Photovoltaik Physik und Technologie der Solarzellen - IPHT Jena

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Tab. 1.2: Wirtschaftlich nutzbare (Reserven) und zusätzliche, heute noch nicht wirtschaftlich
nutzbare (Ressourcen) Vorräte an Energieträgern und Zeit, bis sie verbraucht sind (s. Text),
Stand 2004 (Daten aus: J.P. Gerling, F.-W. Wellmer, Chemie in unserer Zeit 39 (2005), 236)
Energieträger heutiger
Anteil
Reserven
10 21 J
Ressourcen
10 21 J
Reserven
Jahre
Kohle 0,232 20 117 65 125
Öl 0,342 9 14 34 58
Gas 0,196 6 7 38 57
Gas und
Methanhydrat
0,196 6 55 38 104
Kernbrennstoff * 0,062 1 10 25 86
Kernfusion 0
* Ohne Brütertechnologie
1.3 Das CO 2-Problem
mit Ressourcen
Jahre
Gemäß Abb. 1.1 beruhen heute etwa 85% des Primärenergieeinsatzes auf der Verbrennung
fossiler Rohstoffe, wodurch Kohlendioxid freigesetzt wird (weltweit 29@10 9 t im Jahr 2008, also
4,3 t/Person). Vor dem Beginn der industriellen Revolution, als noch keine fossile Kohle
verbrannt wurde, enthielt die Atmosphäre 280 ppm CO 2, heute enthält sie 390 ppm. Die
zeitliche Entwicklung ist in Abb. 1.3 dargestellt. Der CO 2-Gehalt erhöht sich zur Zeit um 0,4%
im Jahr. Bei dieser Steigerungsrate hat er sich in 100 Jahren auf das doppelte des vorindustriellen
Wertes erhöht.
CO 2 absorbiert Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 10 :m, wo das Maximum der
thermischen Ausstrahlung bei der Umgebungstemperatur liegt. Dadurch verringert sich die
Abstrahlung der Erde und erhöht sich ihre mittlere Temperatur, wenn die sonstigen Bedingungen
gleich bleiben: Treibhauseffekt. In Abb. 1.4 ist gezeigt, wie sich seit 1850 die mittlere
Temperatur der Atmosphäre auf Bodenniveau verändert hat. Dass die beobachtete Temperaturerhöhung
tatsächlich die Folge des CO 2-Ausstoßes ist, wird kaum mehr bezweifelt (Abb. 1.5).
Die Folgen des CO 2-Ausstoßes auf das Klima quantitativ vorherzusagen, ist schwierig: Zum
einen können wir nicht genau vorhersagen, wie die Konzentration des CO 2 in der Atmosphäre
vom Ausstoß abhängt. CO 2 wird von den Weltmeeren gelöst aufgenommen und eventuell sedimentiert,
sowie in Pflanzen gespeichert. Die Effektivität dieser Senken hängt vom Klima ab.
Selbst bei vorgegebenem CO 2-Gehalt der Atmosphäre ist es extrem schwierig, das Klima vorherzusagen,
da viele andere Faktoren nichtlinear eingehen. Ganz wesentlich ist wegen der Reflexion
der Sonneneinstrahlung (Albedo) die Wolkenbedeckung, die stark von der Wassertemperatur
der Ozeane abhängt. Daher muss ein Klimamodell auch die Ozeane mit ihren Strömungen
umfassen.
1 Die Energiewirtschaft und ihre Folgen F. Falk, Photovoltaik WS 2010/11