Arti­kel­se­rie “Ener­gie­wen­de – muss das sein?”: 17. Kli­ma – die Bedeu­tung der Zeitkonstanten

Wie las­sen sich die Erkennt­nis­se unse­res klei­nen Expe­ri­men­tes der letz­ten Aus­ga­be auf unse­re Umwelt anwenden?

Foto: Uberprutser, CC-BY-SA-3.0-nl

Foto: Uberprut­ser, CC-BY-SA‑3.0‑nl

Zur ther­mi­schen Zeit­kon­stan­te: Bei unse­rem Was­ser­topf (klei­ne Mas­se) hat­ten wir es mit Zeit­kon­stan­ten im Minu­ten­be­reich zu tun. Die Ver­dopp­lung der Was­ser­men­ge ver­dop­pel­te auch die Zeitkonstante.

Bei einem Haus (grö­ße­re Mas­se) haben wir Zeit­kon­stan­ten im Stun­den­be­reich. Erkenn­bar dar­an, dass es eini­ge Stun­den dau­ert bis nach Ein­schal­ten der Hei­zung die Zim­mer warm wer­den, bzw. nach deren Abschal­ten es nicht sofort kalt wird.

Wird das Haus zusätz­lich iso­liert, d.h. die Ener­gie­ab­fuhr behin­dert, wird auch der Ener­gie­auf­wand klei­ner, um innen die­sel­be Behar­rungs­tem­pe­ra­tur zu errei­chen, bzw. bei glei­chem Ener­gie­auf­wand steigt die Innen­tem­pe­ra­tur in der glei­chen Zeit auf eine höhe­re Temperatur.

Mit die­sem Wis­sen wird auch ver­ständ­lich, war­um gro­ße Dampf­kraft­wer­ke, wie in Kapi­tel 9 und 10 beschrie­ben, so trä­ge und für schnel­le Regel­vor­gän­ge unge­eig­net sind. Um den Heiß­dampf zu erzeu­gen, wel­cher die Ener­gie der Pri­mär­ener­gie (Koh­le, Uran) zur Dampf­tur­bi­ne trans­por­tiert, müs­sen erheb­li­che Was­ser­men­gen ver­kocht und wei­ter auf­ge­heizt wer­den. Hier erge­ben sich ther­mi­sche Zeit­kon­stan­ten im Stun­den­be­reich. Sol­che Vor­gän­ge kön­nen nicht schnel­ler gere­gelt wer­den als es die ther­mi­sche Zeit­kon­stan­te zulässt.

Die­se Zusam­men­hän­ge gel­ten auch für den gan­zen Erd­ball, aller­dings etwas kom­ple­xer. Die Erde ist kein homo­ge­nes Gebil­de wie ein Was­ser­topf. Sie besteht aus rie­si­gen Was­ser­flä­chen die sich ther­misch anders ver­hal­ten als Land­flä­chen. Die­se sind ther­misch auch nicht homo­gen. Fel­sen­ge­bir­ge, Wüsten­sand, tro­pi­sche Regen­wäl­der, Schnee- und Eis­flä­chen – alle haben ein unter­schied­li­ches ther­mi­sches Ver­hal­ten. Hin­zu kommt, dass es zu erheb­li­chen loka­len Unter­schie­den und zeit­li­chen Ver­än­de­run­gen kommt, obwohl die Ener­gie­ein­strah­lung der Son­ne annä­hernd kon­stant ist.

Wir haben einen extre­men Tag-Nacht Rhyth­mus, zwi­schen maxi­ma­ler Ener­gie­ein­strah­lung um die Mit­tags­zeit und null Ein­strah­lung in der Nacht. Hier erge­ben sich Zeit­kon­stan­ten im Stun­den­be­reich. Erkenn­bar dar­an, dass die höch­sten Tages­tem­pe­ra­tu­ren erst gegen 15:00 Uhr auf­tre­ten und, nach Son­nen­un­ter­gang, noch stun­den­lang ange­neh­me Tem­pe­ra­tu­ren herrschen.

Wir haben einen aus­ge­präg­ten Jah­res­zei­ten Rhyth­mus. Hier erge­ben sich Zeit­kon­stan­ten im Wochen bis Monats­be­reich. Erkenn­bar dar­an, dass die höch­sten Som­mer­tem­pe­ra­tu­ren nicht zum Zeit­punkt der höch­sten Ein­strah­lung, der Som­mer­sonn­wen­de, auf­tre­ten, son­dern 1 bis 2 Mona­te spä­ter. Genau­so sind die käl­te­sten Win­ter­tem­pe­ra­tu­ren nicht bei der Win­ter­sonn­wen­de, son­dern meist erst im Januar/​Februar.

Die­se Vor­gän­ge sind inein­an­der geschach­telt, beein­flus­sen sich gegen­sei­tig und sind sehr stark von loka­len Ein­flüs­sen geprägt, z.B. Küsten­nä­he oder Hoch­ge­bir­ge. Will man wis­sen, wie sich bestimm­te Ver­än­de­run­gen auf den gesam­ten Erd­ball aus­wir­ken, müs­sen die­se loka­len und zeit­li­chen Ein­flüs­se her­aus­ge­fil­tert wer­den. Dazu dient ein rech­ne­ri­scher Tem­pe­ra­tur­wert, der einen Mit­tel­wert über alle Regio­nen der Erde und über meh­re­re Jah­re, abbil­det. Hier wirkt sich die unge­heu­er gro­ße Mas­se der Erde aus. Es erge­ben sich ther­mi­sche Zeit­kon­stan­ten im Bereich meh­re­rer Jahr­zehn­te, viel­leicht ein Jahr­hun­dert. Des­halb wird uns eine Kli­ma­ver­än­de­rung nicht unmit­tel­bar bewusst, weil sie in Zeit­räu­men abläuft, die grö­ßer sind als unse­re per­sön­li­che Lebenserfahrung.

Jedoch die Tat­sa­che, dass wir durch Mess­wer­te über einen Zeit­raum von etwa 150 Jah­ren eine kon­ti­nu­ier­li­che Kli­ma­er­wär­mung fest­stel­len kön­nen, lässt den Schluss zu, dass sich an der Ener­gie­bi­lanz der Erde etwas geän­dert hat. Hier­zu mehr in den näch­sten Folgen.

Die­ter Lenzkes
Bürger-für-Bürger-Energie
www​.bfb​-ener​gie​.de

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