TECHNISCHER BERICHT

Der Treibhauseffekt

Verursacher und Verhinderungsmöglichkeiten

ausgeführt am 31.10.2006

Fachhochschul-Studiengang

Technisches Projekt- und Prozessmanagement

durch

Simon Hemstreit

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KURZFASSUNG

In dieser Arbeit wird das Thema Treibhauseffekt, in Bezug auf Verursachung und Verhinderung

behandelt. Die Hauptfragen die geklärt werden sollen, sind wo für einen eventuellen

Lösungsansatz der Problemstellung der globalen Erwärmung der optimale Angriffspunkt liegt und

welche Lösungsansätze zur Verhinderung der globalen Erwärmung existieren.

Durch die Nachwirkungen des Ausstoßes von Treibhausgasen, entstehen bedeutende klimatische

Veränderungen in unserer Atmosphäre, die unser aller Leben beeinflussen und für immer

außergewöhnlichere Umweltreaktionen sorgen. In der heutigen Zeit wird es daher immer wichtiger,

die bisher vernachlässigten Umweltaspekte in jeden Bereich unseres Lebens und unserer

Gesellschaft einzubringen um den natürlichen Kreislauf unseres Umweltsystems wiederherstellen

zu können.

Derzeit gibt es verschiedene regionale und globale Ansätze zur Lösung bzw. Herabsetzung der

negativen Einflüsse des Treibhauseffekts, die in diesem Bericht beschrieben werden.

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ABSTRACT

This document deals with the questions of the causes of the greenhouse effect and the systems

and possibilities to solve or decrease the effects of global warming.

Changes in worldwide temperature-averages are less interesting for most of the people worldwide,

however, than effects are shifting into regional and local climate. In the 20th century the burning of

fossil fuels like coal and oil has increased the concentration of several gases, which influences the

world′s climate. Globally, as the concentration of atmospheric gases rise, temperatures will

increase and other climate characteristics will change as well. Local Conditions in temperature may

differ from global averages, levels of rain- and snowfall, numbers and strengths of major storms.

Conditions like these profoundly influence the quality of our lives, and they certainly affect

important public basic support like agriculture and economy.

Now, there are several regional, but also global solutions for reducing effects on global temperature

and climate. Different kinds of solution will also be described in this document.

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INHALTSVERZEICHNIS

1.

EINLEITUNG 2

1.1

Problemstellung 2

1.2

Motivation 3

1.3

aktuelle Situation 3

2.

DER TREIBHAUSEFFEKT 7

2.1

Theoretischer Teil

2.1.1

der Treibhauseffekt aus technischer Sicht 7

2.1.2

der Kohlenstoffkreislauf der Erde 9

2.2

Verursacher des Treibhauseffekts 11

2.2.1

Herkunft nach Art der Treibhausgase 11

2.2.2

Herkunft nach Bereichen 11

2.2.3

Geografische Herkunft 12

2.3

Lösungsansätze 14

2.3.1

Alternative Energiequellen 14

2.3.2

Reduzierung des Energieverbrauchs 15

2.3.3

Treibhausgasspeicherung - Sequestrierung 15

2.3.4

Sanktionierung von Emissionsüberschüssen 16

2.4

Ergebnis - Zusammenfassung 16

3.

SCHLUSSTEIL

3.1

Gegenüberstellung Erwartung/Ergebnis 17

3.2

Ausblick 17

ANHANG/ERGÄNZENDE INFORMATIONEN 20

Abbildungsverzeichnis 20

Abkürzungen 20

Literaturverzeichnis 20

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1. EINLEITUNG

Im folgenden Kapitel wird die Problemstellung zum Arbeitsthema Treibhauseffekt und auf die

Motivation für das Thema eingegangen. Es soll dazu dienen einen allgemeinen Überblick über die

Materie zu vermitteln.

1.1 Problemstellung

Seit Anbeginn der Industriellen Revolution im neunzehnten Jahrhundert stieg der, durch den

Menschen verursachte Ausstoß von Treibhausgasen in die Erdatmosphäre rapide an. Schon zur

Jahrhundertwende beschäftigte sich die Wissenschaft mit den Wechselwirkungen der

Kohlenstoffdioxidemissionen zwischen Industrie, Natur und Gesellschaft. Die damaligen

Ergebnisse der Untersuchungen führten zur Erkenntnis, dass durch die Erzeugung von

Kohlendioxid zwei Reaktionen in unserer Erdatmosphäre auftreten. Zum einen erhöht sich die

Kohlendioxidkonzentration in der Gashülle des Globus, da die Pflanzen, die Kohlendioxid durch

Photosynthese zu Sauerstoff umwandeln, die Verarbeitung des Abgasüberschusses nicht

bewältigen können. Zum anderen war schon damals bekannt, dass Kohlendioxid die Fähigkeit

besitzt Wärmestrahlung zu absorbieren, wodurch bei erhöhter Mischung der Atmosphäre mit

Emissionsgasen eine Erhöhung der gemittelten Erdtemperatur bewirkt wird (vgl. [Lat03]).

Die damaligen Berechnungen für die Erhöhung der Erdmitteltemperatur wurden jedoch als

irrelevant verworfen, da die damals emittierte Menge an Treibhausgasen nur einen Bruchteil der

heutigen Menge (Bezugsjahr 2005) ausmachte und dadurch in der Berechnung der Änderung der

globalen Temperatur marginale Ergebnisse zeigte. Der nach dieser Zeit folgende

Produktionsanstieg von Treibhausgasen war aus damaliger Sicht nicht vorhersehbar bzw. erschien

nicht als plausibel. Bedingt durch die industrielle Entwicklung im zwanzigsten Jahrhundert und des

immer höher werdenden Energiebedarf der Menschheit, stiegen jedoch der Verbrauch an fossilen

Brennstoffen und Kohle in einer Exponentialfunktion und somit auch die Treibhausgas-

Konzentration der Atmosphäre an.

Durch die Zunahme der Treibhausgase sind im Laufe der letzten Jahrzehnte viele Nachwirkungen

bekannt geworden, die einen negativen Einfluss auf das regionale und globale Klima der Erde

aufweisen. In diesem Bericht werden bis dato wissenschaftlich reproduzierbare Prozesse, von

anthropogen erzeugten Gasen mit der Atmosphäre der Erde beschrieben. Diese physikalischen

Vorgänge gelten als Hauptverursacher des so genannten Treibhauseffekts.

Um Rückschlüsse auf Wandlungen des Weltklimas nachvollziehen zu können, kann ausschließlich

konkret mit meteorologischen Messdaten gearbeitet werden. Aufzeichnungen dieser Art reichen in

etwa zweihundert Jahre zurück. Kritiker behaupten, dass der Treibhauseffekt mit einem natürlichen

Verlauf des Erdklimas verwechselt wird, da es immer wieder zu Schwankungen der

Erdmitteltemperatur in der Geschichte der Erde kam. Tatsächlich bestanden in der Vergangenheit

so genannte Warm- und Eiszeiten, die durch Bohrungen in den arktischen Eisschichten, bis zu

mehreren Hunderttausend Jahren vor unserer Zeit, nachgewiesen wurden.

In den letzten zwanzig Jahren (vom Jahr 1985 bis 2005) wurde jedoch, unwiderlegbar durch die

konkreten meteorologischen Daten der letzten zwei Jahrhunderte, eine Ansammlung an

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Wetterextremen (wie z.B. in Mitteleuropa neun der zehn schwersten Hochwasser) registriert.

Flutwellen, Tornados, Erdbeben, die Erhöhung des Meeresspiegels und dergleichen sind

Auswirkungen in vor genanntem Zeitraum konzentriert erschienen. Es stellt sich die Frage ob die

globale Erwärmung durch die Steigerung an Emissionen in Zusammenhang mit der Konzentration

dieser Ereignisse steht.

Die Probleme die durch den Treibhauseffekt erzeugt werden, offenbaren sich in vielen Gebieten

der Gesellschaft. Auswirkungen zeigen sich unmittelbar in unserem alltäglichen Leben durch

Intensivierung der Sonneneinstrahlung, Temperatur, Witterung und Schadstoffkonzentrationen

unserer Umwelt und führen auch zu negativen wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Gesellschaft

(siehe 3.2).

Durch diverse Schritte zur Reduktion der weltweiten Emissionswerte, wie z.B. durch das Kyoto -

Protokoll (siehe 2.3.4), gibt es Versuche den so genannten Klimawechsel unter Kontrolle zu

bringen. Da jedoch manche Länder aufgrund des erhöhten Energiebedarfs diese Maßnahmen

nicht unterstützen, bzw. diese Abkommen nicht erfüllen können, müssen andere Wege zur

Gewinnung von Energie zum gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Gebrauch zugänglich gemacht

werden. Eine Nutzung von alternativen Energiequellen zu fossilen Brennstoffen, ist eine

Notwendigkeit, um ein Kippen des Naturkreislaufs verhindern, respektive verlangsamen zu können.

1.2 Motivation

Das Verständnis über die Ursachen ist die Voraussetzung zur Lösung von Problemen, daher ist es

wichtig die Grundlagen der Problematik der Umwelttechnik zu kennen. Durch den fortlaufend

wachsenden Energiebedarf kommt der natürliche Kreislauf der Erde mit dem menschlichen

Konsum an Energiegütern nicht zurecht, es entsteht ein Ungleichgewicht. Eine der wichtigsten

Problemstellungen ist hierbei der Treibhauseffekt. Durch den Einfluss des Menschen wurden somit

massive Modifikationen im Ökosystem unserer Erde bewirkt. Die bereits bestehenden Änderungen,

wobei diese sich bei subjektiver Überlegung relativ gering erscheinen (z.B.

Erdmitteltemperaturerhöhung um ca. 0,6 Grad Celsius), bewirken jedoch schon markante

Veränderungen in unserem unmittelbaren Umfeld.

Im Bereich der Umwelttechnik konzentriert sich die Frage nach Energiequellen, die ökologisch und

ökonomisch brauchbar sind um dieser Tendenz entgegenwirken zu können. Bei einem Umdenken

in der Energiepolitik von konventionellen zu alternativen Formen der Energieerzeugung ist es

wichtig, die Hebelwirkung der Ursache zu nutzen. Das heißt, wo die meisten Ursachen für die

Resultate des Treibhauseffekts auftreten, ist es am effektivsten mit Lösungen anzusetzen um eine

rasche Kehrtwendung der gegenwärtigen Situation herbeiführen zu können.

1.3 aktuelle Situation

Seit Anbeginn des zwanzigsten Jahrhunderts zählen die fossilen Brennstoffe zu den überwiegend

genutzten Energiereserven der Erde. Die mit der Verbrennung dieser Stoffe verbundene

Freisetzung von CO2 sowie anderen klimarelevanten Gasen ist mit Zunahme des Energiebedarfs

der Menschen angewachsen.

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