Kernfusion und Energieerhaltung - Erde als geschlossenes System

Hallo, inspiriert durch den aktuellen heise Artikel zur Kernfusion ist bei uns folgende Diskussion entstanden. Wäre die Kernfusion überhaupt eine Lösung gegen den Klimawandel? Klar man hätte quasi unbegrenzt saubere Energie und könnte so z.b. auch wieder CO2 aus der Luft holen. Aber würde sich die Welt dann nicht weiterhin dauerhaft aufheizen? Es wird ja quasi die komplette Energie als Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben.

Ich hoffe ihr versteht was ich meine.
Lieben Gruß
eidexe

eidexe schrieb:Es wird ja quasi die komplette Energie als Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben.

Welche "komplette Energie" denn?

Im Vergleich zum Treibhauseffekt durch CO2 dürfte dieser Effekt lächerlich gering sein.

@DerHilden
na die komplette Energie aus der Kernfusion wird in Wärme umgewandelt. Wenn wir dadurch quasi unbegrenzt Energie haben, heizen wir die Erde doch unbegrenzt weiterhin auf.

eidexe schrieb:na die komplette Energie aus der Kernfusion wird in Wärme umgewandelt.

Wir benutzen Strom doch nicht nur, um Wärme zu erzeugen?
Die Kohlekraftwerke, die wir jetzt unter anderem benutzen, heizen die Erde doch auch nicht auf. Wieso Sollte das bei Kernfusion anders sein?

DerHilden schrieb:Die Kohlekraftwerke, die wir jetzt unter anderem benutzen, heizen die Erde doch auch nicht auf. Wieso Sollte das bei Kernfusion anders sein?

Doch, technisch tun sie das schon, nur ist halt der Unterschied zwischen der Energie, die da zusätzlich freigesetzt wird und der Energie, die sowieso Tag für Tag von der Sonne her runterkommt zu gering, als dass sich das irgendwo messbar niederschlagen kann. Die chemische Bindungsenergie, die beim Kohleverbrennen usw. dauerhaft freigesetzt wird, ist ja auch irgendwann mal Sonnenenergie gewesen, die vom Baum oder Bakterium oder der Alge für einige Zeit chemisch eingefangen wurde und in stabilen Molekülen gespeichert. Netto eigentlich so gesehen ganz bei Null.

@bgeoweh
genau, aber bei der Kernfusion wird ja quasi Energie wieder freigesetzt die vorher nicht durch die Sonne auf die Erde gebracht wird. Somit schaffen wir ja neue Energie. Und die letzte Energiestufe nach elektrischer, mechanischer usw ist ja die Wärmeenergie, also wird quasi aus allem Wärme.

eidexe schrieb:genau, aber bei der Kernfusion wird ja quasi Energie wieder freigesetzt die vorher nicht durch die Sonne auf die Erde gebracht wird. Somit schaffen wir ja neue Energie. Und die letzte Energiestufe nach elektrischer, mechanischer usw ist ja die Wärmeenergie, also wird quasi aus allem Wärme.

Die Sonne lädt in der Stunde ungefähr so viel Energie auf der Erde ab, wie die Menschheit insgesamt im Jahr umsetzt. Außerdem gibt die Erde natürlich auch eine Menge Energie (hauptsächlich in Form von Strahlungswärme) an das restliche Universum ab. Kernfusion ist da irgendwo im Bereich Rundungsfehler, das spielt einfach von den Dimensionen her keine Rolle. Der Treibhauseffekt ist ja nur so fatal, weil der das Gleichgewicht zwischen eingefangener Sonnenenergie und abgestrahlter Energie verschieben kann.

eidexe schrieb:Energie. Und die letzte Energiestufe nach elektrischer, mechanischer usw ist ja die Wärmeenergie, also wird quasi aus allem Wärme

Das sowieso, Thermodynamik

Nur ist entscheidend wie lange die verbleibt.

Im gesamthaushalt.

Es geht nicht um Abwärme bei der Klimapolitik, sondern das die Rückstrahlung durch das CO2 vermindert wird

@eidexe

Einer deiner "Denkfehler" ist, dass du die Erde als ein thermodynamisch abgeschlossenes System betrachtest, zumindest lese ich das so aus dem Threadtitel heraus.

Das ist falsch! Der Planet Erde nimmt Energie von außerhalb auf (Sonne), und gibt auch Energie ans Universum ab (Infrarotstrahlung).

Die Wärme verbleibt also nicht hier, somit heizt sich auch nichts auf, es sei denn, die Abstrahlung wird wegen der zunehmenden Konzentration von "Klimagasen" in der Atmosphäre behindert, dann wird es natürlich auch wärmer.

@Peter0167
Wenn sich aber die Energie die von ausserhalb eintrifft in Waage hält mit der Energie die als Infrarotstrahlung abgegeben hat, bleibt die Temperatur kostant. Wenn aber von "innen" durch Kernphysik quasi unbegrenze Energie hinzugefügt wird, heizt sich das system doch auf.

eidexe schrieb:Wenn aber von "innen" durch Kernphysik quasi unbegrenze Energie hinzugefügt wird, heizt sich das system doch auf

Es ist aber nicht tatsächlich unbegrenzt Energie. Erstmal würde die Energie die da jährlich umgesetzt wird auch nur da liegen, wo der Energiebedarf der Menschheit jetzt schon liegt, und selbst wenn du den verzwanzigfachen würdest wärst du nur bei einem zusätzlichen Heiztag pro Kalenderjahr. Einfach weil die Sonne so unheimlich mächtig ist verglichen mit der Menschheit.

@eidexe

Kernfusion liefert keine "unbegrenzte" Energie. Sowohl der Kernbrennstoff ist begrenzt, wie auch der technologisch mögliche Energieumsatz. Es handelt sich energetisch betrachtet nur um einen "Mückenschiss".

Und selbst wenn, würde mehr Wärme auf der Erde produziert, würde auch mehr abgestrahlt werden, insofern die Abstrahlung nicht signifikant behindert wird.

Glaub mir, würden wir die Kernfusion beherrschen, würde es auf der Erde eher kälter als wärmer. :D

Peter0167 schrieb:Kernfusion liefert keine "unbegrenzte" Energie. Sowohl der Kernbrennstoff ist begrenzt

Auf jeden Fall ist irgendwo der Punkt erreicht, wo die Gewinnung weiteren Brennstoffs so viel Energie kostet wie sie bringt, das Zeug liegt ja selten in größeren Vorkommen vor und selbst diese müssen noch aufbereitet und gereinigt werden.

Peter0167 schrieb:technologisch mögliche Energieumsatz

Auch richtig. Einmal ist eine Anlage immer technisch gedeckelt und kostet in der Herstellung und im Betrieb Energie, und dann muss man natürlich die gewonnene Nutzenergie noch an den Mann bringen, über Leitungen oder Energieträger, was auch wieder alles vielfach verlustbehaftet ist. Auch hier ist irgendwo der Punkt erreicht, wo die Verluste dazu führen dass eine weitere Ausweitung keinen Sinn mehr macht. Man schließt ja auch nicht den letzten Aussiedlerhof an's Gasnetz an.

Peter0167 schrieb:Glaub mir, würden wir die Kernfusion beherrschen, würde es auf der Erde eher kälter als wärmer. :D

Sie würde sich wahrscheinlich mehr oder weniger unspektakulär bei den anderen Großkraftwerken für die Grundlast einreihen.

@Peter0167

Und, auch noch wichtig: eine quasi-kostenlose Energiequelle bringt dir überraschend wenig, wenn alle Schritte dahinter, also was du halt mit der Energie so machen willst, immer noch nach wie vor kosten- und verlustbeladen sind. Das sieht man auch schön an vergangenen Zukunftsvisionen: kurz nach der Entdeckung oder Nutzbarmachung von Dampfkraft, Elektrizität, Verbrennungsmotor und Atomkraft, auch bei der Robotisierung, gab es jeweils wunderbare Utopien was man in Zukunft alles Tolles erreichen könne mit (fast) kostenloser Energie (oder Arbeitskraft im Fall der Roboter). Stellt ich raus das kostenlos und (fast) kostenlos ein enormer Unterschied ist.

@bgeoweh
darum geht es doch bei der Diskussion gar nicht. Es geht darum ob die Energie die aus der gewonnen wird durch Abwärme Einfluss auf das Weltklima haben kann. Wenn einfallende Energie Menge und ausfallende Energiemenge konstanten sind (natürliche Schwankungen mal ignoriert). Müsste sich die Erde doch Aufwärmen. Nicht durch den Treibhauseffekt sondern durch die Thermodynamischen Effekte.

@eidexe: @bgeoweh hat es doch oben schon geschrieben:

bgeoweh schrieb:Die Sonne lädt in der Stunde ungefähr so viel Energie auf der Erde ab, wie die Menschheit insgesamt im Jahr umsetzt.

Damit ist das Thema eigentlich abgeschlossen.

eidexe schrieb:Wenn einfallende Energie Menge und ausfallende Energiemenge konstanten sind (natürliche Schwankungen mal ignoriert). Müsste sich die Erde doch Aufwärmen. Nicht durch den Treibhauseffekt sondern durch die Thermodynamischen Effekte.

Die ausfallende Energiemenge ist aber nicht konstant, sondern abhängig von der Energie im System. Das ist ja genau der thermodynamische Effekt. Und die Energiemenge aus Kernfusion ist halt um Größenordnungen kleiner als die natürlichen Schwankungen. Deine ganze Fragestellung ist in etwa so, wie wenn du danach fragst ob's in der Bäckerei wärmer wird weil der Zuckerguß auf den süßen Teilchen aushärtet und dabei den Ofen ignorierst.

@Peter0167:

Peter0167 schrieb:Sowohl der Kernbrennstoff ist begrenzt, ...

Streng formal ist das richtig, aber in der Praxis sieht's da ziemlich gut aus:

Das auf der Erde vorkommende Wasser (1,4 Milliarden Kubikkilometer oder 1,4 ·10¹⁸ Tonnen) [...] enthält [...] 0,0035 Prozent oder 5·10¹³ Tonnen Deuterium.

(Wikipedia: Deuterium)

Eine Deuterium-Tritium-Reaktion liefert, wie ich hier mal ausgrechnet hatte, ca. 94 MWh pro Gramm Reaktionsmasse. Eine Deuterium-Deuterium-Reaktion liefert zwar deutlich weniger, dürfte aber immer noch im zweistelligen MWh/g-Bereich liegen. Selbst wenn davon noch erhebliche Verluste abgehen, reichen die vorhandenen ca. 5×10¹³ Tonnen eine ganze Weile. ;)

@eidexe
Schau mal:
Der jährliche Weltenergiebedarf (Primärenergie) liegt bei ungefähr 160 PWh. [1]
Das sind 160.000.000.000.000.000 Wh.
Die Erdoberfläche beträgt 510 Mio km² [2].
Das sind 510.000.000 km² oder auch 510.000.000.000.000 m²

Du kannst in etwa davon ausgehen, dass im Schnitt 170 W/m² durch die Sonne in die Erdoberfläche eingetragen werden [3].
Das macht also alleine durch die Sonne einen jährlichen Wärmeeintrag von 759.492.000.000.000.000.000 Wh(8.760 h/a x 510 Mio. km² x 170 W/m²). Diese beiden Zahlen kannst du ja mal übereinander schreiben:
160.000.000.000.000.000 Wh <-- Wärmeeintrag Mensch
759.492.000.000.000.000.000 Wh <-- Wärmeeintrag Sonne
Außerdem heizt sich die Erde von innen durch radioaktive Zerfallsprozesse auf und es kommt beispielsweise zu verschiedensten Reibungseffekten in den Ozeanen. Der durch den Menschen verursachte Wärmeeintrag ins Gesamtsystem Erde ist also relativ gering.
Leider ist der anthropogene Beitrag auf die Wärmeabstrahlung der Erde nicht ganz so gering. Durch den höheren Anteil an Treibhausgasen in der Atmosphäre strahlt die Erde immer weniger Wärme wieder ins Weltall ab. Und dann wird es eben im Schnitt wärmer. Dieser Effekt ist viel stärker als "das Bisschen" 160 PWh/a.

[1] Wikipedia: Weltenergiebedarf
[2] Wikipedia: Erdoberfläche
[2] https://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/informationsportal-klimawandel/klimasystem/umsetzungen/energiebilanz-der-erde

@Bettman
Also ist der Wärmeeintrag durch die Sonne ca 5000 mal höher als der Wärmeeintrag durch den Menschen wenn ich es richtig verstanden habe. wenn der Mensch aber quasi Energie im Überfluss hat, wird er wesentlich mehr verbrauchen weil er die Energie dann auch für Sachen nutzen wird die er jetzt noch net nutzt. z.b. synthetischer Kraftstoffe, umwandlungsverluste spielen dann auch keine Rolle mehr, Meerentsalzung, und vieles mehr. Der Verbrauch wird sich stark noch oben korrigieren denke ich, so das wir schnell das 10 bis 50fache der heutigen Energie verbrauchen werden. Weil ist ja im überfluss da und wir können Sie mit sauberem gewissen verbraten.
Dann ist der Faktor Sonne / Mensch nur noch 100 bis 500 mal so hoch. und eine Auswirkung von 1% ist doch ziemlich viel wie ich finde.
Spinnen wir das System mal weiter. Energie wird kostenlos für alle in quasi unregulierter menge verfügbar gemacht, wir verbrauchen die 100 fache menge von heute... spielt das immer noch keine Rolle dann?