Klimawandel: Lufterwärmung durch Energieverbrauch...

  • Hallo zusammen


    Ein Gedankenspiel:


    Wenn 5 Heizstrahler mit einer Gesamtleistung vn 5 kW in einem Luftvolumen von 1 Kubikkilometern
    das ganze Jahr rund um die Uhr heizen, wie sehr erwärmt sich dieses Luftvolumen innerhalb eines Jahres?
    Bzw. in 10, bzw. in 100 Jahren?
    Dazu muss man die Luftmasse berechnen, die dieser Kubikkilometer wiegt, und die spezifische
    Wärmekapazität von Luft kennen. Diese Werte finden sich auf:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Luft#Luftdichte und
    https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Wärmekapazität (man suche dort nach Luft)


    Das Ergebnis, bzw. seine Größenordnung, ist in meinen Augen erstaunlich.


    Nun nimmt man den Primärenergieverbrauch der Welt (dort, beschönigend, Energie-bedarf genannt)
    https://de.wikipedia.org/wiki/Weltenergiebedarf und rechnet ihn in die mittlere Gesamtleistung um
    (dritte Zeile). Die mittlere Gesamtleistung dividiere man durch das Luftvolumen unserer Erde,
    in erster Näherung das Luftvolumen der Troposphäre...
    Das ergibt dann eine Heizleistung pro Kubikkilometer. Siehe oben.


    Das ist eine unglaublich primitive Rechnung, das Ergebnis finde ich aber vielleicht
    genau deswegen sehr erstaunlich.


    MMM

    Die Zukunft: PV, Wind, EE-Gas!
    PV3.0: PV-Strom<10ct/kWh = Weniger Gas-/Ölimporte.
    Wir sind hinausgegangen / Sonnenschein zu fangen /
    komm mit und versuch es doch selbst einmal..
    PV-Berlin hat recht: bald >50 GWp / anno!
    China will 1.000 GW PV!

  • Gibst Du uns Dein Ergebnis bekannt ?
    Ich komme auf 1/8K pro Jahr für 1 Kubikkilometer Luft bei 5kW dauerhafter Heizleistung.
    Dementsprechend alle 8 Jahre 1K ( also 1°C)


    Die Primärenergieleistung beträgt gem. wikipedia durchschnittlich 16TW oder das 3,2-Milliardenfache von 5kW.
    Der Kubikmeter Luft wäre also dann knapp 400 Millionen Grad heiß.


    Zum Glück ist unser Planet groß, die Lufttemperatur im untersten km Luft würde sich um pro Jahr 0,8K erhöhen - wenn es keine Abstrahlung und keine Gletscher gäbe... (und sonstiges)


    Habe ich richtig gerechnet ?

    PV 10kWp + Offgrid 140Wp
    Brauchwasser-Wärmepumpe Ariston Nuos 80, Heizungswärmepumpe Panasonic Geisha 5kWth,
    aWATTar (.de) variabler Strompreis ("Hourly"), Kia Soul EV

  • Hi Smart


    Teil 1: Ergebnis aus meiner Sicht: 0,1 K pro Jahr
    (Erwärmung eines Kubikkilometers Luft bei 5 kW Heizleistung pro Jahr)
    Teil 2
    Man nehme die 16 TW und teile durch die Kubikkilometer Luft in der Troposphäre
    (um auf die Heizleistung in einem Kubikkilometer Luft zu kommen).
    Dazu muss man vom Volumen in der "Troposhärenkugel" das Volumen der "Erdkugel" abziehen.
    Anführungszeichen, weil die Erde keine ideale Kugel ist, und die Troposhäre ebenso wenig,
    man muss also mit Näherungen rechnen.


    Wer ein noch schlechteres Ergebnis errechnen will, der geht davon aus, dass es oberhalb von
    5000 m über NN wohl kaum Kraftwerke o.ä. gibt. Die 16 TW werden also im wesentlichen
    zwischen Meereshöhe und 5000 m über NN umgesetzt.


    Weil mich aber die 0,1K pro Jahr schon so verblüfft haben, habe ich an dem Punkt aufgehört.


    Sicherlich KANN man das Ergebnis relativieren zur Sonneneinstrahlung. Man MUSS es aber nicht.


    Erneuerbare Grüße an alle, denen bewußt ist, dass es keinen Ersatzplaneten gibt.


    MMM

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  • Man kann die Masse der Atmosphäre einfach aus Luftdruck und Erdoberfläche ableiten. Oder nachschauen. Wikipedia sagt 5,15 x 10^18 kg.


    Also 16 TW heizen 5,15 x 10^18 kg Luft auf. Zum Vergleich, die Sonne liefert 170 000 TW, wenn ich richtig gerechnet hab.


    Gruß
    Jochen

    14,8 kWp Solar Fabrik / Fronius
    23 kWp Bosch / Danfoss
    55 kWp Frankfurt Solar / Danfoss
    30 kWp Yingli / SolarEdge
    15,8 kWp Bosch / SMA
    Geschäftsführer und alleiniger Gesellschafter der Helianthus Solar GmbH

  • Moin
    denke nicht, dass die Lufterwärmung durch Energieverbrauch irgend einen Einfluss auf das Klima hat.
    Die Energie der Sonneneinstrahlung ist in etwa das 2500 Fache, des kompletten irdischen Energieverbrauches.
    Hier sollte selbst die Aktivität der Sonnenflecken einen größeren Einfluss haben.


    Wir haben schlicht ziemlich viel Glück, dass Einstrahlung und Abstrahlung sich so die Waage hält, dass ein angenehmes Klima entsteht.


    Blöd nur, dass wir unseren Planeten gerade unter eine Wolldecke ( CO² ) packen, dass kann richtig heiß werden.


    Gruß
    Manfred

  • Als nächstes sollte man die Theorie näher betrachten nachdem die Meerwassertemperatur erst dann sprunghaft steigt wenn das Eis geschmolzen ist - wie bei der Coca Cola die Temperatur im Glas nahezu konstant bleibt bis das Eis weg ist.


    ;)

    Nur 20 Prozent der deutschen Autobahnen haben ein fixes Tempolimit: Link

    Nur 8% der Unfälle finden auf Autobahnen statt: Link

  • Hallo zusammen


    Die Erde ist 4,6 Milliarden Jahre alt. Die Sonneneinstrahlungsleistung ist ja tatsächlich und glücklicherweise
    soviel höher als der Primärenergieverbrauch... nur durch diese Einstrahlung kann in den 4, 6 Milliarden Jahren...
    genug Zeit sein für die Entstehung eines -relativen- Gleichgewichtes zwischen 0° Kelvin und Sonnenoberflächentemperatur.
    Relativ wegen einiger eisigen Zeiten, auch Eiszeiten genannt, und einiger großer Meteoriteneinschlägen.


    Und dann kam die Gattung Mensch. Vor ca. 2,5-1,5 Millionen Jahren. Das ist ein halbes Tausendstel des
    Erdalters. Auf einer Uhr wäre ein halbes Tausendstel, bei 60x60x12 Sekunden innerhalb von 12 Stunden: ca. 21 Sekunden.
    Dann kam der "Homo sapiens", vor circa 200.000 Jahren. Das wären auf einer Uhr mit einer 12-Stundenanzeige: knapp 2 Sekunden.
    Dann lassen wir die Industrialisierung anfangen vor ca. 200 Jahren, auf einer 12-Stundenanzeige: knapp 0,002 Sekunden.


    Seitdem fängt der Mensch an, den Backofen Erde durch Primärenergieverbrauch einzuschalten. Ausreichend genug, um die Temperatur in 1 Jahr um 0,1° C zu erhöhen. Wenn ich richtig gerechnet habe.
    Lassen wir 100 Jahre in dem Tempo (auf der 12 Stunden-Uhr wären das knapp 0,001 Sekunden) den Ofen an, dann haben
    wir 10 Grad plus im Ofen. Meinetwegen ist das dann eine Temperaturerhöhung gegenüber dem Weltall, die zu einer
    gewissen Abstrahlung von Wärme ins All führt. Dummerweise aber wären 10 Grad ein finales Problem für die Menschen auf ihrem kleinen Planeten Erde.


    Wenn ich richtig gerechnet habe, mit den 0,1° C oder K pro Jahr, dann folgt: runter mit dem Primärenergieverbrauch.
    Und... wie macht man das? Man schaltet alle ineffizienten Prozesse ab. Zum Beispiel A-Strahlungs-KW, bei denen das Doppelte der Stromerzeugung als direkte Wärmeerzeugung in die Luft geht. Oder Braun-Quecksilber-KW, bei denen es
    ebenso ist. Irgendwo im Netz findet sich ein Hinweis, dass die Rheinschiffahrt unter der Kühlwwasserentnahme durch
    die Kraft/Abwärme-Werke am Rhein leidet...
    Und dann nehme man Sonnenenergie und Wärmepumpen für Heizzwecke (thermische Hebelung, könnte man sagen, oder?).


    Rechnen wir nochmal nur für unsere Bundesrepublik Deutschland.
    Primärenergieverbrauch pro Jahr: 13,5 PetaJoule oder 13,5 Millionen x 1 Million Kilojoule.
    Luftmasse über D: Fläche von D x 10 km x Dichte / Kubikkilometer oder Methode Jay (cleverer!).
    Wenn ich das geschafft habe, schreibe ich weiter.
    Aber, meine Theorie: Der deutsche Primärenergieverbrauch heizt die Luft über D mit einer
    Geschwindigkeit von n x 0,1°C pro Jahr auf, n sei dabei eine natürliche Zahl > 1.


    Sonnige Grüße an alle Freunde der EE
    MMM

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  • Moinsen MrMrsMiller, der Fehler bei dem Gedankenspiel ist, dass der wesentliche physikalische Effekt nicht berücksichtigt wird: Thermische Strahlung.


    Jeder Körper (also alles existierende) hat eine Temperatur und entsprechend dieser Temperatur und seiner Oberflächenbeschaffenheit sendet er Wärmestrahlung aus. Der ideale Körper hierfür ist der "schwarze Körper", der auch als schwarzer Strahler bezeichnet wird. Dieser Körper nimmt jegliche elektromagnetische Strahlung auf und sendet sie, entsprechend seiner Temperatur, wieder aus. Dieser Körper ist ständig im energetischen Gleichgewicht; wenn also mehr Strahlung aufgenommen wird, dann erhöht sich sofort seine Temperatur und er sendet vermehrt Wärmestrahlung aus. Man könnte so einen Körper auch als Frequenzumrichter für elektromagnetische Strahlung ansehen.


    Jetzt komme ich auch schon zum entscheidenden Punkt: Das Universum ist saukalt (ungefähr -270°C)!


    Nehmen wir an, wir sind in der Wüste und die Sonne brennt herab. Luftmoleküle, die Strahlungsenergie aufnehmen, strahlen grob 50% davon Richtung Erde ab und die andere Hälfte der Energie wird ins Universum abgestrahlt. Nehmen wir mal an, der Boden sei absolut platt. In dem Fall strahlt der Boden die ganze Energie wieder ab, bekommt jedoch einen gewissen Teil davon sofort von den Luftmolekülen zurück. Es stellt sich also auf dem Boden und in der Lufthülle darüber ein Gleichgewicht ein zwischen der Energie, die die Sonne liefert und der wieder abgestrahlten Energie aufgrund der höheren Temperatur.


    Nach Sonnenuntergang hört die Energiezufuhr auf und wir haben einen Strahler, nämlich den Boden, dem gegenüber sich eine Energiesenke mit -270°C befindet (wir lassen für den Moment mal die Atmosphäre außen vor). Von unten strahlt es Wärme und von oben kommt praktisch nichts zurück. In Wüsten ist es nicht unüblich, dass die Temperatur tagsüber bei gut 50°C liegt und nachts schnell bis in Gefrierpunktnähe abfällt.


    Wie stark der Temperaturabfall wird hängt jetzt davon ab, zu welchem Teil die Atmosphäre die Strahlungsenergie wieder zurück zum Boden schickt. Anders herum ausgedrückt wäre die Erde in der Nacht ein sehr unwirtlicher Ort, gabe es die sogenannten Klimagase nicht. Diese wirken ähnlich wie Wolken im Januar. Sternklare Nächte sorgen meist für klirrenden Frost; ein bewölkter Himmel sorgt für gemäßigte Temperaturen. Es ist also im Wesentlichen nicht die Atmosphäre, die die Wärme speichert, sondern der Boden und je nachdem, wie 'optisch dicht' die Atmosphäre ist, behindert sie die Auskühlung des Bodens.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)

  • Hallo jdhenning und... moin moin
    Vielen Dank für die vielen Zeilen!
    Die Beschreibung des Temperatur-Gleichgewichtes zwischen Boden und Atmosphäre und Weltall finde ich sehr bildhaft und darum verständlich.
    Aber, so ganz klar ist mir danach noch nicht, ob die zusätzliche Strahlungsenergie der Luft -als Folge des menschlich-globalen
    Primärenergieverbrauch einfach ins Weltall abstrahlt, oder für eine zusätzliche Erwärmung des Bodens sorgt.
    Meine Vermutung wäre: teils, teils. Denn, vereinfacht, die Primärenergie wird ja nicht nur nachts verbraucht.
    Oder?
    Sonnige Grüße
    MMM

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  • Zitat von MrMrsMiller

    Aber, so ganz klar ist mir danach noch nicht, ob die zusätzliche Strahlungsenergie der Luft -als Folge des menschlich-globalen Primärenergieverbrauch einfach ins Weltall abstrahlt, oder für eine zusätzliche Erwärmung des Bodens sorgt.
    Meine Vermutung wäre: teils, teils.


    Theoretisch richtig, aber wahrscheinlich messtechnisch nicht nachweisbar. Hier http://www.klimaspot.de/2009/0…gen-sollte-es-aber-nicht/ wird aufgezeigt, dass man alleine in der Sharara über Solartechnik 150 mal mehr Energie gewinnen könnte, als die Menschheit verbraucht. Die Sahara macht aber nur 1,8% der Erdoberfläche aus. Also kommt jeden Tag von der Sonne das achttausenddreihundertfache der Energie herunter, die die Menschen umsetzen. Das würde man vielleicht statistischen Methoden aus den Daten heraus rechnen können.


    Die Wirkung der klimaaktiven Gase hat sich hingegen über die letzten gut hundert Jahre aufsummiert und ich bin ziemlich sicher, dass deren Wirkung nicht nur messbar sondern sogar fühlbar sein wird.

    Unser Kopf ist rund, damit das Denken die Richtung wechseln kann (Francis Picabia)