Leben benötigt Energie, viel Energie

Entropie ist in der Physik eine fundamentale Grösse der Thermodynamik. Entropie kann vereinfacht als Mass einer Ordnung betrachtet werden. Niedrige Entropie bedeutet in einem abgeschlossenen System einen hohen Grad an Ordnung. Ohne Zufuhr von Energie nimmt die Entropie in jedem geschlossenen System irreversibel zu. So strahlt zum Beispiel ein warmer Körper seine Wärme immer an die kühlere Umgebung ab. Er kann nie spontan aus der kühleren Umgebung Wärme konzentrieren. Lebende Organismen kann man als geschlossene, hochgradig geordnete Systeme betrachten. Ohne laufende Energiezufuhr nimmt deren Ordnung ab und das bedeutet schliesslich ihren Tod. 

Energiezufuhr ist also eine Grundbedingung für alles Leben. Pflanzen versorgen sich mit der Energie des Sonnenlichts und produzieren aus CO2 und Wasser, mit Hilfe von Mineralstoffen, Glucose und Sauerstoff. Tiere, darunter auch der Mensch, verbrennen Kohlenstoffverbindungen wie Glucose für ihre Energieversorgung. Soweit ideale, klare Abläufe.

Menschen «funktionieren» kaum anders als Tiere, ausser dass sie schon seit Urzeiten Feuer als zusätzlichen Energielieferanten benutzen. Auch die menschliche Zivilisation ist ein System mit hohem Organisationsgrad. Der Aufbau und Erhalt der Ordnung bedarf grosser Mengen externer Energie. Sie wird heute mit fossilen Ressourcen bereitgestellt. Die Umwandlung fossiler Energie in Wärme und mechanische Energie ermöglichte einen beispiellosen Wohlstandsgewinn bei gleichzeitigem Wachstum der Bevölkerung. Auf Errungenschaften der Zivilisation – wie wir sie kennen – zu verzichten, kann aber im Interesse von Niemandem sein. Wohlstand begrenzt nachweislich das Bevölkerungswachstum. Ein Verzicht auf Energie würde in die Unordnung, ins Chaos führen. 

Fast in jedem Produkt, das wir gebrauchen – ausser selbstgeernteter Früchte – kommt irgendwo eine Maschine zum Einsatz, ein Ofen, ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor. Sei das bei Nahrung, Kleidung oder irgendeinem Gebrauchsgegenstand. Geben Sie sich einmal Rechenschaft darüber und nennen Sie ein Produkt, das ohne Hilfe von Wärme oder mechanischer Energie hergestellt wurde. 

Wärme und mechanische Energie kann mit Verbrennung oder elektrisch erzeugt werden. Bei der Verbrennung wird Kohlendioxid CO2 erzeugt, bei der Elektrizität kommt es darauf an, wie sie produziert wird. Leider unterliegt auch die Erzeugung von Elektrizität aus Sonnenlicht den Gesetzen der Thermodynamik. Die unvermeidlichen Verluste treten dort bei der Herstellung der Komponenten und der Bereitstellung der Speichersysteme auf. Der Verzicht auf fossile Energie bedeutet, möglichst alle Prozesse elektrisch zu betreiben, vom Heizen und Backen zur industriellen Fertigung bis zum Fahren und Fliegen. Es ist offensichtlich, dass der Strombedarf dadurch massiv zunehmen muss. Unbegreiflich ist deshalb, wie Folgendes je in ein Energiegesetz des Bundes geschrieben werden konnte: 

«Beim durchschnittlichen Energieverbrauch pro Person und Jahr ist gegenüber dem Stand im Jahr 2000 eine Senkung um 16 Prozent bis zum Jahr 2020 und eine Senkung um 43 Prozent bis zum Jahr 2035 anzustreben. Beim durchschnittlichen Elektrizitätsverbrauch pro Person und Jahr ist gegenüber dem Stand im Jahr 2000 eine Senkung um 3 Prozent bis zum Jahr 2020 und eine Senkung um 13 Prozent bis zum Jahr 2035 anzustreben.» (Art. 3 EnG, SR 730.0.)

Es ist durchaus sinnvoll, eine Senkung des Energieverbrauchs pro Wertschöpfungseinheit anzustreben. Das wäre eine Aufforderung zum effizienten Gebrauch von Ressourcen. Entscheidend ist wieviel Energie aufgewendet werden muss, um nutzbare Energie zu erzeugen[1]. Doch eine absolute Reduktion zu fordern, macht keinen Sinn. Aus der Natur wissen wir, dass bei biologischen Gemeinschaften nur die stärksten, respektive die effizientesten sich behaupten können. Effizienz bedeutet der geringste Aufwand an Energie zur Erreichung einer maximalen Wirkung. 

Die Formulierung im Energiegesetz ist hingegen eine selbstverordnete Behinderung der Wirtschaftsentwicklung. Da hat die Politik nicht auf die Wissenschaft gehört, auch wenn das in allen anderen Belangen immerzu verlangt wird. Die Widersinnigkeit der Energiepolitik geht noch weiter, indem sie mit dem Verbot neuer Kernenergie-Anlagen gleich noch Technologiepfade vorgibt. Die Weiterentwicklung der physikalisch effizientesten Energieumwandlungs-Technik mit einem Verbot zu belegen, ist nicht nur wissenschaftlich falsch, sondern wirtschaftlich und sozial schon nahezu grobfahrlässig. Die Folgen dieser verfehlten Energiepolitik zeichnen sich bereits ab. 

Wäre es ungebührlich in Zukunft von allen Energiepolitikern zu verlangen, dass sie vor Antritt ihrer Aufgabe sich mit den Gesetzen der Thermodynamik auseinandersetzen müssten und sie danach eine Prüfung ablegen müssten, ob sie diese Gesetze nicht nur kennen, sondern auch begriffen haben?


[1] Erntefaktor, engl. Energy Returned on Energy Invested (EROI). https://de.wikipedia.org/wiki/Erntefaktor

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29 thoughts on “Leben benötigt Energie, viel Energie”

  1. Lieber Markus,
    Du hast den Nagel wieder einmal auf den Kopf getroffen. Schon kW und kWh können die meisten Damen und Herren Politiker nicht unterscheiden, geschweige den thermodynamischen Prozesse verstehen. Nicht mal ein Assessment müssen sie durchlaufen. Es gab mal den Spruch “für eine Million mach ich einen Kartoffelsack zum Nationalrat” Stimmt vermutlich immer noch.
    Gruss
    Andi

  2. Ich plädiere schon lange für Aufnahmeprüfungen in den National- und Ständerat. Einfach unheimlich, ja lebensgefährlich, was da für Chabis gesagt, in Initiativen und Gesetzen geschrieben, durchgewunken wird, von denen die uns regieren, Legislative und Exekutive (und letztere nicht abwählbar, wenn sie Existenzbedrohendes tun oder nichts tun, verschlampen).

  3. Prima Beitrag, wie gewohnt. Ich möchte noch beifügen, dass im Zuge der Entwicklung der Menschheit durch den Einsatz von immer mehr Energie enorme Mengen von Arbeit, Boden und Kapital – auch eine enorme Menge knapper natürlicher Ressourcen – eingespart werden konnten. Diese Substitution durch Einsatz von Energie ist geradezu der Kern der technischen Entwicklung, ohne die die Welt ein mathusianisches Schicksaal erlitten hätte.

    Somit gibt es wohl nur wenig unsinnigere Aussagen wie: Die beste kWh ist die eingesparte kWh.

    1. Diese Aussage über die beste eingesparte kWh verstehe ich vor folgendem Hintergrund:
      Die Nutzung des menschlichen Denkapparates ist wahrscheinlich eine der “wichtigeren” Grundlagen für Zivilisation und Innovation – etwas was doch wohl weitherum als etwas Gutes beurteilt wird.
      Die Hirn-Nutzung kostet enorm viel Energie, die jeder Mensch 24×7 sein ganzes (immer länger werdendes) Leben verbraucht!
      Diejenigen, die solche Aussagen über kWh loslasssen, haben sich offensichtlich von dieser Nutzungsart des Hirns verabschiedet. Blöderweise erzeugen sie dadurch nicht nur geistige Windstille, sondern sie sparen frecherweise auch noch nicht ein Quantum Energie ein! Das perfekte Paradoxon… 😉

      1. Hallo Andreas, merci für den Kommentar… ob den allerdings ausser mir noch jemand sieht, ist fraglich…. die älteren Beiträge werden nur noch sporadisch geklickt. So ist das halt in unserer rasch voranschreitenden Zeit….

        1. Ich habe den Kommentar gelesen und kann dazu nur meinen Kommentar vom 19.7.22 wiederholen:
          Dieser Beitrag sowie die Kommentare dazu sind der mit Abstand grösste Schwachsinn, den ich je im CCN-Blog gelesen habe. Offenbar leiden die Autoren wegen des Klimawandels an einem Sonnenstich.

          1. Ich finde es schön, dass Sie meinen Kommentar genehmigen DURFTEN. Leider ist das Niveau des CCN-Blogs durch die der Sache nicht dienlichen persönlichen Animositäten weiterhin auf Talfahrt.

  4. Absenkpfade können leider alle verstehen und die Schweiz hat eigentlich diese von der EU weitgehend übernommen. Das Potential um Energie effizienter zu nutzen besteht aber und soll gefördert werden.
    Das Problem ist nicht, dass die Politiker die physikalischen Gesetze nicht immer präsent haben, sondern dass sie von Experten und Lobbyisten aus allen Richtungen beraten werden, bzw. deren Anliegen vertreten.
    Die Aufhebung des Verbotes für den Bau von neuen KKW wird aber kaum etwas verändern, solange die Akzeptanz für diese Anlagen in der Bevölkerung fehlt. Diese KKW werden auch nur in einigen Monaten im Winterhalbjahr benötigt, was deren Wirtschaftlichkeit noch massiv erschweren wird. Die Zeiten, wo diese KKW rund um die Uhr mit Volllast laufen konnten, sind mit der Zunahme der PV nämlich bald Geschichte.

    1. Dieser Beitrag sowie die Kommentare dazu sind der mit Abstand grösste Schwachsinn, den ich je im CCN-Blog gelesen habe. Offenbar leiden die Autoren wegen des Klimawandels an einem Sonnenstich.

      1. Haha. Es mag ja sein, dass es etwas heiss ist… aber dass die aktuelle Hitze klimabedingt ist, müsste erst richtig nachgewiesen werden. Soweit mir bekannt ist, macht der Klimawandel eben eine Pause von ein paar Jahren. Das schliesst ja Hitze- und selbst Rekordhitzetage nicht aus.

        1. Die nicht überbietbare Unsinnigkeit Ihres Kommentars beweist die Richtigkeit meiner Diagnose: Sonnenstich!

        2. Eine andere Meinung zu haben, ist ein Grundrecht in einer Demokratie. Eine Meinung als „Schwachsinn“, ohne entsprechende Gegenargumente, zu bezeichnen, ist ziemlich billige Polemik.

          1. Meine Antwort auf Ihren Kommentar wurde von Markus Häring gelöscht.
            Er ist Wiederholungstäter, was sein gutes Recht ist:
            Meine Meinungsäusserungsfreiheit verpflichtet ihn nicht, diese Meinung zu veröffentlichen.

        1. Meine Antwort auf Herrn Müllers Kommentar wurde von Markus Häring gelöscht. Deshalb können Sie gar nicht wissen, ob meine Antwort reine Polemik oder eine Antwort war.
          Eine ausführliche Begründung fehlt allerdings in meiner Antwort, wobei ich mich auf das Brandolini-Gesetz berufe:
          ==> the amount of energy needed to refute bullshit is an order of magnitude bigger than to produce it. (bullshit= Schwachsinn)

        2. Lieber Hans
          Natürlich hast du recht, dass das reine Polemik ist. Polemik bringt keine Neuerkenntnis. Wir schätzen allerdings die Meinungsfreiheit hoch und akzeptieren selbst solche Kommentare, auch wenn man damit Gefahr läuft eine Diskussion auf Stammtischniveau zu befeuern. Doch wir trauen unserer geschätzten Leserschaft zu das selbst beurteilen und darüber hinweg lesen zu können.

    2. Die Zunahme von PV ist kein Naturgesetz, sondern die Folge einer völlig sinnbefreiten Politik. Die Schweiz mit einer Stromversorgung aus KKW und Wasser (im Wesentlichen) benötigt weder PV noch Wind, welche sowieso kein KKW ersetzen können. PV und Wind sind eigentlich im besten Fall Folklore für Freaks, im schechtesten Fall die subventionierte Platzierung von Sondermüll in der Landschaft, ohne einen Beitrag zur Versorgungssicherheit zu leisten. Dazu braucht es nämlich Systeme mit jederzeit abrufbarer elektrischer Leistung (wie die Lückenbüsser Gaskraftwerke, wie im Koalitionsvertrag in D im Dezember 2021 vorgesehen). Das ist banal und Niveau Physik der 8. Sek-Klasse. Bei KKW beträgt der Kostenanteil des Brennstoffs an den Betriebskosten etwa 5% (bei Gaskraftwerken schon 30%!), so das ein Herunterfahren der KKW (was technisch möglich ist) , wenn die Sonne scheint oder der Wind weht, unsinnig ist, zumal damit auch kein CO2 eingespart wird, im Gegenteil. KKW müssen “durchlaufen”, sorgen für die Grundlast, die Mittel-und Spitzenlast übernimmt die Wasserkraft. Daran sollte festgehalten werden.

      1. Ihr Spruch: ” PV und Wind sind eigentlich im besten Fall Folklore für Freaks, im schlechtesten Fall die subventionierte Platzierung von Sondermüll in der Landschaft, ohne einen Beitrag zur Versorgungssicherheit zu leisten.” gefällt mir sehr und ist die beste Pointe, welche ich m CCN-Blog je gelesen habe!
        Allerdings können PV und Wind im besten Fall (PV an Südhanglagen und Wind in Küstennähe) einen sinnvollen Beitrag zum Einsparen von Brennstoffen (=Bodenschätze!) leisten: Während die Sonne scheint und die Winde wehen, kann man die Wasserkraft bis zur vorgeschriebenen Restwassergrenze herunterfahren und mit dieser Strategie PV und Wind virtuell speichern, ohne die energetische Amortisation der NEE zu beeinträchtigen.

          1. Trotzdem bleibe ich bei meiner Diagnose Sonnenstich: Nachdem Sie in jüngerer Zeit bereits mehrmals ihr völliges Einverständnis zu meinen Blogbeiträgen bekundet haben, steht fest, dass Sie momentan nicht einmal mehr zählen können.

      1. Bei einer massiven Zunahme der PV und der Batterien, aber immer weniger, das hat Nick Zepf von der Axpo bei einer Veranstaltung des CCN erklärt. Die Schweiz hat im Sommer bereits Produktionsüberschüsse und das wird in Zukunft nur noch zunehmen. Aber wir brauchen für die Ladung der E-Autos in Zukunft auch viel mehr Leistung. Das kann nur die PV in Kombination mit (Puffer)Batterien liefern. KKW sind vor allem geeignet, wenn es darum geht Bandenergie zu liefern, das wird in Zukunft im Winter fehlen, das ist unbestritten. Wenn wir ganz auf Erdgas und Erdöl in der Schweiz in Zukunft verzichten wollen bzw. müssen, verbleiben nur PV, Wind, Geothermie (?) und Kernenergie als Alternativen. Die Fronten sind leider so verhärtet, dass Befürworter der Erneuerbaren und der KW sich gegenseitig bekämpfen und das Lobby der Öl -und Glasindustrie sich amüsiert darüber freut …

        1. Haben Sie immer noch nicht begriffen, dass zum Ausbau von PV in Kombination mit (Puffer)Batterien mehr graue Energie ver(sch)wendet werden muss als solche Anlagen während ihrer gesamten Lebensdauer liefern, und dass diese (fossile) graue Energie den mutmasslichen anthropogenen Klimawandel SOFORT irreversibel beschleunigt?

          1. Es ist für mich weiterhin rätselhaft worauf Ihre Aussagen basieren.
            Schauen Sie z.B. zhttps://de.statista.com/statistik/daten/studie/38910/umfrage/hoehe-der-co2-emissionen-nach-kraftwerk/
            Andere Quellen kommen auf teilweise leicht andere Werte, das hängt von den Annahmen ab. Kernenergie und Windenergie verursachen am wenigsten CO2/kWh, gefolgt durch die Wasserkraft und BHKW. PV ist mit Abstand viel besser als Kohle- und Gaskraftwerke. Ist es damit nicht genug klar, was wir machen sollen?

          2. Meine Aussagen beruhen auf der Tatsache, dass der Solarstrombedarf während 8760 Jahresstunden von Solaranlagen geliefert werden muss, welche diesen Strom an guten Lagen in der Schweiz während nur ca. 1000 Vollsonnenstunden liefern, weshalb die installierte Leistung der Solaranlagen inklusiv Speicherleistung (nicht Speicherkapazität!) mindestens 10-mal überdimensioniert werden muss. Hierfür wird schon bei der Herstellung der neuen PV-Anlagen sowohl in China als auch hierzulande (ausschliesslich fossile) graue Energie “verbraucht”, welche aus bereits bestehenden (fossilen) Stromerzeugungsanlagen stammt, wobei die graue Energie zur bereits früher erfolgten Erstellung dieser Anlagen nicht mehr berücksichtigt werden darf.

  5. Markus
    Ich gebe zu, Entropie zu erklären ist keine einfache Aufgabe!! Aber -gut- man muss es versuchen. Auch der Begriff EROI (ERoEI) ist kompliziert. Du hast de.wikipedia.org als Referenz angegeben.
    Dazu meine Zensurierung-Erfahrungen als EROI-Autor. Auf Deutsch wurde ich früher in Wikipedia unter «Energierendite-Energy return on investment» unter den Kapiteln – Kritik an EROEI und Konkurrierende Methodik- referenziert. In der neue Ausgabe wurde dies gestrichen.
    Unter die Referenz de.wikipedia.org/wiki/Erntefaktor wird die Diskussion über die Berechnungsmethodik nicht geführt und die angegebenen Referenzen sind die üblichen regierungsnahe Schriften. PV ist Top.
    Interessant sind die englischen Einträge. In den Jahr 2017 wurde unser Paper referenziert. Aber nach einem Monat, war die Referenz verschwunden. Heutzutage unter den Kapitel – Criticism of EROI – werden wir referenziert zusammen mit anderen Arbeiten von Prof. Hall. Ich hoffe, diesmal wird lange dauern.
    Aber, für mich, Wikipedia ist immer Cum Grano Salis zu nehmen und in diesem Fall ist die englische Fassung besser als die Deutsche.

    1. Entropie kann man nur erklären, wenn man selbst verstanden hat, was Entropie ist. Wikipedia vermittelt Sachwissen, nicht Sachverstand. Diesen Sachverstand vermittelt ein einschlägiges ETH-Studium. Der Weg an die ETH führt über die Clausiusstrasse. Prof. Clausius hat den Begriff Entropie bereits im Jahr 1865 eingeführt und erklärt, hundert Jahre später haben Sie und ich bei Prof. Scherrer gelernt, was Entropie ist.

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