Erderwärmung durch Verbrennungswärme von Erdöl

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

hallo!

Gibt es Betrachtungen dazu, inwiefern die Verbrennungswärme fossiler Brennstoffe die Biosphäre und damit auch die Atmosphäre erwärmt?
Nimmt man eine jährliche Erdölförderung von 4 Gt und einen Heizwert von 40 GJ/t an, entspricht das einer jährlichen Freisetzung von 1,6*10^20 J.
In welchem Verhältnis steht dieser Wert zu der Energie, die durch bessere Absorption der Sonnenstrahlung durch eine höhere Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Biosphäre verbleibt?

Ist die Freisetzung der in den fossilen Brennstoffen gespeicherten chemischen Energie verschwindend gering gegenüber dem sogenannten Treibhauseffekt?

Gruß
Paul

#2

Hi Paul,

ich weiß nicht ob es Betrachtungen dazu gibt, allerdings macht es auch wenig Sinn, da dieser Wert vernachlässigbar klein ist.

Zunächst aber: 4 Gt * 40 GJ/t ergibt nach Adam Riese 1,6*10^14 J, da war dein Ergebnis etwas zu optimistisch.

Nun zur Sonnenenergie:
Dafür machen wir eine Milchmädchenrechnung, da die ausreicht um die Größenordnungen abschätzen zu können.

Die Solarkonstante beträgt 1367 J/(m^2*s), die Erde hat eine Oberfläche von 510 Mio km^2, davon nehmen wir nun mal rund die Hälfte, also 250 Mio km^2, dann erhalten wir eine Solarleistung von rund 3,4*10^17 J/s.
Damit erhält die Atmosphäre pro Sekunde mehr Solarenergie als sie im ganzen Jahr durch die Verbrennungswärme erhält. Natürlich muss man nun Absorbitions-, reflektions und Treansmissionsraten noch mitberücksichtigen, die von der Wetterlage abhängen. Desweiteren spielen natürlich auch noch der Untergrund und der Einfallswinkel eine Rolle, und bestimmt auch noch einige andere Faktoren die ich jetzt auf die schnelle nicht parat hab. Auf der anderen Seite haben wir bei der Sonne aber nur 1 sec betrachtet und kein ganzes Jahr, das ist nochmal ein Faktor 10^7.

Am Ende bleibt das Resultat gleich: DIe Wärmeenergie durch die Verbrennung ist vernachlässigbar klein (

#3

Zunächst aber: 4 Gt * 40 GJ/t ergibt nach Adam Riese 1,6*10^14
J, da war dein Ergebnis etwas zu optimistisch.

4 Gt * 40 GJ/t = 1,6 * 10^20 J
nicht 10^14

Nun zur Sonnenenergie:
Dafür machen wir eine Milchmädchenrechnung, da die ausreicht
um die Größenordnungen abschätzen zu können.

Die Solarkonstante beträgt 1367 J/(m^2*s), die Erde hat eine
Oberfläche von 510 Mio km^2, davon nehmen wir nun mal rund die
Hälfte, also 250 Mio km^2, dann erhalten wir eine
Solarleistung von rund 3,4*10^17 J/s.
Damit erhält die Atmosphäre pro Sekunde mehr Solarenergie als
sie im ganzen Jahr durch die Verbrennungswärme erhält.
Natürlich muss man nun Absorbitions-, reflektions und
Treansmissionsraten noch mitberücksichtigen, die von der
Wetterlage abhängen. Desweiteren spielen natürlich auch noch
der Untergrund und der Einfallswinkel eine Rolle, und bestimmt
auch noch einige andere Faktoren die ich jetzt auf die
schnelle nicht parat hab. Auf der anderen Seite haben wir bei
der Sonne aber nur 1 sec betrachtet und kein ganzes Jahr, das
ist nochmal ein Faktor 10^7.

Sieht man von Veränderungen in der Biosphäre ab, steht sie in einem Gleichgewicht: Genauso viel Wärme wie eingestrahlt wird, wird abgestrahlt. Sonst würde die Biosphäre wärmer oder kälter werden. Absortions- und sonstige Raten sind in diesem Fall also unerheblich.
Erheblich werden sie bei Veränderungen, zB in der Atmosphäre. Nun erhöht sich zB die Absorption und es herrscht eben kein Gleichgewicht mehr, es wird wärmer. Mit der Solarkonstante kann man diese Differenz nicht abschätzen.

Am Ende bleibt das Resultat gleich: DIe Wärmeenergie durch die
Verbrennung ist vernachlässigbar klein (

#4

Mit der Solarkonstante kann man diese Differenz nicht abschätzen.

Es geht auch nicht darum, diese Differenz abzuschätzen, sondern die Relevanz für die gesamte Wärmebilanz und der Vergleich mit der ein- und abgestrahlten Wärme zeigt, dass die anthropogene Wärmeproduktion dabei irrelevant ist.

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#5

Bilanz ausgeglichen

Es geht auch nicht darum, diese Differenz abzuschätzen,
sondern die Relevanz für die gesamte Wärmebilanzund der
Vergleich mit der ein- und abgestrahlten Wärme zeigt, dass die
anthropogene Wärmeproduktion dabei irrelevant ist.

Die Summe aus ein- und abgestrahlter Wärme ist doch aber null, sofern keine Veränderungen in der Biosphäre auftreten. Oder reden wir aneinander vorbei?

Was wir brauchen ist die Wärmeenergie, die durch den Treibhauseffekt absorbiert wird. Und die muss man dann mit der Verbrennungswärme der fossilen Brennstoffe vergleichen.

Gruß
Paul

#6

Die Summe aus ein- und abgestrahlter Wärme ist doch aber null

Wenn man hinreichend lange Zeiträume betrachtet ist das zwar korrekt, aber es ändert nichts daran, dass in beide Richtungen riesige Wärmeströme unterwegs sind. Ob die lächerlich geringe anthropogene Wärmeproduktion dazu kommt oder nicht, spielt für die Lage des stationären Zustand keine Rolle.

Was wir brauchen ist die Wärmeenergie, die durch den
Treibhauseffekt absorbiert wird. Und die muss man dann mit der
Verbrennungswärme der fossilen Brennstoffe vergleichen.

Das kann man nicht miteinander vergleichen. Der Treibhauseffekt funktioniert vollkommen anders. Seine primäre Wirkung beruht auf einer Erhöhung der Temperatur des stationären Zustandes. Das hat zwar auch eine Änderung der Wärmebilanz zur Folge, weil sich die Temperatur nur erhöhen kann, wenn zusätzliche Wärme im System verbleibt, aber das ist nicht die Ursache für die Temperaturerhöhung. Würde man die gleiche Wärmemenge ohne Treibhauseffekt in die Atmosphäre pumpen, hätte sie keinen nennenswerten Einfluss auf die Temperatur.

#7

4 Gt * 40 GJ/t = 1,6 * 10^20 J
nicht 10^14

Sry, du hast recht, da sind mir ein paar Stellen verlorengegangen.

Sieht man von Veränderungen in der Biosphäre ab, steht sie in
einem Gleichgewicht: Genauso viel Wärme wie eingestrahlt wird,
wird abgestrahlt. Sonst würde die Biosphäre wärmer oder kälter
werden. Absortions- und sonstige Raten sind in diesem Fall
also unerheblich.

Nur wenn die zusammensetzung der Atmosphäre tatsächlich konstant sein würde, so perfekt ist die Natur aber nicht.

Erheblich werden sie bei Veränderungen, zB in der Atmosphäre.
Nun erhöht sich zB die Absorption und es herrscht eben kein
Gleichgewicht mehr, es wird wärmer. Mit der Solarkonstante
kann man diese Differenz nicht abschätzen.

Man kann sie durchaus damit abschätzen: die solarkonstante sagt dir wieviel Energie aufgenommen werden kann, wenn du jetzt weißt um wieviel Prozent sich die Absorbtionsrate gegenüber vorher geändert hat, kannst du auch sagen um wieviel sich die Energieaufnahme geändert hat. Diese zusätzliche Energie sorgt dafür das sich der quasistationäre Zustand auf ein neues Niveau einstellt.

Gegenüber den Einstrahlungs- und Abstrahlungswerten vielleicht

  • aber dies sagt nichts über ihr Verhältnis zu den Effekten
    durch den Treibhauseffekt aus.

Doch, wenn du einen Schmelzofen betrachtest in dem sich flüssiges Metall befindet, dann ist’s dem sch***egal ob du da noch nen Feuerzeug ranhältst oder nicht, der Zustand ändert sich deshalb nicht. Warum? Weil die zusätzliche Wärme so gering ist, das es einfach keine Auswirkung hat.

Gruß
Paul

Gruß
hatje

PS: vergiss nicht, das die 40GJ/t zwar im Erdöl stecken, allerdings wird das ja nicht einfach in die Luft geblasen, einiges dieser Energie wird genutzt und geht somit nicht einfach in die Atmosphäre.

#8

Nachtrag
Hab grad mal in Wikipedia nachgeschaut:

Wenn man es ausrechnet, beträgt der Anteil der Abwärme anscheinend rund 1% der Erderwärmung, das ist nicht gerade Nennenswert. Da sind Mess- und Rechenfehler größer.

#9

Hallo Paul,

im anderen Antwortast gab es offensichtlich ein Missverständnis. Dort wurde die Verbrennungswärme mit der Energie der einfallenden kurzwelligen Sonnenstrahlung verglichen, du fragst allerdings nach dem Verhältnis der Verbrennungswärme zur Energie der reflektierten langwelligen Wärmeabstrahlung der Erde, dem Treibhauseffekt (deine zweite Frage). Ob der Vergleich außederm zu irgendwas zu gebrauchen ist, weiß ich nicht, interessant ist er allenfalls.
Ich beziehe mich jetzt auf die Abbildung des Treibhauseffekts im Wikipediaartikel „Treibhauseffekt“ im Abschnitt „kompakte Darstellung des Mechanismus“
Dort wird die langwellige Rückstrahlung der Treibhausgase auf die Erdoberfläche mit 333 W/m² quantifiziert. Das macht bei 5,1x10^14m² 1,6983x10^17 J/s oder ungefähr 5,36x10^24 J/a. Also ist die Verbrennungswärme von Erdöl ungefähr ein 33500stel hiervon.

Nun kommt der interessantere Teil: Deine erste Frage. Deine erste Frage verstehe ich so: wie ist das Verhältnis der Verbrennungwärme von Erdöl zu derjenigen Energie, die mehr auf die Erde einstrahlt, dadurch, dass mehr CO2 in der Atmosphäre ist, als vor der massenhaften Verbrennung von Erdöl.
Hier muss unbedingt im Hinterkopf behalten werden, dass die Erdölverbrennung nicht der einzige CO2 Emittent der Erde ist, es ist aber gleichwohl derjenige, der keinen ausreichenden Gegenpol auf der Seite der CO2-Absorbierer hat.
CO2 ist ja nur für einen Teil der Reflexion der langwelligen Abstrahlung der Erde verantwortlich. Vergleiche hierzu diese Grafik. Ich konnte keine Informationen finden, wie viel Prozent der Energie, die der Erde durch die Reflexion ihrer eigenen Abstrahlung zugeführt wird (insgesamt: s.o.), auf das Konto von CO2 gehen. Ich bin selbst physikalisch zu unbeleckt, um es anhand der Grafik schätzen zu können (man muss ja wenigstens berücksichtigen, das die Energie elektromagnetischer Strahlung von ihrer Wellenlänge abhängt).
Hat man hierzu einen Wert bekommen, so muss man diesen weiterhin dahingehend bereinigen, dass diejenige Energie, die auch schon mit vorindustriellem CO2-Niveau (280ppm) der Erde zugeführt wurde, nicht mitgerechnet wird. Und hier wird es nahezu beliebig, denn der Anteil, den CO2 am Treibhauseffekt hat (so man denn einen Wert hat finden können), wurde bestimmt nicht mit dem derzeitigen CO2-Anteil der Atmosphäre von 400ppm berechnet (wäre dem doch so, dann müsste man die ermittelte Energiemenge mit (400-280)/400 = 0,3 multipilizieren, bei 350 analog dazu mit 0,2 und ob 0,2 oder 0,3 macht schon einen gewaltigen Unterschied!)

Du wirst meiner Antwort sicherlich entnommen haben, dass mir keine Betrachtungen zu deiner Fragestellung bekannt sind, was allerdings spätestens bei dieser letzten Berechnung eigentlich unerlässlich wäre.

Dennoch viel Erfolg bei deinen Ermittlungen wünscht dir
Matthias

#10

Autos sind Heizungen

PS: vergiss nicht, das die 40GJ/t zwar im Erdöl stecken,
allerdings wird das ja nicht einfach in die Luft geblasen,
einiges dieser Energie wird genutzt und geht somit nicht
einfach in die Atmosphäre.

Nahezu die komplette Energie sollte in Wärme umgesetzt werden. ein Beispiel:

  • In einem Kraftwerk wird Erdöl verbrannt und so elektrische Energie erzeugt. Mit dieser Energie wird ein Küchenmixer angetrieben, um Früchte zu hächseln. Der Mixer setzt die elektrische Energie in mechanische um. Wird der Mixer ausgeschaltet, kommen in Kürze Fruchtmasse und Mixer zum Stillstand. Die kinetische Energie der beiden wurde durch Reibung in Wärme umgewandelt. Die komplette elektrische Energie wurde in Wärme umgesetzt.
    Ähnlich verhält es sich mit einem PKW, der mit Benzin betrieben wird. Während der Fahrt werden Luft und Straße durch Reibung aufgeheizt, beim Bremsen am Ziel die Bremsscheiben, die wiederum von der Luft gekühlt werden.

Gruß
Paul

#11

Ähnlich verhält es sich mit einem PKW, der mit Benzin
betrieben wird. Während der Fahrt werden Luft und Straße durch
Reibung aufgeheizt, beim Bremsen am Ziel die Bremsscheiben,
die wiederum von der Luft gekühlt werden.

Pinats gegenüber der Wärmemenge die direkt mit den Auspuffgasen die Atmosphäre heizen.

Gruß
Paul

Balázs

#12

Hallo Balazs,

Pinats gegenüber der Wärmemenge die direkt mit den

was haben denn Pinats = „Erdnüsse im Honigmantel“ damit zu tun?

Gruß

Tankred

#13

Hallo Tankred

Pinats gegenüber der Wärmemenge die direkt mit den

was haben denn Pinats = „Erdnüsse im Honigmantel“ damit zu
tun?

Kluche Frage.
Ich muss wohl noch nachdenken:smile:

Ansonsten unterliegen sie auch dem 2.HS.

Gruß

Tankred

Balázs