Energieungleichgewicht: vom Wirtschaftswachstum bis zum Klimawandel

Als Klimawandel Aktuelle Ergebnisse von a globale Erwärmung des Planeten verursacht durch ein Energieungleichgewicht aufgrund einer Störung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre und durch einen Anstieg der Konzentration von Treibhausgasen fossilen Ursprungs. Unser Planet speichert heute mehr Energie von der Sonne als vor der industriellen Revolution. Aus der gleichen Energiemenge, die es erhält (ungefähr 174.000 Terawattstunden pro Stunde oder 342 Terawattstunden/m).²) Es entweicht weniger Energie in den Weltraum.

Im Energiegleichgewicht bleibt die Temperatur des Planeten stabil, mit leichten Schwankungen, die für die Klimavariabilität charakteristisch sind. Dabei schwankt die Durchschnittstemperatur zwischen verschiedenen Perioden oder Frequenzen (von vier bis 200 Jahren) mit maximalen Amplituden, die nur 0,5 – 0,6 Grad Celsius erreichen. Unter dem Einfluss von Mechanismen, die mit hoher vulkanischer Aktivität oder Störungen der Sonnenaktivität einhergehen, kommt es zu einer Störung des Energiegleichgewichts, d Zeitraum.

Es sind auch andere lang- und sehr langfristige Klimaveränderungen bekannt, die aus komplexeren natürlichen Prozessen resultieren. Mit viel größeren Änderungen der Amplituden der Durchschnittstemperatur, bis zu 7-8 Grad Unterschied in Zeiträumen von 100.000 bis 200.000 Jahren, den sogenannten Perioden Gletscher resultieren aus großen Veränderungen im Energiehaushalt der Erde. Die Hauptursache sind Veränderungen in der Umlaufbahn der Erde um die Sonne (in Exzentrizität, Schiefe und Präzession), die die Menge der Sonnenstrahlung beeinträchtigen, die den Planeten erreicht (bis zu etwa 100 whatt/m^2).

Eine weitere Ursache dafür, dass sich die Durchschnittstemperatur ändert, sind Veränderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre im Sinne von Schwankungen in der Konzentration von Gasen Treibhauseffektein Vorhang aus Gasen, der Infrarotstrahlung aus der Albedo der Erde absorbiert und abstrahlt. In diesem Fall verändert sich die Energiebilanz aufgrund der Verringerung (oder Erhöhung) der das System verlassenden Energiemenge.

Bis zur industriellen Revolution trat diese Komponente sehr langsam auf, wenn die Ursachen natürlicher Natur waren (vulkanische Aktivität oder Photosynthese- und Atmungsaktivität von Pflanzen, Tieren, Phyto- und Zooplankton, Bakterien und Pilzen), aber jetzt, aufgrund von Emissionen aus Verbrennungsquellen fossiler Energie – Kohle, Öl und Erdgas –Änderungen sind viel schneller: 25 Teile pro Million (ppm) pro Dekade gegenüber 0,9 ppm pro Jahrhundert im natürlichen Kreislauf.

Mit der industriellen Entwicklung hat die Menschheit durch die Produktion großer Energiemengen aus der Verbrennung fossiler Quellen das Klimagleichgewicht verändert, indem sie die Konzentration erhöht hat Kohlenstoff In der Atmosphäre. Das Verbrennen einer großen Menge fossile Brennstoffe ermöglichte es, die verfügbare Primärenergie, die für das Wirtschaftswachstum unerlässlich ist, drastisch zu erhöhen, und zwar auf rund 5,34 Millionen TWh (Tera Whatt-Stunde) im Wert der angesammelten Energie, die von der gesamten Menschheit seit der ersten industriellen Revolution verbraucht wurde.

Diese aus fossilen Quellen gewonnene Energiemenge war für den Ausstoß von rund 1,8 Milliarden Tonnen Kohlendioxid in die Atmosphäre verantwortlich. Dies führte zu einem Anstieg der Konzentration von atmosphärischem Kohlendioxid um 142 ppm, von 280 ppm im Jahr 1800 auf 422 ppm im Jahr 2024. In der Praxis veränderte die Menschheit, um Wirtschaftswachstum und Entwicklung zu erreichen, das Gleichgewicht des kurzzyklischen Kohlenstoffs – biologischen Kreislauf, durch die Übertragung großer Mengen Kohlenstoff aus Aktionen fossiler Kohlenstoff, der zum langen Kreislauf gehört – geologischer Kreislauf.

Die für das Wirtschaftswachstum gewonnene Energie veränderte indirekt die Energiebilanz des Planeten und verursachte den Klimawandel. Die Menschheit „übertrug“ gespeicherte Energie Aktionen natürliche Ressourcen der Erdkruste, versteinerte Energie, die über Dutzende Millionen Jahre entstanden ist, z Aktionen Energie aus der Atmosphäre und den Ozeanen. Und dies hat bisher die Atmosphäre um etwa 1,3 Grad Celsius und die Ozeane um etwa 1 Grad erwärmt, was zu einer Klimaveränderung und einem Anstieg des durchschnittlichen Meeresspiegels um etwa 27 cm in den letzten 140 Jahren geführt hat.

Selbst wenn die Kohlenstoffemissionen fossilen Ursprungs zu diesem Zeitpunkt aufhören würden, würde die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre noch ein bis zwei Jahrzehnte lang weiter ansteigen und die globale Durchschnittstemperatur würde noch zwei bis drei Jahrzehnte lang weiter ansteigen und Werte erreichen knapp 2 Grad. Der durchschnittliche Meeresspiegel würde in den kommenden Jahrhunderten weiter ansteigen und sich erst in den nächsten Jahrtausenden bei mehr als zwei bis drei Metern über dem heutigen Niveau stabilisieren.

Unter Berücksichtigung des Primärenergieverbrauchs zwischen den Jahren 1800 und 2022, basierend auf den bereitgestellten Daten von Unsere Welt in Daten (siehe Abbildung 1) verbrauchte die Menschheit im Jahr 1800 nur etwa 6.000 TWh/Jahr, bei einem Jahresverbrauch pro Kopf von 5,8 MWh (Mega Whatt-hour) und einer Bevölkerung von einer Milliarde. Zwischen 1900 und 1940 stieg der weltweite Verbrauch mit zunehmendem Verbrauch von 10.000 auf 23.000 TWh/Jahr pro Kopf erreichte 9,6 MWh/Jahr.

In der Nachkriegszeit kam es zu einem erheblichen Anstieg, der in den 1960er Jahren einen weltweiten Primärenergieverbrauch von 41.000 TWh/Jahr erreichte pro Kopf von 14 MWh/Jahr. Der weltweite Konsum ist bis heute mit einer durchschnittlichen Rate von 2,4 %/Jahr gewachsen, während der Konsum pro Kopf Ende des 20. Jahrhunderts stabilisierte sie sich bei 19–20 MWh/Jahr. Steigt im ersten Jahrzehnt wieder auf 22 MWh/Jahr und stabilisiert sich bis heute (siehe Abbildung 2).

Ohne fossile Quellen verfügen wir derzeit über eine Produktion nichtfossiler Primärenergie in der Größenordnung von 59.000 TWh/Jahr, was nur einen durchschnittlichen Verbrauch ermöglichen würde pro Kopf von 4,4 MWh/Jahr. Dieser Wert liegt unter dem Durchschnittsverbrauch pro Kopf der vorindustriellen Zeit, 5,8 MWh/Jahr, als Energie im Wesentlichen verbraucht wurde Biomasse (Brennholz und Holzkohle). Mit anderen Worten: Ohne fossile Energie wären wir weltweit von weniger verfügbarer Energie abhängig als unsere Vorfahren vor der industriellen Revolution. Dies ist ein wichtiger Grund, warum die derzeitige Wirtschaft, die stark von einem hohen Energieverbrauch abhängig ist und keine erneuerbaren Alternativen in großem Maßstab hat, nicht einfach 77 % ihrer Energiequellen, also fossile Brennstoffe, eliminieren kann.

Wenn die Energie, die jeder Mensch aus der Nahrung erhält, nur 0,8 MWh/Jahr (730.000 Kcal/Jahr, 2000 Kcal/Tag) beträgt, können wir uns vorstellen, wo die Menschheit so viel Energie verbraucht. In der Lebensmittelproduktion, im Schutz (Wohnen, Gesundheit, Heizung, Kleidung, Sicherheit), im Verkehr, in der Freizeit und in der Bildung. In einem aktuellen Verhältnis von 1/28 im Vergleich zu 1/7 in der vorindustriellen Zeit. Mehr als 70 % der von uns verbrauchten Energie sind für den Menschen überlebenswichtig.

Bei Klimawandel und Wirtschaftswachstum dreht sich alles um Energie. Kurz gesagt, die Energie, die auf der Erde gebunden war, wird für unsere Entwicklung genutzt, und mit diesem Prozess entsteht ein Ungleichgewicht in der Energie des Planeten (≈ 2,6 whatt/m).²), was zu einer starken und plötzlichen globalen Erwärmung führt.