Prolog: Dekarbonisierung NEIN – Klimarettung JA !

Gedanken

Zunächst eine ganz persönliche Bemerkung: Seit meinem Studium der Ingenieurwissenschaften verfolge ich das Thema Energie. Das hatte auch praktische Gründe, denn fast jede physikalische Formel berücksichtigt das entscheidende Naturgesetz von der Erhaltung der Energie.
Es erleichtert einem das Verständnis einer Formel. Das hat mich immer fasziniert.
Leider legt in den Schulen, das heißt Gymnasium, Gesamt- und Fachschulen, Berufsschulen und so weiter, niemand viel Wert auf die drei wichtigen Grundsätze der Thermodynamik.
Obwohl diese als Voraussetzung für alles physikalische und chemische zu sehen sind. Wie gesagt der erste Hauptsatz beschreibt die Tatsache, dass niemals in einem geschlossenen System Energie verloren gehen kann.
Mindestens alle 14 Tage in meiner Zeit als wissenschaftlicher Gruppenleiter im WDR, bekam ich ein Schreiben, wo jemand mir ein Perpetuum mobile vorstellen wollte. Da ist auch viel Geld vergeudet worden. Der Fehler war, dass man immer von den Kräften ausgegangen ist. Das berühmte Rad von Leonardo da Vinci lässt sich nur begreifen wenn man diesen ersten Hauptsatz der Thermodynamik als Voraussetzung nimmt.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, wird meist überhaupt nicht verstanden, die Formel ist zwar simpel aber was dahinter steckt wird selten gelehrt. Es geht nämlich darum dass aus Unordnung nicht ohne weiteres Ordnung entstehen kann. Wärme ist Unordnung par excellence, das heißt die Moleküle bewegen sich völlig ungeordnet in ihrem Bereich.
Noch unverständlicher ist, wenn man den Fremdbegriff erwähnt, die sogenannte Entropie. Sie beschreibt den Grad der Unordnung den ein bestimmtes System besitzt. Nun ist leicht verständlich und auch emotional sofort präsent, dass aus Unordnung nicht ohne weiteres Ordnung entstehen kann.
Wenn ihr Kind ihren Schreibtisch abräumt, dann haben sie zwei Strategien. Sie warten darauf bis ich das selbst ordnet, oder aber sie machen sich die Mühe jedes einzelne Objekt vom Boden aufzuheben und wieder an den im gebührenden Platz zu legen.
Auf das Weltall bezogen bedeutet das, dass alles nach zunehmender Unordnung strebt. Also die Entropie nimmt immer weiter zu.

Interessanterweise ist auf der Erde ein Prozess im Gange, den man als Schöpfung bezeichnen könnte. Aus der Unzahl von Elementen die vor Milliarden Jahren entstanden sind. Das ist sehr übersichtlich im Periodensystem festgehalten.
Jeder Organismus, z.B. eine Pflanze, ist in der Lage chemische Verbindungen aufzugreifen. Dafür ist aber Energie erforderlich, und zwar nimmt die Pflanze diese aus der Sonne, mit Hilfe des Chlorophylls.
Auch die hören Lebewesen sind so entstanden. Stets ist es die DNA die wohl die Erfindung der komplexen Natur geschaffen hat.
Es ist die sogenannte Doppelhelix die vor allen Dingen beim Aufbau der DNA notwendig ist. Dafür benötigen die Menschen Energie die mit unserer Nahrung aufgenommen wird und die uns sogar ermöglicht, mechanische Arbeit zu leisten.

Energie ist also die Fähigkeit Arbeit zu erbringen, z.B. einen Tisch hochheben zu können. Erst wenn wir die Leistung einsetzen und den Tisch bewegen dann wird Arbeit erforderlich. Die Leistung wird in Watt oder Kilowatt ausgedrückt, die Arbeit allerdings in Kilowattstunden. Diese Stunden bedeuten über welchen Zeitraum die Leistung erbracht wurde. Das ist dann ein Mengenbegriff, den wir – wenn wir sie aus dem elektrischen Netz beziehen – auch bezahlen müssen.

Bleiben wir bei der menschlichen Arbeit. Sie bedeutet, dass bestimmte Moleküle in eine exakte Richtung bewegt werden. Dabei wird uns ungewollt warm, das heißt um mit unseren Nährstoffen, die völlig ungeordnet sind, Bewegung zu erzeugen wird eine bestimmte Wärmeenergie frei.
Und dieses Spiel zwischen Wärme und Bewegungsenergie, auch kinetische Energie genannt, bestimmt im Grunde genommen alles was wir unter Physik und manchmal auch unter Chemie verstehen. Die Unterscheidung zwischen ordentlicher und chaotischer Energie ist ein wichtiges Kriterium zum Verständnis dieses ganzen Komplexes. Eins können wir festhalten. Die unordentliche Wärmeenergie ist wesentlich aufwendiger als die ordentliche Bewegungsenergie. Nur ein kleines Beispiel: Wenn Sie morgens einen Liter Tee oder Kaffeewasser im elektrischen Kocher zubereiten, dann können Sie mit der gleichen Energiemenge vier bis fünf normalgewichtige Menschen mit Gepäck 100 Meter hoch in einem Aufzug bewegen also ca. 33 bis 35 Stockwerke.

Der enorme Energieaufwand zur Erzeugung von Wärme wird immer unterschätzt. Wenn wir Wärme umwandeln wollen in Bewegungsenergie, dann kommt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ins Spiel. Bei der Umwandlung von Unordnung in Ordnung, entsteht ein erheblicher Energieaufwand, der z.B. in Wärmekraftwerken in den Kühltürmen ungenutzt in die Atmosphäre entweicht. Durch sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung kann man diese Wärme aber dann z.B. zum Heizen von Wohnungen durch sogenannte Fernwärme einsetzen.
Dafür muss das Kraftwerk aber relativ nah an den Verbrauchern gebaut sein. Denn bei mehr als 30 km wird es unwirtschaftlich die Wärme durch isolierte Rohre zu verteilen.

Weil es eben so schwierig ist Unordnung in Ordnung zu bringen, konnten die Menschen in der Vergangenheit nicht über Maschinen verfügen die Ihnen die Arbeit erleichtern könnten. Sie haben zwar auch versucht Tiere also Elefanten, Büffel, Pferde und so weiter als „Arbeitsgeräte“ einzusetzen. Diese waren jedoch verständlicherweise schnell überfordert.
Allerdings haben dann bestimmte Kreise ihre Macht ausgenutzt um Menschen, die bestenfalls 0,5 bis 0,7 Kilowatt leisten können, als Sklaven zu verheizen.

Die riesigen Kunstwerke die wir aus dem Altertum bewundern, wurden meist mit extremer Sklavenarbeit errichtet, dazu gehören die Pyramiden der Ägypter, der Mayas und der Azteken.
Besonders grausam war nach der Entdeckung Amerikas durch die Europäer die Verschiffung Millionen von Afrikanern durch Zusammenarbeit zwischen Arabern und Europäern. Die Hälfte dieser Menschen kam auf den Segelschiffen um, mit denen sie regelrecht verfrachtet wurden. Erstaunlich, dass in einer solchen Zeit die Philosophen die Menschenrechte entdeckten. Das waren Menschen die durch brutale Machtausübung, Arbeit auf Baumwoll- und Zuckerrohr-Feldern verrichten sollten, ohne für ihre Arbeit entlohnt zu werden. Bei gleichzeitig katastrophaler Ernährung.

Aber auch die Europäer mit ihren Kolonien übten Verbrechen aus, die heute als Völkermord bezeichnet werden können. Auch hier waren es wieder die Einwohner die als Sklaven verheizt wurden, ohne Mitleid und Mitgefühl.
Aber auch in Europa, wo die meisten Staaten die Sklaverei abgeschafft hatten, gab es nur für Adlige und eine wirtschaftliche Oberschicht auf Kosten der normalen Armenbevölkerung ein menschenwürdiges Auskommen. Zumindest die Handwerker und Kaufleute konnten sich durch ihre Zünfte einigermaßen von diesen Verhältnissen befreien. Es entstanden Manufakturen mit Arbeitsplätzen, die ein einigermaßen angemessenes Auskommen ermöglichten.

Auch die ersten Fabriken entstanden dort wo man z.B. die Wasserkraft nutzen konnte. Sie beruht ja auf der Schwerkraft bzw. Gravitation und war eine sogenannte ordentliche Energie. Das heißt, sie konnte mit Mühlrädern direkt genutzt werden. Gleiches gilt für die Ausnutzung der Bewegungsenergie des Windes bei den vielen Windmühlen. An Ort und Stelle, entstand auch eine Art Industrie die den Menschen Arbeit und Brot lieferte. Jedoch, die Energie ließ sich nicht transportieren.

Das wurde erst möglich, als James Watt die Dampfmaschine erfand. Also ein Verbrennungsmotor, der die unordentliche Wärme verwandeln konnte in ordentliche Bewegung und mechanische Arbeit. James Watt verleihe ich übrigens nicht nur posthum den Nobelpreis in Physik sondern auch den Friedensnobelpreis. Ich bin ganz sicher dass ohne seine Erfindung die Sklaverei heute noch, Moral hin Moral her, nicht von den zivilisierten Völkern abgeschafft wäre. Deshalb der Friedensnobelpreis. Die Maschinenarbeit wurde einfach unverhältnismäßig preiswerter als einen Sklaven ernähren zu müssen. Die Dampfmaschine machte die Industrialisierung möglich die vor allen Dingen dort entstand wo fossile Energie zur Verfügung stand. Also Braun- oder Steinkohle. Riesige Industrie-Reviere entstanden zunächst in England, anschließend in Deutschland. Besonders im Ruhrgebiet mit Hunderttausenden von Arbeitsplätzen. Die Konsequenzen sind bekannt. Die Industriearbeiter lebten zunächst unter sklavenähnlichen Arbeitsverhältnissen. Karl Marx verdanken sie es, dass aufgrund seines berühmten Spruchs: „Proletarier alle Länder vereinigt euch“, Parteien und Gewerkschaften entstanden sind die auch der Arbeiterschaft Druckmittel verschafften.

Dann wurde eine neue Energie salonfähig: Die Elektrizität. Mit ihr wurde es möglich Energie überall dort verfügbar zu machen wo sie ohne große mechanische Installation benötigt wurde. Dank der Erfindung des elektrischen Motors. Aber auch über Wärmekraftmaschinen konnte man mit Hilfe eines Generators beliebig viel elektrische Energie mit hohem Leistungsvermögen erzeugen. In Form von transformierter Hochspannung konnte die elektrische Energie über weite Strecken transportiert werden. Die elektrische Energie ist ähnlich wie die mechanische Energie eine ordentliche Energie, denn die Ladungsträger im Draht bewegen sich alle in die gleiche Richtung. Der Elektrizität verdanken wir auch in unserem Privatleben enorme Erleichterungen. Gedankenlos können wir heute alle möglichen mechanischen Haushaltshilfen nutzen: Staubsauger, Waschmaschine und so weiter.

Ebenso Werkzeugmaschinen die nach dem Motto, selbst ist die Frau oder der Mann zum Teil den Handwerker ersetzen. Um der Bequemlichkeit Willen haben sich auch der Elektroherd und viele wärmeerzeugende Einrichtungen durchgesetzt. Obwohl es nicht besonders sinnvoll ist unordentliche Wärme mit ordentlicher Energie zu erzeugen.