersuchung des Energieversorgers E.ON Kraftwerke GmbH, wonach „die Nutzung der Windenergie bundesweit durchschnittlich rd. 2,4 Cent pro Kilowattstunde Folgekosten verursacht, die in der gleichen Größenordnung liegen wie die Erzeugungskosten in den vorhandenen konventionellen Kraftwerken mit rd. 3 Cent/kWh.“
Kosten der Windenergie
Damit sind wir bei dem heiklen Thema Kosten. Was muss der Bürger für die Windenergie bezahlen, direkt und indirekt?
Man liest unterschiedliche Zahlen. Aber die direkten Kosten können wir selbst abschätzen. Der WEA- Betreiber bekommt vom Stromversorger direkt ausgezahlt 8,9 Cent/kWh.
Die Kosten für zusätzliche Leitungsnetze, Anbindung an das Stromnetz und Regelenergie betragen nach obigen Angaben (in Übereinstimmung mit anderen Quellen) 2.4 Cent/kWh, zusammen also 11,3 Cent/kWh. Würde man die Energie „konventionell“ gewinnen, so wäre ihr Preis 2,5 bis 3 Cent/kWh. Wir rechnen zugunsten der Wind-energie mit 3 Cent als Handelswert einer Kilowattstunde – tatsächlich ist dieser Wert wegen der Nicht-auf-Abruf-Verfügbarkeit nur etwa halb so hoch. Aber wir wollen großzügig sein. Ziehen wir die 3 Cent von den oben berechneten 11,3 Cent ab, so bleiben als Zusatzkosten jeder aus Windenergie erzeugten Kilowattstunde 8,3 Cent. Diese Zusatzkosten stellen eine Art „Luxusabgabe“ auf den Strompreis dar; der Steuersatz beträgt 276 Prozent
Wie viel Kilowattstunden Windenergie mussten wir 2003 bezahlen?
Wir hatten vorhin schon ausgerechnet, dass ein Windkraftwerk durchschnittlich 1400 Volllaststunden pro Jahr abliefert. Bei 14 000 MW installierter Nennleistung sind das 19 600 000 MWh. Die von mir oben genannte Luxusabgabe beträgt 80,30 Euro/Megawattstunde. Das ergibt Gesamtkosten von 1,57 Milliarden Euro pro Jahr, die allen Stromverbrauchern erspart würden, wenn der Strom statt aus Windenergie auf herkömmliche Weise erzeugt würde.
Der Energiewirtschaftler Prof. Helmut Alt, Aachen, formulierte es 2002 so: Jedes der 13.000 Windräder in Deutschland kostet den Bürger 100.000 €/Jahr (Leserbr.9.9.02). Inzwischen sind es 15 387 Windräder ...
Das waren nur die direkten Zusatzkosten. Daneben gibt es noch viele indirekte, z.B. durch staatliche Ausgaben, durch staatlich verbilligte Kredite und durch Steuerbegünstigungen. Nachfolgend eine Liste von Fördermaßnahmen 2003, die aber nur zu einem kleinen Teil der Windenergie zugute kommen; ihre Summe beträgt 907 Mio. Euro
Förderung erneuerbarer Energien für das Jahr 2003 (nach Angaben der Bundesregierung) :
(Stand 24.06.2003)
BMU : 274,87 Mio. € davon 190 Mio. € Marktanreizprogramm
BMWA : 28,50 Mio. € Exportinitiative
BMVEL : 43,60 Mio. € Förderung nachwachsende Rohstoffe
BMWZE : ca. 100,00 Mio. € Entwicklungsvorhaben Erneuerbare Energien
BMF : 460,00 Mio. € Förderung Biokraftstoffe (Steuerausfälle Mineralölsteuer)
Zusammen mit den weiteren oben genannten zinsverbilligten Krediten und Steuermindereinnahmen kommt man leicht auf Gesamt-Zusatzkosten (Luxuskosten) der Windenergie von mehr als 2 Milliarden Euro pro Jahr, oder rund 25 Euro pro Einwohner oder 100 Euro/4-Personenhaushalt.
Soviel zur volkswirtschaftlichen Seite der Windenergie.
Probleme mit der Windenergie
Hier eine kleine Übersicht, die den Unterschied zwischen Anforderungen und Charakteristika der Windenergie deutlich macht – ohne Kommentar.
Bild 8
Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
Zu ergänzen ist diese Liste durch eine Reihe von unerwünschten Wirkungen der Windräder, die von den Befürwortern gerne unerwähnt gelassen werden:
a) Windräder töten Tiere. Gefährdet sind zum Beispiel Uhus, von denen es bundesweit nur noch 800 Brutpaare gibt, und die noch selteneren Großtrappen. Von Kleintieren werden vor allem Fledermäuse zu Opfern der Windräder. Ihr Sonarsystem warnt sie nicht vor den senkrecht zu ihrer Flugrichtung heransausenden Flügeln. - In Schleswig-Holstein werden Windräder auch als Kranichschredder oder -häcksler bezeichnet. Die von den Befürwortern dagegen zitierten Gutachten über die Seltenheit solcher Vorkommnisse stammen aus den Jahren 1997 und 1999. Seitdem hat sich sowohl die Größe als auch die Zahl der Windräder verdoppelt und wächst weiter.
b) Windräder erzeugen Lärm. Der Landtag in Hannover beschloss deshalb mit den Stimmen von CDU und FDP, dass die Distanz zu Wohngebieten künftig bei 1000 Metern und nicht mehr bei 750 Metern liegen soll. (Nordsee-Zeitung, Bremerhaven 13.12. 2003)
c) Windräder erzeugen im Sonnenlicht „Disco-Schatten“. Die mögliche Störung von Mensch und Tier kann ich nicht bewerten. In jedem Fall ist die Störung aber zeitlich begrenzt.
d) Windkraftanlagen können durch Blitzschlag wie auch durch Heißlaufen in Brand geraten. Dies ist schon wiederholt geschehen, wie man im Internet auf Bildern brennender Anlagen sehen kann. Wegen der Höhe der Windräder ist ein Löschen meistens unmöglich. Durch Funkenflug kann Feuer auch Waldbrände verursachen. Es ist allerdings bisher kein solcher Fall bekannt.
e) Die Entsorgung alter oder umgestürzter oder abgebrochener Windtürme und Rotorblätter ist wegen deren Größe und Beschaffenheit (glasfaserverstärkte Kunststoffe, GFK) ein nicht einfach zu lösendes Problem.
Schlussbemerkung
Es ist sicher klar geworden, dass dies kein neutraler sachlicher Bericht ist, sondern der Vortrag eines Gegners der Windenergie. Ich kann das nicht bestreiten. Ich habe mich bei der langen Vorbereitung dieses Vortrages über rund 1 ½ Jahre zwar um Neutralität bemüht, dies aber nicht durchhalten können. Die Argumente der Befürworter sind für mich überwiegend nicht nachvollziehbar. Die der Gegner scheinen mir überzeugender, besonders deshalb, weil sie zeigen, dass die Windkraftanlagen energiewirtschaftlich überflüssig und volkswirtschaftlich unvernünftig sind.
Ein Leserbrief eines Dr. Runge in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung bringt es auf den
Punkt:
„Eine einzelne Windkraftanlage kostet die Volkswirtschaft bei gutem Wind 500 Euro pro Tag,
bei Flaute deutlich weniger, weil die Energieversorger und die Verbraucher weniger belastet
werden. Das führt zu der eigenartigen Erkenntnis, dass der volkswirtschaftlich wirtschaftlichste
Betriebszustand von Windkraftanlagen der Stillstand ist.“
email Adresse des Autors : Alvo v. Alvensleben - alvo9.alvensleben@t-online.de
Den Herren Dr. Dietmar Ufer, Dipl.-Ing Peter Dietze, Heinrich Duepmann, Dr. Ludwig Lindner,
Werner Eisenkopf danke ich für viele E-mails und Literaturhinweise zum Thema Windenergie
Hauptsächlich benutzte Literatur
Handbuch der Windenergie, www.windpower.org
Sachverständigenkreis „Globale Umweltaspekte“ (SV GUA) des BMBF: Herausforderung Klimawandel.
Hersg. Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF) Referat Öffentlichkeitsarbeit,
Berlin 2003, 56 S.
From: <Theis.Michael@bitburg-pruem.de To: <newsletter@bitburg-pruem.de
Subject: Newsletter - Kreisnachrichten Bitburg-Prüm - Nr. 32/2003 - 09.08.2003
Windenergie: Kein Beitrag zur sicheren Stromversorgung. Eine Antwort der Landesregierung
Windenergie – Entwicklungen, Erwartungen und energiewirtschaftliche Einordnung
Prof. Dr.-Ing. Alfred Voß, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER)
Universität Stuttgart, www.ier.uni-stuttgart.de
VDE / VDI – Arbeitskreis Gesellschaft und Technik, Stuttgart, 30. Juni 2003
Energiewirtschaftliche Bedeutung der Windenergie im liberalisierten Strommarkt
Prof. Dr.-Ing. Helmut Alt, RWE Rhein-Ruhr AG, Fachhochschule Aachen
Vortrag Windenergie Monschau, 2.10.2003
Uni Ulm intern, Prof. Dr. Wolfgang Witschel, http://www.uni-lm.de/uui/2003/nr261.htm#17
Ziemlich genauso auch erschienen in "Chemie in Labor und Biotechnik", Heft 08/2003.
„Kohlendioxid und Klima“, Alvo v. Alvensleben
www.schulphysik.de/klima/alvens/klima.html
Info-Material der Regiowind GmbH Freiburg
Offener Brief an Prof. Rahmstorf
Betrifft: "Die Thesen der Klimaskeptiker- was ist dran"
Ihre Anmerkungen
Sehr geehrter Herr Prof. Rahmstorf,
ich habe den Beitrag von Herrn von Alvensleben und Ihre Anmerkungen auf Ihrer Website sehr intensiv gelesen. Ich muss gestehen, als naturwissenschaftlich vor gebildeter (in Ihren Augen vielleicht nur halbgebildeter) Ingenieur fand und finde ich die Ausführungen von Herrn von Alvensleben weitaus klarer und verständlicher formuliert, und auch mit besser nachvollziehbaren Schlüssen versehen, als Ihre Anmerkungen, die nur manchmal wissenschaftlich sind, meistens aber nur herabsetzend und polemisch. Ich bin sicher, dass v. Alvensleben, P. Dietze und andere wie z.B. Prof. Lindzen die "Fakten" die sie zu Ihrer Unterstützung und zugunsten Ihrer Theorie anführen, auf ihre Stichhaltigkeit prüfen und Ihnen eine passende Antwort zu kommen lassen. Dabei geht es - was die Wissenschaft angeht- ja wohl nicht ums Rechthaben, sondern um die Wahrheit. Der wird sich keiner verschließen wollen, die oben genannten Herrn nicht , ich nicht und Sie (hoffentlich) auch nicht.
Mir geht es um einige fehlende Angaben und von Ihnen gezogene Schlussfolgerungen, Angaben die Sie uns vorenthalten, und Schlussfolgerungen bei denen Sie glauben fordern zu müssen dass man sie sofort umsetzt, aber insbesondere geht es mir um die ökonomischen Konsequenzen daraus.
1. Mögliche Auswirkungen von Kyoto:
In Ihren Anmerkungen steht nicht eine Zeile, die aussagt um wie viel Grad die Temperatur bis zum Zeitpunkt X sinkt - oder weniger steigt- wenn Kyoto 1:1 umgesetzt wird. Sie widersprechen aber auch nicht dem winzigen Wert von nur 0,07 ° C (bis 2050), den Ihr Kollege Wigley berechnet hat. Viele Klimaskeptiker sehen auch diesen Wert immer noch um den Faktor 5 bis 7 als zu hoch an.
Stattdessen fordern sie hartnäckigst und unter Aufbietung Ihrer ganzen wissenschaftlichen Autorität: Kyoto jetzt und ganz und ab 2012 viele Kyotos.
(Zitat) "... Daraus aber zu folgern, man sollte den Kopf in den Sand stecken und lieber gleich gar nichts gegen den Klimawandel tun, ist unverantwortlich. Nur durch konsequente Klimaschutzmaßnahmen über die nächsten 50 Jahre hinweg lässt sich der Klimawandel noch in handhabbaren Grenzen halten."
Sie sagen nicht, welche Grenzen für Sie noch handhabbar scheinen. Ganz abgesehen davon, dass diese extrem geringe Temperaturerhöhung - wenn sie denn nicht sofort kommt- nur 6 Jahre später trotzdem auftritt, wie B. Lomborg in seinem Buch "Apocaypse No!" überzeugend nachgewiesen hat.
2. Auswahl der IPCC Teilnehmer:
v. Alvensleben moniert m.E. n. zu Recht, dass nicht fachliche Kompetenz den Ausschlag gab, sondern möglichst viel Präsenz und damit Einflussnahme, auch aus den Entwicklungsländern. Sie begrüßen das, weil: Zitat "Es stimmt, dass versucht wird, Experten aus möglichst vielen Ländern zu beteiligen. Ich halte das für sinnvoll. Würde man nur nach typischen Qualifikationskriterien wie etwa der Anzahl der Fachpublikationen auswählen, hätten Forscher aus den meisten Entwicklungsländern keine Chance zur Mitarbeit. Die Entwicklungsländer sollten aber in alle Diskussionen einbezogen werden, damit auch sie die Entscheidungen zum Klimaschutz mittragen können".
Dass der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn durch unkompetente Mitglieder eher deutlich kleiner sein wird, als größer, nehmen Sie mithin billigend zur Kenntnis. Wenn schon keine wissenschaftlicher Beitrag geleistet wird, dann können diese Mitglieder zumindest dafür sorgen, dass die Interessen ihrer Staaten angemessen berücksichtigt wird, natürlich kräftig zu unseren Lasten. Und mit Erfolg, denn die Entwicklungsländer (mit Indien und China als die zukünftigen größten CO2 Erzeuger) sind beim Kyotopflichtprogramm außen vor.
3. Erkenntnisgewinn aus dem Internet
Wenn v. Alvensleben sich freut, dass das Internet heute eine extrem umfangreiche und leicht zu erreichende Quelle für Nachforschungen aller Art ist, sprechen Sie ihm dabei klar die Kritikfähigkeit ab: Zitat "Das Internet bietet in der Tat phantastische Recherchemöglichkeiten. Allerdings erfordert es auch ein gesundes Maß an Kritikfähigkeit und Skepsis, denn eine Qualitätskontrolle gibt es nicht. Jedermann kann jeden noch so abstrusen Inhalt ins Internet stellen. So findet sich zu jedem die Gemüter bewegenden Wissenschaftsthema ein Panoptikum an Meinungen. Es gibt die Seiten derer, die den HIV-Virus nicht für die Ursache von AIDS halten. Es gibt jene, die die Relativitätstheorie für einen großen Schwindel halten (mit der Behauptung, dass dieses von der Physikermafia unterdrückt wird). Es gibt die Kreationisten, die die Evolutionstheorie ablehnen. Und es gibt die "Klimaskeptiker". Argumentationsstil und Methoden ähneln sich dabei oft. "
Eine richtige Qualitätskontrolle gibt es wohl auch beim IPCC nicht, wenn man allein die Teilnehmerauswahlkriterien anschaut, und es gibt sicher auch jede Menge Ökofreaks im Internet die es mit vielem unausgegorenem Kram füllen. Da werden Sie mir sicher beipflichten.
4. Verwendung des Buches "Klimafakten"
Ohne jeden Beweis versuchen Sie die Aussagen aus dem Buch "Klimafakten" ins Negative zu zerren, indem Sie auf eine vermeintliche, die Wahrheit entstellende Komplizenschaft von BGR-Bundesministerium für Wirtschaft-- bis hin (oh Gott) - auf dunkle Einflussnahme des Braunkohleverbandes, verweisen. Abgesehen davon, dass es legitim ist, dass sich Verbände - wenn man sie so massiv angreift wie Sie und Ihre Freunde- zur Wehr setzen, so wenig scheuen Sie sich - an andrer Stelle- das Wuppertaler Ökoinstitut- als Kronzeugen zu benennen. Das sind doch dieselben Leute, die 1995 behauptet haben: Zitat: "Wuppertaler Ökoinstitut 1995: Geschwindigkeiten müssen reduziert, der Raumwiderstand soll erhöht, die Entfernung wieder spürbar gemacht, und so der Nahraum aufgewertet werden. Empfehlung dazu: Flughäfen sollten nicht an ICE Strecken angebunden werden, um den Wettbewerbserfolg dieser beiden Hochgeschwindigkeitsverkehrswege zu erschweren" (Anmerkung: genau diese Situation - fast deckungsgleich was die Wünsche an die Allgemeinheit anbelangten, allerdings ohne ICE Strecken und schnelle häufige Flugverbindungen, hatten wir doch bis 1990 in der DDR; manche Leute scheinen nicht zu begreifen, dass ihre Vorschläge auf eine Wiederholung dieses Experimentes hinausläuft) Sie werden verstehen, dass Wuppertaler Ökoinstitut mindestens als so parteiisch angesehen werden muss, wie die von Ihnen verdächtigte Braunkohlenlobby.
5. Häufigkeit von Extremereignissen:
Wenn v. Alvensleben darlegt, dass es eine Zunahme von Extremereignissen nicht nur nicht belegbar ist, sondern eher eine Abnahme erkennbar ist weichen Sie aus mit:
Zitat: "Eine Zunahme von Extremereignissen ist wissenschaftlich grundsätzlich nur schwer zu belegen, weil diese definitionsgemäß selten sind - man muss über etliche Jahrzehnte "sammeln", bis man genug Ereignisse für einen statistischen Nachweis beisammen hat. Die Aussagen des IPCC bedeuten, dass nicht genug Daten für den Nachweis eines Trends vorhanden sind; sie bedeuten nicht, dass es keinen Trend gibt."
Mit Verlaub, das ist Haarspalterei, besonders wenn man daraus glasklare Forderungen für den "Klimaschutz" ableitet.
Weiter schreiben Sie: Es gibt aber außer der reinen Statistik gute wissenschaftliche Gründe, eine Zunahme von Unwetterkatastrophen in einem wärmeren Klima zu befürchten; ich habe sie in meinem Brockhaus-Artikel zur Elbeflut (www.pik-potsdam.de/~stefan/flutkatastrophe.html) zusammengefaßt.
Leider teilen Sie uns diese Gründe nicht mit, befürchten aber -trotz nicht vorhandener Daten-eine Zunahme. Natürlich passt das Elbehochwasser genau in das von Ihnen unterstützte Angstschema! Was nicht von allein passt, wird eben passend gemacht.
Weiter unten schreiben Sie (im Einklang mit Prof. Latif) Zitat: "Vorallem aber besteht die Gefahr, dass Klimaschutzmaßnahmen so sehr hinausgezögert werden, dass durch vermehrte Unwetterkatastrophen viele Menschen unnötig ihr Leben verlieren." Wollen Sie wirklich ernsthaft behaupten, dass auch nur ein einziges Unwetter, durch Kyoto und seine Befolgung, in seiner Wirkung verringert oder gar verhindert wird? Es gibt dafür nicht die Spur eines Beweises, bei Ihnen nicht, bei Latif nicht und auch nicht von Seiten der Rückversicherungen. Diese beklagen zwar höhere Kosten durch Großschadensereignisse (gerade wieder in der Süddeutschen Zeitung vom 4.3.04 die Münchner Rück), führen diese aber auf alle möglichen Ursachen zurück, nur nicht auf die Klimaänderung. Sicher gibt es auch dort Leute, die auf der Welle mitschwimmen und die geschürte Angst zur Erhöhung ihrer Prämien nutzen, wie z.B. unlängst wieder im Fernsehen der Herr Berz von der Münchner Rück.
6. Modelle vs Prognosen.
Sie schreiben:
Zitat: "Die Modellierer haben schon immer von Szenarien und nicht von Prognosen gesprochen, denn es gibt einen grundsätzlichen Unterschied. Szenarien funktionieren nach dem "wenn...dann" Prinzip: "wenn das CO2 um X ansteigen würde, würde dies zu einer Erwärmung um Y führen". Dies ist aus zwei Gründen keine Prognose. Einmal weiß man nicht, wie stark das CO2 ansteigen wird, da dies von Menschen und ihren Entscheidungen abhängt, die nicht auf hundert Jahre vorherzusagen sind. Wir Menschen können uns z.B. dafür entscheiden, Klimaschutz zu betreiben, wodurch die pessimistischeren Szenarien nicht eintreten. Zum zweiten kann ein Szenario den Effekt einer einzelnen Einflussgröße (etwa CO2) untersuchen, eine Prognose müsste dagegen alle denkbaren Einflüsse berücksichtigen. Zu Dietze's Privattheorie weiter unten; die Satellitendaten sind oben bereits behandelt worden."
Alles gut und schön! Von diesen Scenarien hat das IPCC sage und schreibe 40 verschiedene vorgelegt. Und Sie und Ihre Kollegen s.o im Verbund mit interessierten Politikern haben daraus die uns allen bekannte Schreckensprognose gemacht. Ein Mitglied der B1 Marker IMAGE Gruppe des IPCC nannte diese Modellierung sehr treffend: Zitat"Computer gestütztes Geschichtenerzählen" . Der Vorsitzende der Arbeitsgruppe III beim IPCC Bob Weinstein sagt: Zitat: "Was wir hier machen ist eigentlich Politk" Recht haben sie!
7. Die Kosten
Gleichzeitig verniedlichen Sie die extremen Kosten, die die Befolgung des Kyotoprotokolls den entwickelten Volkswirtschaften auferlegt. Sie behaupten, leicht kokett, diese Kostenermittlung läge außerhalb der Naturwissenschaft und damit außerhalb Ihrer Expertise. Es ist recht bezeichnend, wenn es ums Bezahlen des Bestellten geht, halten sie sich vornehm zurück. Sind aber die Kosten einer Maßnahme für den "Klimaschutz" nicht auch eine Folgenabschätzung, die Sie oder Ihr Institut vornehmen müsste?
Nun, immerhin nennen Sie eine Zahl, und beziehen sich auf eine Studie des oben erwähnten Wuppertaler Institutes. Sie werden vielleicht akzeptieren, dass man die Zahlen dieses Institutes mit äußerster Vorsicht genießen muss. Sie zitieren daraus, dass die CO2 Reduktion (80 %) uns bis zum Jahre 2050 ca. 48 Euro pro Kopf und Jahr kosten würde. Nach Adam Riese sind das bei 80 Millionen Einwohnern 3,84 Milliarden Euro p.a. Das ist leider viel zu niedrig angesetzt. Allein die Zwangssubventionierung der erneuerbaren Energien (Energieeinspeisegesetz) - kostet die Verbraucher im Jahr 2003 - nur für die Windenergie- ca. 1,65 Milliarden Euro, mit den anderen zusätzlichen Subventionen und Steuererleichterungen summieren sich diese Ausgaben auf ca. 3,7 Mrd € in 2003. Da sind die vielen, vielen zusätzlichen Milliarden der Ökosteuer noch gar nicht enthalten. Natürlich entstehen dabei auch - allerdings extrem hoch subventionierte, (ca. 150.000 € Kosten pro Arbeitsplatz im Windkraftanlagenbereich. Nebenbei bemerkt: Die bisher installierten 14.653 hoch subventionierten Windkraftanlagen haben im vergangenen Jahr nur 16% ihrer Nennleistung abgeliefert. Sie haben also auch noch einen extrem schlechten Wirkungsgrad!) mithin äußerst unwirtschaftliche- Arbeitsplätze. In meinen Augen eine weitere ABM Maßnahme nach Bergbau und Landwirtschaft.
Das Bundesministerium für Wirtschaft schätzte 2002, dass die Durchführung von Kyoto die deutsche Volkswirtschaft bis zum Jahr 2020 ca. 250 Mrd Euro kosten wird. Das sind pro Jahr knapp 14 Mrd Euro pro Jahr. Diese rot-grüne Regierung hat aber noch nie, wenn es um umweltpolitische Ziele ging, die Wahrheit gesagt. Deswegen schätzen viele Experten (für die EU und die USA u.a. bei Björn Lomborg) die Kosten auf mehr als das Doppelte und das nur nur für Deutschland!! Und nur für Kyoto1!!! Sie wollen aber viele Kyotos. Um wieviel ehrlicher ist da Ihr Kollege Kramer vom PIK der lt. Spiegel Nr. 7 vom 9.2.04 (Artikel "Hochwasser im Computer") sagte: Zitat: "Selbst wenn die gesamte anthropogene CO2-Emission ab sofort auf null gestellt würde, könnten wir die Temperaturerhöhung für die nächsten 50 Jahre nicht mehr aufhalten". Besser wäre es m.E.n. das für Kyoto nicht ausgegebene Geld für die Sicherung der Lebensumstände vieler Menschen auszugeben wie z.B. sauberes Trinkwasser, vernünftige sanitäre Verhältnisse, bei Bedarf auch der Bau von Dämmen etc.. Das kostet einen Bruchteil der Gelder, und ist ungleich wirkungsvoller.
Wir können eine Klimaerwärmung - wenn sie denn überhaupt eintritt, s.o.- nicht aufhalten, wir sollen aber sehr, sehr viel Geld ausgeben. Das Ganze läuft auf eine Besteuerung der Luft hinaus, die u.a ja auch zum Atmen da ist. Nicht direkt natürlich, aber durch die Hintertür. Die Werkzeuge dafür sind schon da: Ökosteuer , Zuteilung, später Versteigerung von (teuren) CO2 Emissionsrechten, Zwangsbeitrag nach dem Energieeinspeisegestzt etc.
8.Wirtschaftlichkeit der Investitionen
Zitat: "... Führende multinationale Firmen wie Shell und BP haben die Dringlichkeit des Klimaproblems erkannt, unterstützen das Kyoto-Protokoll und investieren massiv in den erforderlichen Umbau des Energiesystems. Es besteht die Gefahr, dass deutsche Firmen, die den "Klimaskeptikern" glauben schenken, hier den Zug in die Zukunft verpassen."
Sie behaupten, dass einige multinationale Firmen die Dringlichkeit des Klimaproblems erkannt haben (bei Senkung des Temperaturanstiegs von gerade mal 0,01!! bis 0,07!!! Grad, wie Dietze bis Wigley berechnet haben) und feste -weil weitsichtig- investieren. Haben Sie schon einmal überlegt, ob diese Firmen nicht andere Motive haben, als Sie unterstellen? Vielleicht sind es so schnöde Dinge wie Absatzsicherung und Gewinnstreben?
Absatzsicherung, weil diese Firmen sich die Gesetzgebung der Länder, in denen sie wirken, nicht aussuchen können. Wenn manche Länder durch gesetzgeberische Maßnahmen fossile Energien (m.E.n. sehr zum Schaden ihrer Völker) so verteuern, dass sich das niemand mehr leisten kann, dann muss man wohl rechtzeitig etwas anderes anbieten, um weiter im Markt bestehen zu können.
Gewinnstreben deshalb (und völlig legitim), weil nicht mal der dümmste Unternehmensleiter übersehen, kann dass diese Technologien extrem mit Steuergeldern oder Abschreibungen gefördert werden. Da gilt es "Staatsknete" abzugreifen. Und das tun sie reichlich.
Ein schöner Nebeneffekt ist, wenn man dann auch noch für seine Weitsicht "zur Dringlichkeit des Klimaproblems" gelobt wird.
Mein Fazit:
Kyoto bringt nichts, außer extrem hohen Aufwendungen u.a. für die Klimaforscher (weltweit schon ca. 5 Mrd Euro p.a.) aber noch mehr für die entwickelten Volkswirtschaften, und viele Planstellen für grüne Gesinnungsgenossen in der Verwaltung. Es liefert die Werkzeuge zur Zwangsbeglückung ganzer Völker und damit zu einem wesentlichen Machtzuwachs für Verwaltungen und Politiker, die schon lange von einer neuen Heilsidee träumen. Jetzt - nach dem Verfall des Kommunismus u.a. dank Ihrer Hilfe- haben sie diese Heilsidee!! Sie werden sie zu nutzen wissen. Können Sie das verantworten??
Ich verbleibe mit freundlichen Grüßen
Michael Limburg
Gedanken ...
Nachdenkenswert?
Der sympathische Klimaprophet Rahmsdorf
antwortet nicht individuell, sondern zeitgeistig effektiv per Internetseite:
http://www.pik-potsdam.de/~stefan/leser_antworten.html
Was sind das für merkwürdige Widersprüche bei Herrn Rahmstorf
bezüglich Wasserdampf in der Atmosphäre?
Wolken reflektieren die Einstrahlung ja oder nein? Natürlich tun sie es!
Aber was bedeutet das?
Nicht verzagen, Rahmstorf fragen, der weiß es auch nicht, gibt es aber nicht zu.
Ist ja auch Professor und forscht ganz selbstlos,
was man daran erkennt, dass er nicht mit dem Auto die Luft verpestet.
Emotionale Manipulation nennt man das,
denn das eine hat mit dem anderen nun gar nichts zu tun.
Auch die Humorseite bei R. ist sympathisch.
Dem Mann muss man einfach glauben, wenn er das Klima berechnet.
Aber: Wieso verstärkt der Wasserdampf den Treibhauseffekt in der GESAMT-Bilanz??
Wo bleibt das Selbstregulativ: Mehr Wärme > mehr Wolken > weniger Einstrahlung > Abkühlung.
Was passiert eigentlich abends, wenn die Sonne nicht scheint?
Warum wird es dann so schnell kalt bei klarem Himmel?
Und warum wird die Erde bei dichter Wolkendecke nur so schlecht warm?
Dumme Fragen.
Bis heute hat Rahmstorf auch meine sachliche Anfrage
nach Mess- und Rechengenauigkeiten nicht beantwortet.
Und wie wirken die Vermehrungsraten der Menschheit
in Form von Wärme, Verdauungs-Fürzen (Methan),
und der Energie, die alle gerne verbrauchen würden,
damit sie nicht verhungern oder erfrieren müssen?
Merkwürdig: Elektrosmog ist unschädlich,
weil er dem Kommerz dient.
Beim Wetter genügt die Möglichkeit, dass ...
weil die Klimarettung den Kommerz fördert.
Prophetie heute: Simulationsrechnung mit 50% Treffer-Wahrscheinlichkeit für das Ergebnis?
Ist das Wissenschaft oder Oraklie?
Wenn man etwas vermutet, soll man es auch Vermutung nennen und nicht Tatsache.
Dann ist auch gegen "Klimatheorien und ihre Interpretation nichts einzuwenden.
Ökomarxist Trittin sollte nur konsequent jeden Industriekontakt mit China
verbieten lassen, weltweit, per Klimakonferenz,
damit nicht die Chinesen am Ende auch noch Energie sparen müssen,
indem sie Häuser dämmen müssen, die sie jetzt noch gar nicht haben.
Und Autos nicht benutzen dürfen, die noch erst gebaut werden müssen,
von BMW, Mercedes, VW und einigen anderen,
damit wir Arbeitsplätze haben, in China oder so.
Energiesparen beim Licht:
Entweder gar nicht einschalten = spart nichts oder?
Ergo: Wer keinen Strom hat kann auch kein Energiesparer werden.
Logisch oder?
Daher müssen die Chinesen erstmal viel Strom erzeugen
mit deutscher Kraftwerkstechnik,
damit sie die Energiesparlampen überhaupt anschalten und Strom sparen können.
Denn: Energiesparbirnen kaufen und 24 Stunden einschalten = maximaler Sparerfolg.
Öko-Logisch oder?
Dreck in der Luft, Gifte in Nahrungsmitteln,
Trinkwasserknappheit, Hungersnöte und Kriege
sind die realen Probleme, die tödlich enden.
Da dämmen wir doch lieber die Häuser
und retten das Klima,
wenn der Mensch schon vom Profit leben muss.
Freiheit für die Wölfe, Bären, Frösche und Biber.
Sperrt den Menschen weg?
Das Selbstregulativ der "Umwelt" wird der Mensch nicht ändern,
auch nicht mit Borniertheit und mathematischer Verwahrheitlichung des Unverstandenen.
Rainer Bolle, 20.06.2004
Ing.- und Sachverständigenbüro Dipl.-Phys. Rainer Bolle
Klattendiek 4; D-28359 Bremen
eMail R. Bolle: bolle@rainer-bolle.de
Warm oder kalt, Herr Rahmstorf?
Sehr geehrter Herr Prof. Rahmstorf,
ich beziehe mich auf den Report der EU-Umweltagentur Kopenhagen der am 18.8.04 online publiziert wurde
"Impacts of climate change in Europe: An indicator-based assessment" <http://reports.eea.eu.int/climate_report_2_2004/en>
welcher auch ein lebhaftes Presseecho fand, u.a. im SPIEGEL
http://www.spiegel.de/wissenschaft/erde/0,1518,313967,00.html (19.8.04)
"Forscher schlagen Alarm für Europa - Stürme, Hochwasser, Dürren, Hitzewellen..."
sowie in DIE WELT (20.8.04):
Europa bekommt Fieber
Die Europäische Umweltagentur warnt: Hitzewellen und Überschwemmungen in Deutschland
von Samiha Shafy
... "Dieser Bericht belegt mit einer Fülle von Fakten, dass die Klimaänderung bereits im Gange ist und weit reichende Auswirkungen auf Menschen und Ökosysteme in ganz Europa hat", sagt Jacqueline McGlade, Exekutivdirektorin der EUA. Europa müsse nun Strategien entwickeln, um sich den Veränderungen anzupassen.
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Mir ist völlig unerklärlich wie nun wieder eine beschleunigte Erwärmung in Europa propagiert wird - nachdem Sie aufgrund der Abschwächung des Golfstroms eher eine Abkühlung vorausgesagt haben - allerdings m. W. auf der Grundlage einer Vervierfachung der CO2-Konzentration und der Annahme einer weit (5-fach?) überhöhten CO2-Klimasensitivität. Ich denke z.B. an den Artikel im PM-Magazin Januar 04 ("Der Mann der Europa kälter macht"). Über Sie wird gesagt: "Mit einem Großcomputer berechnet er, was passiert, wenn wir weiter soviel CO2 in die Luft blasen: Westeuropa versinkt in einer Eiszeit. Seine Arbeit machte Stefan Rahmstorf zum Star der Klimaforschung". Auch denke ich an den Emmerich-Katastrophenfilm "The Day After Tomorrow", dem das UBA sogar einen Flyer gewidmet hat. Das Ganze sei zwar weit übertrieben und könne nicht innerhalb von 1-2 Wochen geschehen, aber im Prinzip sei eine solche Entwicklung mittelfristig durchaus möglich und gebe zum Nachdenken Anlass, heißt es.
Langsam gewinne ich den Eindruck, dass zum Thema Klima jede Forschergruppe ungeniert etwas anderes behauptet und sich folglich die Öffentlichkeit - und die Industrie die CO2 reduzieren und für Zertifikate zahlen soll - allmählich "verarscht" vorkommen muss. Hat eigentlich die Umweltagentur der EU von Ihren Arbeiten sowie vom
Emmerich-Film noch nichts gehört? Normalerweise arbeiten Sie doch sogar in solchen Gremien mit - oder? Wie konnte nur ein solcher Fauxpas - bei der doch sonst innerhalb der "Community" so hervorragend abgestimmten
Öffentlichkeitsarbeit - passieren?
Z.B. bringt das PM-Magazin September 04 die Titelstory "Eiszeit oder Treibhaus - was denn nun?". Auf dem Cover ist das Brandenburger Tor zu sehen, die linke Hälfte vereist und verschneit, mit Wölfen - und die rechte Hälfte mit Tropengewächsen, Papagaien und Schmetterlingen. Otto Normalverbraucher und Ökosteuerzahler wird sich passende Gedanken dazu machen. Die Glaubwürdigkeit der Klimaforscher ist m. E. nun endgültig dahin, ihnen wird sicher nur noch medialer Unterhaltungswert (auf Kosten der Steuerzahler) zugestanden.
Mit freundlichem Gruß
P. Dietze
20.08.2004
Gegenstrahlung - Hinweise und Erläuterungen
(Dietze, v. Alvensleben, 04.2004)
Mit den Auslassungen von Herrn Beck zum "Quenching" (Thermalisierung der vom CO2 absorbierten IR-Strahlung OHNE dass angeblich in Bodennähe eine Re-Emission und Gegenstrahlung wegen der geringen freien Weglänge erfolgt) bin ich nicht einverstanden.
Diese thermische Gegenstrahlung ist nicht nur eindeutig gemessen, sondern muss auch gemäß Gesetzen von Kirchhoff und Planck auftreten - selbst bei Gasen mit Linienspektren.
Von diesem Effekt der vermeintlichen thermischen Nichtemission in der bodennahen dichten Atmosphäre welchen Dr. Hug und Dr. Barrett jahrelang vertreten hatten, sind beide auf mein Betreiben hin mittlerweile abgekommen. THG emittieren z.B. in Sättigungskonzentration (in den jeweiligen Linien) tatsächlich wie Schwarzkörper.
Die Gegenstrahlungsmessung von Barrow/Alaska (Anlage 1) dürfte Ihnen aufgrund unserer langen Diskussionen längst bekannt sein. Ich verstehe nicht warum Sie jetzt noch längst überholte Positionen von Dr. Hug und Barrett vertreten. Leider haben beide ihre Webseite www.john-daly.com/forcing/hug-barrett.htm (DECHEMA-Vorträge Okt 2001) trotz meiner Anregung noch nicht korrigiert - und Dr. Hug hat die auf falsch interpretierte Messungen beruhende Seite www.john-daly.com/artifact.htm sowie die deutsche Version von 1998 unter www.wuerzburg.de/mm-physik/klima/artefact.htm bisher nicht erneuert bzw. gelöscht.
Die Satellitenmessung (Anlage 2) die Ihnen auch längst bekannt ist, zeigt dass derzeit 27 W/m² der IR-Emission der Erde vom CO2 im 15 µm-Trichter "zurückgehalten" wird. D.h. diese Energie wird gegen gestrahlt und muss anderweitig vom Boden wieder emittiert werden. Sie ist keineswegs vernachlässigbar, denn 27 W/m² bedeuten bei einem Schwarzkörper von 15 °C glatte 5,0 °C. Bei einer Emissivität von 85% wären es z.B. 5,9 °C.
P. Dietze, 27.04.2004
und hierzu noch Erläuterungen von Hr. v. Alvensleben:
Freiburg, 27.4.2004
Es ist zu verstehen, dass man aus der Barrow-Messung ohne weitere Erläuterungen nicht recht schlau wird. Ich musste dazu auch auf die Original-Veröffentlichung im Internet zurückgehen. Man findet sie mit Google, wenn man eingibt: Barrow 980518 Downwelling.
Hier ein paar Erläuterungen zu der farbigen Graphik, die Herr Dietze mitgesandt hatte. Beobachtet wurde das Spektrum des meist bewölkten, zeitweise klaren Himmels vom Boden aus, wobei die Sonne sich immer außerhalb des Gesichtsfeldes befand. min und max in der Graphik bedeuten minimale und maximale Wolkenbedeckung des Himmels.
Der Spektralbereich der insgesamt 3 Instrumente für aneinander angrenzende Bereiche im Infraroten umfasst den Wellenzahlbereich von 400 bis 1800 cm^ -1 entsprechend Wellenlängen von 25 bis 5,55 Mikrometer.
Alles, was dabei vom Himmel in das Gesichtsfeld der Instrumente fällt, ist "Gegenstrahlung".
Die olivgrüne Kurve entstand am 18.5.1998 um 20h48 Weltzeit, das heißt etwa vormittags 10h24 Uhr Ortszeit in Barrow, Alaska, ca. 156° westlicher Länge. Zu dieser Zeit war der Himmel dicht bewölkt; die glatte Kurve entspricht der Strahlung eines Schwarzen Körpers mit der Temperatur 271 K = -2°C. Das ist die Temperatur der Wolkenunterseite.
Die rote und grüne Kurve entstanden zu Zeiten nur teilweise bedeckten Himmels, die blaue Kurve bei klarem Himmel.
Zwischen den Linien von CO2 und O3 (Ozon) sowie auch auf der kurzwelligen rechten Seite von O3 "sieht" das Messinstrument klaren Himmel, der im Infraroten fast schwarz ist, und natürlich sehr kalt ("Weltraumkälte").
Im Bereich der CO2- und (schwächer) der O3-Linien, bei 15 und bei 9 Mikrometer Wellenlänge, ist dagegen die Gegenstrahlung sauber gemessen. Die CO2-Gegenstrahlung ist dabei immer nahezu gleich stark, egal, ob der Himmel bewölkt oder klar ist. Im Linienzentrum, bei 15 Mikrometer, ist sie gesättigt, an den Flanken gibt es geringfügige Unterschiede.
Unter der gleichen e-mail- Adresse findet man auch "Upwelling"-Spektren, d.h. Spektren, die am gleichen Tag um 20h48 Weltzeit von oben (oberhalb der Wolkendecke) von einem Flugzeug aus aufgenommen wurden. Sie zeigen ebenfalls das Schwarze-Körper-Spektrum der Wolkendecke, diesmal aber die Strahlung, die die Erde verlässt; entsprechend sieht man, dass bei der CO2-Wellenlänge Strahlung fehlt - gerade die, die als Gegenstrahlung in Richtung Erdboden geht.
Damit sollte die Diskussion über die Existenz der Gegenstrahlung ein für alle mal geklärt sein und beendet werden. Nichts ist doch überzeugender als saubere Messungen.
Mit freundlichen Grüßen
Alvo v. Alvensleben
Zur Ergänzung:
anbei noch eine andere Gegenstrahlungsmessung, die zweifelsfrei größere Dosen an IR-Emission aus atmosphärischem CO2 nachweist.
Die mW/m² der y-Achse müssen Sie mit Pi (wegen Steradiant) sowie mit der Zahnbreite des CO2 (720-570=150 Wellen/cm, blaue Kurve) multiplizieren. 110*Pi*150/1000 ergibt hier (weil es wärmer ist) 51,8 W/m².
Wie man sieht, entspricht die rote upwelling-Kurve weitgehend der Planck'schen Schwarzkörperstrahlung der Erdoberfläche.
P. Dietze, 28.04.2004
Und contra:
(1)
Ich schrieb:
"Eine Gegenstrahlung AUS OBIGEN GRÜNDEN existiert nicht und kann nicht beobachtet werden.
Bitte legen Sie ein Emissionsspektrum atmosphärischen CO2s vor, das durch Messung zweifelsfrei GRÖSSERE DOSEN an IR-Emission aus atmosphärischem CO2 nachweist. "
Ich bezweifle doch nicht, dass es in der Atmosphäre ausgiebige Strahlungsvorgänge gibt bzw. kenne ich die meteorologische Definition der Gegenstrahlung und die ist genau so wie Sie das formulieren:
"Alles, was dabei vom Himmel in das Gesichtsfeld der Instrumente fällt, ist "Gegenstrahlung". "
Auch weiß ich ,dass man aus dem Verlauf der Absorptions/Emissionslinien Intensität, Herkunft und Energiegehalt berechnen kann.
Leider wird nichts darüber gesagt, dass die Wasserabsorption fast im gleichen Bereich liegt! Und in Barrow gibt es doch Luftfeuchtigkeit?
Und weiterhin erhalten Sie auch in geringerer Höhe und bei anderen Bedingungen diese Kurven, da immer ein paar Moleküle genau dieses Verhalten zeigen. Sind Sie sicher, dass in Barrow nicht die Abgasfahne der Flugzeuge gemessen wurde?
Natürlich gibt es Gegenstrahlung, nur bitte zeigen Sie mir Diagramme rund um die Welt, die diese zweifelsfrei aus nur CO2, Methan Ozon usw. in größeren, also WIRKSAMEN MENGEN !!! belegen? Prof. Raschke hat z.B. letztens in einer Mail darauf hingewiesen, dass es fast unmöglich ist auf See die Gegenstrahlung zu messen.
Ich denke es gibt doch keinen Disput darin, dass Wasser in seinen Aggregatzuständen wesentlich mehr Wärme transportiert, speichert und abgibt und deswegen eine Hauptkomponente im Wärmegeschehen (und der "Gegenstrahlung") der Atmosphäre darstellt. Dagegen sind CO2, Methan, Ozon usw. wirkungslos.
Und da CO2, Methan usw. nicht (wesentlich temperaturerhöhend) WIRKT( ein paar %e gegenüber anderen Faktoren wie Wolkenbedeckung), kann man vereinfachend auch behaupten: Es gibt keinen TreibhausEFFEKT beruhend auf diesen Gasen.
Wir sollten uns endlich über WIRKUNGSVOLLE Prozesse Gedanken machen und nicht über Randerscheinungen. Der CO2-Treibhauseffekt samt CO2-Gegenstrahlung sind in der Größenordnung der Fehlertoleranz bzw. des Rauschen.
mfg Ernst-Georg Beck
28.04.2004
(2)
Liebe Herren,
bitte bleiben Sie ehrlich genu
|
02 Jan 2005
21:31:46 |
M. Dreher |
Windtechnik Vorschriften Wirkung Systeme Anwendungen Kosten
Gegenstrahlung - Hinweise und Erläuterungen
(Dietze, v. Alvensleben, 04.2004)
Mit den Auslassungen von Herrn Beck zum "Quenching" (Thermalisierung der vom CO2 absorbierten IR-Strahlung OHNE dass angeblich in Bodennähe eine Re-Emission und Gegenstrahlung wegen der geringen freien Weglänge erfolgt) bin ich nicht einverstanden.
Diese thermische Gegenstrahlung ist nicht nur eindeutig gemessen, sondern muss auch gemäß Gesetzen von Kirchhoff und Planck auftreten - selbst bei Gasen mit Linienspektren.
Von diesem Effekt der vermeintlichen thermischen Nichtemission in der bodennahen dichten Atmosphäre welchen Dr. Hug und Dr. Barrett jahrelang vertreten hatten, sind beide auf mein Betreiben hin mittlerweile abgekommen. THG emittieren z.B. in Sättigungskonzentration (in den jeweiligen Linien) tatsächlich wie Schwarzkörper.
Die Gegenstrahlungsmessung von Barrow/Alaska (Anlage 1) dürfte Ihnen aufgrund unserer langen Diskussionen längst bekannt sein. Ich verstehe nicht warum Sie jetzt noch längst überholte Positionen von Dr. Hug und Barrett vertreten. Leider haben beide ihre Webseite www.john-daly.com/forcing/hug-barrett.htm (DECHEMA-Vorträge Okt 2001) trotz meiner Anregung noch nicht korrigiert - und Dr. Hug hat die auf falsch interpretierte Messungen beruhende Seite www.john-daly.com/artifact.htm sowie die deutsche Version von 1998 unter www.wuerzburg.de/mm-physik/klima/artefact.htm bisher nicht erneuert bzw. gelöscht.
Die Satellitenmessung (Anlage 2) die Ihnen auch längst bekannt ist, zeigt dass derzeit 27 W/m² der IR-Emission der Erde vom CO2 im 15 µm-Trichter "zurückgehalten" wird. D.h. diese Energie wird gegen gestrahlt und muss anderweitig vom Boden wieder emittiert werden. Sie ist keineswegs vernachlässigbar, denn 27 W/m² bedeuten bei einem Schwarzkörper von 15 °C glatte 5,0 °C. Bei einer Emissivität von 85% wären es z.B. 5,9 °C.
P. Dietze, 27.04.2004
und hierzu noch Erläuterungen von Hr. v. Alvensleben:
Freiburg, 27.4.2004
Es ist zu verstehen, dass man aus der Barrow-Messung ohne weitere Erläuterungen nicht recht schlau wird. Ich musste dazu auch auf die Original-Veröffentlichung im Internet zurückgehen. Man findet sie mit Google, wenn man eingibt: Barrow 980518 Downwelling.
Hier ein paar Erläuterungen zu der farbigen Graphik, die Herr Dietze mitgesandt hatte. Beobachtet wurde das Spektrum des meist bewölkten, zeitweise klaren Himmels vom Boden aus, wobei die Sonne sich immer außerhalb des Gesichtsfeldes befand. min und max in der Graphik bedeuten minimale und maximale Wolkenbedeckung des Himmels.
Der Spektralbereich der insgesamt 3 Instrumente für aneinander angrenzende Bereiche im Infraroten umfasst den Wellenzahlbereich von 400 bis 1800 cm^ -1 entsprechend Wellenlängen von 25 bis 5,55 Mikrometer.
Alles, was dabei vom Himmel in das Gesichtsfeld der Instrumente fällt, ist "Gegenstrahlung".
Die olivgrüne Kurve entstand am 18.5.1998 um 20h48 Weltzeit, das heißt etwa vormittags 10h24 Uhr Ortszeit in Barrow, Alaska, ca. 156° westlicher Länge. Zu dieser Zeit war der Himmel dicht bewölkt; die glatte Kurve entspricht der Strahlung eines Schwarzen Körpers mit der Temperatur 271 K = -2°C. Das ist die Temperatur der Wolkenunterseite.
Die rote und grüne Kurve entstanden zu Zeiten nur teilweise bedeckten Himmels, die blaue Kurve bei klarem Himmel.
Zwischen den Linien von CO2 und O3 (Ozon) sowie auch auf der kurzwelligen rechten Seite von O3 "sieht" das Messinstrument klaren Himmel, der im Infraroten fast schwarz ist, und natürlich sehr kalt ("Weltraumkälte").
Im Bereich der CO2- und (schwächer) der O3-Linien, bei 15 und bei 9 Mikrometer Wellenlänge, ist dagegen die Gegenstrahlung sauber gemessen. Die CO2-Gegenstrahlung ist dabei immer nahezu gleich stark, egal, ob der Himmel bewölkt oder klar ist. Im Linienzentrum, bei 15 Mikrometer, ist sie gesättigt, an den Flanken gibt es geringfügige Unterschiede.
Unter der gleichen e-mail- Adresse findet man auch "Upwelling"-Spektren, d.h. Spektren, die am gleichen Tag um 20h48 Weltzeit von oben (oberhalb der Wolkendecke) von einem Flugzeug aus aufgenommen wurden. Sie zeigen ebenfalls das Schwarze-Körper-Spektrum der Wolkendecke, diesmal aber die Strahlung, die die Erde verlässt; entsprechend sieht man, dass bei der CO2-Wellenlänge Strahlung fehlt - gerade die, die als Gegenstrahlung in Richtung Erdboden geht.
Damit sollte die Diskussion über die Existenz der Gegenstrahlung ein für alle mal geklärt sein und beendet werden. Nichts ist doch überzeugender als saubere Messungen.
Mit freundlichen Grüßen
Alvo v. Alvensleben
Zur Ergänzung:
anbei noch eine andere Gegenstrahlungsmessung, die zweifelsfrei größere Dosen an IR-Emission aus atmosphärischem CO2 nachweist.
Die mW/m² der y-Achse müssen Sie mit Pi (wegen Steradiant) sowie mit der Zahnbreite des CO2 (720-570=150 Wellen/cm, blaue Kurve) multiplizieren. 110*Pi*150/1000 ergibt hier (weil es wärmer ist) 51,8 W/m².
Wie man sieht, entspricht die rote upwelling-Kurve weitgehend der Planck'schen Schwarzkörperstrahlung der Erdoberfläche.
P. Dietze, 28.04.2004
Und contra:
(1)
Ich schrieb:
"Eine Gegenstrahlung AUS OBIGEN GRÜNDEN existiert nicht und kann nicht beobachtet werden.
Bitte legen Sie ein Emissionsspektrum atmosphärischen CO2s vor, das durch Messung zweifelsfrei GRÖSSERE DOSEN an IR-Emission aus atmosphärischem CO2 nachweist. "
Ich bezweifle doch nicht, dass es in der Atmosphäre ausgiebige Strahlungsvorgänge gibt bzw. kenne ich die meteorologische Definition der Gegenstrahlung und die ist genau so wie Sie das formulieren:
"Alles, was dabei vom Himmel in das Gesichtsfeld der Instrumente fällt, ist "Gegenstrahlung". "
Auch weiß ich ,dass man aus dem Verlauf der Absorptions/Emissionslinien Intensität, Herkunft und Energiegehalt berechnen kann.
Leider wird nichts darüber gesagt, dass die Wasserabsorption fast im gleichen Bereich liegt! Und in Barrow gibt es doch Luftfeuchtigkeit?
Und weiterhin erhalten Sie auch in geringerer Höhe und bei anderen Bedingungen diese Kurven, da immer ein paar Moleküle genau dieses Verhalten zeigen. Sind Sie sicher, dass in Barrow nicht die Abgasfahne der Flugzeuge gemessen wurde?
Natürlich gibt es Gegenstrahlung, nur bitte zeigen Sie mir Diagramme rund um die Welt, die diese zweifelsfrei aus nur CO2, Methan Ozon usw. in größeren, also WIRKSAMEN MENGEN !!! belegen? Prof. Raschke hat z.B. letztens in einer Mail darauf hingewiesen, dass es fast unmöglich ist auf See die Gegenstrahlung zu messen.
Ich denke es gibt doch keinen Disput darin, dass Wasser in seinen Aggregatzuständen wesentlich mehr Wärme transportiert, speichert und abgibt und deswegen eine Hauptkomponente im Wärmegeschehen (und der "Gegenstrahlung") der Atmosphäre darstellt. Dagegen sind CO2, Methan, Ozon usw. wirkungslos.
Und da CO2, Methan usw. nicht (wesentlich temperaturerhöhend) WIRKT( ein paar %e gegenüber anderen Faktoren wie Wolkenbedeckung), kann man vereinfachend auch behaupten: Es gibt keinen TreibhausEFFEKT beruhend auf diesen Gasen.
Wir sollten uns endlich über WIRKUNGSVOLLE Prozesse Gedanken machen und nicht über Randerscheinungen. Der CO2-Treibhauseffekt samt CO2-Gegenstrahlung sind in der Größenordnung der Fehlertoleranz bzw. des Rauschen.
mfg Ernst-Georg Beck
28.04.2004
(2)
Liebe Herren,
bitte bleiben Sie ehrlich genug und verwirren Sie den Leser nicht mit rechnerisch ermittelten "Downwelling spectra", die angeblich eine "Gegenstrahlung" darstellen. Man kann auch mit gewissen automatischen Prozessen (interne Rechenschritte im Messgerät) eine angebliche Messung erzeugen, die es gar nicht gibt. Manipulation nennt man das, sofern man ehrlich ist. Gemessen wird eine Hilfsgröße, aus der man meint über Rechenschritte die gewünschte Größe ableiten zu können. Bei einer Überprüfung stellt sich dann aber heraus, dass etwas anderes gemessen wurde, hier vermutlich schlichtweg lediglich die Temperatur des Messgerätes.
Dass in der heute herrschenden Gruppe der Klimatologie und deren Anhängern (und auch offenbar unter Nicht-allround-Physikern) unsinnige Annahmen über die energetischen Prozesse innerhalb der Atmosphäre existieren, ist ja nun mal nicht zu bestreiten. Ich bin aber doch optimistisch, denn erste Anzeichen gibt es, dass auch in die Klimatologie physikalischer Sachverstand einzieht, wobei der Artikel von Ozawa et al.: "The Second Law of Thermodynamics and the Global Climate System: ..." in Review of Geophysics, 41,4/1018 2003, einen gewissen Fortschritt zeigt. Hier ist nicht mehr von "Gegenstrahlung" die Rede, die thermische Strahlung der festen/flüssigen Erdoberfläche ist schlichtweg auf 40 W/qm reduziert und alles andere im Wetter-/Klimageschehen ist Thermodynamik, hat mit Strahlung nicht mehr viel zu tun. Bemerkenswerterweise hat man diesem Artikel dann noch ein Zitat von Carnot vorangestellt, der 1824 schon wesentlich weiter als unsere heutigen Möchtegern-Klimatologen war: "We must attribute to heat the great movements that we observe all about us on the Earth. Heat is the cause of currents in the atmosphere, of the rising motion of clouds, of the falling of rain and of other atmospheric phenomena." Ja, und da sind wir schon wieder bei Enthalpie und Entropie angekommen...
Mit freundlichen Grüßen
Heinz Thieme
28.04.2004
"Zum Phänomen der atmosphärischen Gegenstrahlung"
"Der thermodynamische Atmosphäreneffekt - Eine Erklärung in wenigen Schritten"
... ein paar Klarstellungen aus meiner Sicht (Dr. Heinz Hug) sind angebracht.
05.05.2004
1. "Thermalisierung". Was Barrett und ich darunter verstanden haben, war die direkte (!) Erwärmung der Atmosphäre durch Stoßdeaktivierung. Barrett schloss, daraus, dass bereits so viel Treibhausgase vorhanden sind, dass eine Steigerung derselben keinen merklichen Effekt bewirken. Da wir beide Chemiker sind, wollten wir wissen, welcher molekularer Mechanismus dem Naturphänomen zu Grunde liegt. Dass gleichzeitig eine Stoßaktivierung (!) stattfindet, die zur Emission (Rückstrahlung) führt, war uns schon immer bekannt (z. B. aus Vorlesungen zur IR-Spektroskopie, vgl. a. Herzberg: Lehrbuch der IR-Spektroskopie von 1945) erschien aber bei der Diskussion des Sättigungseffekts unbeachtlich.
2. Zur "Thermalisierung" sagte Herr Dietze einmal, dass sie gegen den Energieerhaltungssatz verstoße, denn die in kinetische Energie gewandelte Strahlungsenergie muss die Erde auch wieder als Strahlungsenergie verlassen. Richtig, das tut sie auch, weil die Atmosphäre eben strahlt und die Re-Emission den Erdboden erwärmend irgendwann auch durch die offenen Strahlungsfenster entweicht. Allerdings strahlen CO2, H2O-Dampf und Co. nur deshalb, weil sie eben eine bestimmte Temperatur haben. Bei 0 K würden sie das nicht tun (PLanck-Gesetz). Dass ein Energie- und kein ausschließlicher Strahlungstransport vom Erdboden bis in die Stratospäre stattfindet, beweisen die Hanel-Spektren über den Polen. Dort ist der Erdboden kälter als die Stratosphäre, deshalb ist die CO2-Emissionsbande "nach außen gewölbt". Die kinetische Energie (Konvektion) ist für die Abkühlung des Erdbodens viel wichtiger als der "Strahlungstransport", der einen nichtexistenten Strahlungsenergieerhaltungssatz insinuiert.
3. Nun komme ich zur Aufheizung des Erdbodens. Nach der Theorie soll sich die Atmosphäre hauptsächlich durch den Kontakt mit der Erdoberfläche und nicht durch "Thermalisierung" erwärmen. Sehr schön und richtig. Jetzt kommt wieder der böse Chemiker. Er konstatiert: Also erhöht sich durch den Kontakt Erdboden/Luft ("Fußbodenheizung") die kinetische Energie der Luftteilchen (N2 und O2 usw.). Da aber der Erdbodenerwärmung letztendlich durch Strahlung erwärmt wurde, muss die aufgenommene kinetische Energie ("Fußbodenheizung") auch wieder als Strahlung ins Weltall gelangen. Wie eigentlich? Wo ist von der Energiebilanz aus betrachtet der große Unterschied zwischen "Thermalisierung" und Erhöhung der kinetischen Energie durch Luft/Erdbodenkontakt (Fußbodenheizung)? Ob die Atmosphäre durch Stoßdeaktivierung oder durch Kontakt/Erdboden erwärmt wird, macht keinen allzu großen Unterschied. Letztendlich hat sich nämlich der Erdboden durch Rückstrahlung um den Betrag erwärmt, den umgekehrt die Luftteilchen durch Stoßdeaktivierung (Absorption) erlangen würden. Nur beruht der Energiefluss beim TE-Mechanismus auf dem umständlicheren Weg: Erdboden -> Luft -> Erdboden und dann wieder Luft. Deshalb korrigiere ich meinen Beitrag bei Daly und Kramer nicht. Keine Angst: Ich weiß, dass die Atmosphäre strahlt.
4. Zu den weiteren Fakten mit T^4 = [(1- A) * F]/ 4 * sigma erhält man eine Erdbodentemperatur von 256 K für jeden Gesteinbrocken im Weltall, wenn sigma, F und A gegeben sind. Der Mond müsste demnach in etwa auf eine ähnliche Mitteltemperatur wie die Erde kommen, wenn A gleich wäre. Nimmt man das Stefan-Boltzmann-Gesetz, so strahlt die Erdoberfläche mit 242 W/m2 bei 256 K. Da der Globus um 33 K wärmer ist, behauptet man frech, das sei ausschließlich der Treibhauseffekt. Setzt man 256 K + 33 K = 288 K in das Stefan-Boltzman-Gesetz ein, dann strahlt die Erdoberfläche mit ca. 387 W/m2. Die Differenz (387 - 242) = 145 W/m2 wäre der Treibhauseffekt. Diese Aussage ist nirgendwo bewiesen. Das einzige, was wir wissen ist, dass es um ca. 33 K wärmer ist und dass IR-aktive Gase auch strahlen. Das diese Strahlung den Erdboden um den besagten Betrag erwärmt ist "demokratischer Konsens", der sich als Politiker verstehenden Klimawissenschaftler.
5. Damit die Erdbodenabstrahlung um die in Punkt 3 genannten 145 W/m2 erhöht wird (so genannter Treibhauseffekt), muss die Atmosphäre den Boden nach Kiehl und Trendberth (IPCC) mit 342 W/m2 "anstrahlen". So etwas muss man sich einmal durch den Kopf gehen lassen. Ein Treibhauseffekt von 342 W/m2 erhöht die Erdbodenabstrahlunmg gerade einmal um 145 W/m2. Wo bleibt eigentlich die Differenz? Ach so, ich weiß, das stets offene Strahlungsfenster. Das aber beträgt nach Kiehl und Trendberth gerade einmal 40 W/m2. Dass da etwas faul ist, springt ins Auge, wenn man sich die Hanel-Spektren ansieht und den TE mit den Strahlungsfenstern vergleicht. Von Kiehl und Trendberth wird eine Mücke (TE) zum Elefanten (33 °C) aufgeblasen. Der TE ist letztendlich ein wellenlängenbezogener Isolationseffekt, der die Auskühlung der Erde etwas (!) behindert. Auf keinen Fall aber in der von den Doomsdayers behaupteten Größenordnung.
6. Die Petitesse. Das ist mein eigentliches Anliegen und dabei bleibe ich auch: der anthropogene TE ist eine Bagatelle! Deshalb halte ich halte es für müßig, den Katastrophenapostel nachzurechnen, ob die Verdopplung des CO2 eine Erhöhung von 2,8 W/m2 oder von 4,4 W/m2 oder was sonst noch erbringt. Nehmen wir einmal an, eine Steigerung des CO2 um 100 % erbringe einen zusätzlich TE von 4 W/m2, dann entspricht diese Hundertprozentsteigerung einer Erhöhung des Treibhauseffekts um 4/342. Das sind 1,3 % - eine Bagatelle, die nur dann Bedeutung erlangt, wenn der "Wasserdampfverstärkungseffekt" hinzugerechnet wird. Und genau diesen Effekt kann man getrost ebenfalls vergessen. Eine auf Messungen beruhende Veröffentlichung von Hermann Flohn (Bild der Wissenschaft 12/1978) belegt eindeutig, dass die Wasserdampfverdunstung vollkommen unabhängig vom atmosphärischen CO2 ist. Es ist sogar eine Antikorrelation! Auch das muss man sich einmal durch den Kopf gehen lassen.
7. Somit bleibt als Fluchtburg für die im politischen Dienst stehenden Katastrophenberechner neben dem Planck-Gesetz wieder nur der Stefan-Boltzman übrig. Die Grundlage ist 387 W/m2 (Temperatur 288 K) + 4 W/m2 (anthropgener TE) = 391 W/m2. Setzt man den Wert in Stefan-Boltzman ein, resultiert eine Temperaturerhöhung bei 100 % mehr CO2 von gerade einmal 0,9 °C. Eine unbeachtliche Bagatelle, wenn man zum Vergleich das mittelalterliche Klimaoptimum heranzieht.
8. Last but not least. Die erhöhte Temperatur von 33 K (entsprechend zusätzliche 145 W/m2 Erdbodenabstrahlung) beruht meines Erachtens überwiegend auf der "Wärmespeicherungsfähigkeit" der Weltmeere, die 70 % der Erdoberfläche ausmachen. Dieser Effekt, so wie ich ihn verstanden haben möchte, ist übrigens ein kinetischer (langsame Abkühlung der Weltmeere auf der Nachtseite der Erde) und weniger ein thermodynamischer, denn Zeit ist in der Thermodynamik kein Parameter. Wer einmal sauber experimentell (nicht im Computer - Modellieren ist Quatsch, da kommt alles raus, was man vorher als Prämisse reingesteckt hat) auseinander dividiert, welchen Anteil an den besagten 145 Wm2 dem Treibhauseffekt und welcher der "Nachtspeicherheizung" der Weltmeere (kinetischen Effekt) zuzuschreiben ist, dürfte nobelpreiswürdig sein. Nur wird er kaum zu den Laureaten zählen, weil seine Forschungsergebnisse politisch unerwünscht sind. Die Energiebilanz der Weltmeere dürfte im übrigen neben Vulkanaerosolen u. ä. hauptsächlich von der solar gesteuerten Wolkenbedeckung abhängen (vgl. Veizer/Shaviv aktuell). Ich gehe davon aus, dass der TE eine untergeordnete Größe ist. Deshalb konnte man in der erdgeschichtlichen Vergangenheit mehrfach weit höhere CO2-Werte bei tieferen Temperaturen als heute nachweisen.
9. Die angenehme Mitteltemperatur der Erde ausschließlich aus Strahlungsgesetzen heraus zu interpretieren, dürfte der göbste Fehler der Weltuntergangsprediger sein. Mein ursprügliches Anliegen, war darauf hinzuweisen, dass der anthropogene TE eine Bagatelle ist. Das ist er in der Tat.
Mit den besten Grüßen
Heinz Hug
Prof. Dr.-Ing. H. Alt
FH Aachen
Elektrische Energietechnik und Energiewirtschaft
Kohlenstoffkreislauf CO2
Kohlenstoff ist überall vorhanden; im Wasser, zu Lande (z.B. im Erdboden und in Gesteinen) und in der Luft. Kohlenstoff ist das Element, das eine ungemeine Vielzahl von Verbindungen ermöglicht. Es ist in lebenden Organismen und unbelebten Mineralien zu finden. In der Natur ist Kohlenstoff entweder im gasförmigen Zustand (z.B. CO2/CO), als Carbonat (CO32-) oder in organischen Stoffen zu finden. Er wird von allen Lebewesen benötigt, um ihre körpereigenen organischen Stoffe herzustellen.
Bezogen auf den Energiestrom der Erde, kann gesagt werden, dass die Erde ein offenes und, bezogen auf den Stoffkreislauf, ein geschlossenes Ökosystem bildet. Von außerhalb der Erdeatmosphäre gelangen keine größeren Stoffmengen auf die Erde. Das ist der Grund dafür, dass alle auf der Erde sich befindlichen Stoffe von einer Form in die andere über verschiedene chemische Reaktionen zirkulieren.
Kohlenstoff befindet sich im Übergang von einem Speicher zum anderen oder er wird gespeichert, z.B. als Carbonate in den Ozeanen (HCO3-) oder als Kalkstein festgelegt. Diese Kohlenstoffspeicher haben unterschiedliche Alter, von Minuten bis zu Milliarden von Jahren.
Zu sagen ist auch, dass Kohlenstoff sich zwischen der belebten und unbelebten Natur im Kreis bewegt. Nach der Dauer dieses Kreises unterteilt man den Kreislauf in Biozyklus (schneller Kreislauf) und Geozyklus (langsamer Kreislauf).
Die Pflanzen assimilieren (angleichen) CO2, und durch die Photosynthese wird der Kohlenstoff in organische Stoffe umgewandelt. Nachts bauen Pflanzen auch aerob (Sauerstoff zum Leben brauchend) organische Stoffe ab und geben CO2 an die Luft ab. Diesen Vorgang nennt man dann Dissimilation. Die Dissimilation findet aber im geringeren Maße statt als die Assimilation. Stirbt die Pflanze ab, gelangt der Kohlenstoff durch den Prozess der Mineralisierung wieder in die Luft und verbindet sich mit dem Luftsauerstoff erneut zu CO2.
Außerdem brauchen Tiere und Menschen Pflanzen als Nahrung und somit auch zum Energiegewinn (C6H12O6 + 6 O2 => 6 CO2 + 6 H2O + Energie). Der pflanzliche Kohlenstoff wird dann in den Stoffwechsel von Mensch und Tier eingebunden. Sie dissimilieren den Kohlenstoff, um Energie zu gewinnen. Es entsteht CO2, das ausgeatmet wird. Nach dem Tod von den Tieren und Menschen gelangt der Kohlenstoff schließlich wiederum durch Mineralisationsprozesse in die Luft, wo er erneut von Pflanzen aufgenommen werden kann. Die Tätigkeit der Pflanzen auf der Erde könnte den CO2 -Vorrat der Atmosphäre in 6 Jahren verbrauchen. Durch den Kohlenstoffkreislauf bleibt der CO2 -Gehalt in der Luft jedoch auf natürliche Weise konstant. Doch seit der Industrialisierung kommt es zu einer Anreicherung des CO2 - Gehaltes in der Atmosphäre durch die Verbrennung von fossilen Rohstoffen. Inwieweit diese Anreicherung zu einem Treibhauseffekt beiträgt ist wissenschaftlich noch weitgehend ungeklärt. Die Vermutungen liegen zwischen 2 und über 50 %.
Zwischen der Atmosphäre und den Meeren, wo auch ein Kohlenstoffaustausch herrscht, werden pro Jahr 100 Milliarden Tonnen Kohlenstoff ausgetauscht. Die Atmosphäre enthält 60-mal weniger CO2 als die Ozeane. Ebenfalls wird über die Landmassen durch Photosynthese und Verrottungsprozesse ebenfalls rd. 100 Milliarden Tonnen C ausgetauscht. Insgesamt erhöht sich der CO2 - Gehalt der Atmosphäre seit der Industrialisierung. Dies lässt darauf schließen, dass der Kohlenstoffgehalt in der Atmosphäre durch den natürlichen Kohlenstoffkreislauf nicht abgepuffert werden kann. CO2 - Gehalt in der Atmosphäre (National Oceanic and Atmospheric Administration)
CO2 (ppm) 310 320 330 345 360 380
Jahr 1955 1965 1975 1985 1995 2005
Kohlenstoffaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre
Der Ozean gibt CO2 in die Luft ab, wenn in der Atmosphäre ein geringer CO2- Druck herrscht. Ist der CO2-Druck in der Atmosphäre hoch, so wird CO2 im Oberflächenwasser des Ozeans gelöst. Dieses gelöste CO2 reagiert mit Wasser zu Carbonat - Ionen. Durch die Photosynthese der ozeanischen Biosphäre wird ein geringer Teil aufgenommen. Dieser Prozess dauert maximal einige Jahre. Der Weitertransport von Kohlenstoff von der ozeanischen Deckschicht in tiefere Ozanschichten dauert hingegen bis zu 1000 Jahre. Die Aufnahmekapazität des Ozeans von Kohlenstoff aus der Atmosphäre ist begrenzt. Der Grund dafür ist dieser langsame Transport vom Kohlenstoff von der Deckschicht des Ozeans bis zu tieferen Schichten. Der jährliche Austausch mit der Atmosphäre liegt bei 100 Mrd. t Kohlenstoff. Er liegt in der gleichen Größenordnung wie der Austausch an Land.
Verbrennung fossiler Brennstoffe
Kohle, Erdöl und Erdgas sind Beispiele für fossile Brennstoffe. Durch die Verbrennung gelangt der darin langfristig gebundene Kohlenstoff sehr schnell in den kurzfristigen bio-logischen Kreislauf. Die Folge ist ein Überschuss an CO2. Ein weiterer Grund für den Überschuss an CO2 stellt auch die Abholzung der Regenwälder dar. Die Regenwälder sind zwar kurzzeitige, aber mächtige Kohlenstoffspeicher. Werden sie nun abgeholzt, so gelangt dieses CO2 in die Atmosphäre. Der weltweite jährliche anthropogene Eintrag beträgt 6,5 Mrd. t C entsprechend rd. 24 Mrd. t CO2 rd. 3,9 t CO2 pro Kopf der Weltbevölkerung.
Auszug aus: http://www.dimagb.de/info/bauphys/umwelt/alve2.html
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02 Jan 2005
21:35:58 |
M. Dreher Fortsetzung |
Windtechnik Vorschriften Wirkung Systeme Anwendungen Kosten
Bin wieder einmal dabei Unterlagen über alternative Energien zu sammeln, die bei uns 3 - 15 Mal mehr kosten als Nuklearenergie.
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15 Jun 2005
18:43:53 |
Rolf Schiesser ch |
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