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  • thewisemansfear 11:24 am am June 18, 2014 Permalink
    Tags: Daniele Ganser, , , Entropie, Herman E. Daly, , , ,   

    Der Zusammenhang von Energie und Wirtschaftswachstum 

    Auf dem vorigen Beitrag aufbauend geht es heute um die Frage, inwieweit Wirtschaftswachstum Grenzen gesetzt sind. Ökonomen beschränken sich leider allzu oft nur auf die monetäre Ebene. Zu Beginn eine kurze Einführung zum Thema Wirtschaften – was geschieht da eigentlich? Menschen erbringen Arbeitsleistung unter Einsatz mehr oder weniger körperlicher Anstrengung (teilweise durch erhebliche technische Hebel „verlängert“) und veredeln dabei Rohstoffe zu höherwertigen Endprodukten. Es kann sich dabei auch nur um einen Teil einer komplexen Wertschöpfungskette handeln, das ist unerheblich. Je nachdem wie hochwertig dieser Veredelungsprozess ist (bzw. angesehen wird), trägt er mehr oder weniger stark zu einem Mehrwert, also Wirtschaftswachstum bei. Ganz profan kann man natürlich auch einfach den Output steigern. Wenn Unternehmen eines können, dann ist es die Skalierung des Ausstoßes. Wir haben aber eine wichtige Komponente noch nicht genannt, die Voraussetzung jeglichen Wirtschaftens ist: Energie. raw-materials-energy-finished-product Da wir aus dem letzten Beitrag gesehen haben, dass alle Dinge einem natürlichen Ausgleichsprozess entgegen streben, welcher nur eine Richtung kennt -> höhere Entropie/“Unordnung“ und gleichzeitig weniger für Arbeit nutzbare Energie. Für den Umkehrprozess muss zusätzliche Energie aufgewendet werden. Wie das im Detail abläuft, hat Steve Keen in diesem Beitrag ausgeführt. Ein Screenshot aus dem Vortrag soll die Vorgänge illustrieren:

    Prozessabläufe in der Wirtschaft

    Prozessabläufe in der Wirtschaft

    • Aus Rohstoffen werden mittels freier „low-entropy“ Energie veredelte (oder einfach mehr) Endprodukte geschaffen
    • als Energieträger stehen regenerative (Sonne, Wind, Wasser, Biomasse) sowie fossile Energieträger (Öl, Gas, Kohle) und Kernenergie zur Verfügung
    • die Entropie des Endprodukts (höherer Ordnung) reduziert sich, allerdings nimmt die Gesamtentropie zu, da gleichzeitig reale Abfälle und Abwärme anfallen (so lange niemand die Unmöglichkeit eines perpetuum mobile widerlegt, bleibt dies eine physikalische Gesetzmäßigkeit, der sich niemand entziehen kann)
    • Recycling von nicht regenerativen Materialien kommt ebenfalls nicht ohne Verluste/Abfälle aus, die nicht mehr verwertet werden können -> Müllberg wächst
    • selbst der Erhalt von Infrastruktur benötigt ständigen Einsatz zusätzlicher Energie (dem Verfall entgegenwirken), der Aufwand steigt mit zunehmender Größe/Komplexität

    Wir halten fest: Ein wachsender Ausstoß an Endprodukten und komplexer Infrastruktur benötigt zwingend auch ein mehr an freier (zur Arbeit verwendbarer) Energie. Nochmal zurück zum letzten Beitrag – so gewaltig die in den Ozeanen gespeicherte Energiemenge auch ist, sie ist nicht oder kaum noch effizient nutzbar. Fossile Energieträger stellen eine einmalige Quelle frei nutzbarer Energie dar, aber irgendwann ist auch dieses Potential erschöpft. Was danach noch bleibt, sind auf der Sonne basierende regenerative Quellen. Kernenergie wird aus gutem Grund gesellschaftlich abgelehnt, das hält einen gewissen Prof. Sinn aber nicht davon ab, den Ausstieg rückabwickeln zu wollen. Die Energiefrage wird uns die kommenden Jahre noch weiter beschäftigen. Aus meiner Sicht wird die Erkenntnis weiter reifen, dass das jetzige Niveau nicht nachhaltig ist.

    Was bedeutet Nachhaltigkeit?

    Nachhaltig bedeutet langfristig stabil, es wird ein Gleichgewicht im System erreicht von verwertbarer einströmender (das ist in unserem Fall die Sonne) und abgegebener Energie. System bzw. Organismus wachsen bis zu einer energetisch auferlegten Grenze, die abgebildete Funktion dient sowohl zur Beschreibung vom Wachstum eines Baumes wie auch von dem eines Menschen. Technische Hilfsmittel lassen uns (als Menschheit) diese Grenzen temporär außer Kraft setzen, aber langfristig, wenn alle Einweg-Energieträger aufgebraucht sind, werden diese Systemgrenzen wieder relevant. Problematisch wird es dann, wenn man sich von einer Energiequelle abhängig macht, von der man weiß, dass sie nicht bis in alle Ewigkeit weiter sprudeln wird. Daniele Ganser hat das im Gespräch mit KenFM sehr gut zum Ausdruck gebracht. Die ersten paar Minuten reichen aus, um die Grundaussage nachvollziehen zu können. Wenn man sich dann noch vor Augen hält, was im Namen des Öls schon für Konflikte ausgetragen wurden und aktuell werden… Öl werde ich im nächsten Beitrag weiter thematisieren, insbesondere die Problematik herausarbeiten, dass der Ölpreis auf Messers Schneide balanciert. Wir wenden uns zunächst wieder dem Hauptthema Wachstum und Nachhaltigkeit zu.

    Kann Wachstum unökonomisch werden?

    Klare Antwort: Selbstverständlich, und zwar dann, wenn die nachhaltigen (systemischen) Grenzen überschritten werden. Beispielsweise durch Ausnutzung technischer Hilfsmittel, die die Basis langfristig erreichbarer Erträge in Mitleidenschaft ziehen. Herman E. Daly beschreibt dies in Ecological Economics folgendermaßen: Je weiter Wachstum voranschreitet, desto weiter verringert sich der Grenznutzen (marginal utility). Durch Rückwirkungen auf das System gibt es in zunehmende Maße negative Rückkopplungen (marginal disutility). Wachstum wird ab dem Punkt unökonomisch, an dem sich Grenznutzen und negative Effekte aufheben und der negative Anteil überwiegt.

    Als Beispiel blicken wir auf den Fischfang. In einer noch unerschlossenen Welt, deren Rohstoff (Fisch-)Reichtum nur darauf wartet, ausgebeutet zu werden, ist der Ertrag rein durch die Größe der Fischfangflotte begrenzt. Dieser lässt sich so lange steigern, wie neue Schiffe gebaut und neue Fischer angeheuert werden und diese die Meere durchkreuzen. Irgendwann ist jedoch eine Grenze erreicht, an der die Menge, die abgefischt wird, den Betrag übersteigt, der auf natürlichem Weg „nachwächst“. Ab diesem Punkt geht eine weitere Steigerung direkt an die Substanz, die den langfristigen Ertrag schmälert.

    Beispiel nicht nachhaltigem Wachstums

    Beispiel nicht nachhaltigem Wachstums

    Das perfide ist, dass sich der Ertrag noch eine ganze Weile absolut gesehen weiter steigern lässt, indem man einfach die Bestände leer fischt. Das läuft dann auf einen klassischen Generationenkonflikt hinaus. Daniele Ganser sagt das im oben verlinkten Interview sehr treffend – wir (die Menschen) seien nicht enkeltauglich.

    Paul Ehrlich (Biologe): „Warum nur ist die Walfangindustrie so emsig dabei, die eigentliche Quelle ihres Reichtums zu zerstören?“ Japanischer Journalist: „Wenn die Walfanindustrie innerhalb von 10 Jahren die Wale ausrotten kann und dabei 15 Prozent Gewinn erzielt, während bei einer nachhaltigen Fangrate der Gewinn nur 10 Prozent beträgt, dann wird man selbstverständlich die Wale in 10 Jahren ausrotten – und danach das Kapital eben zur Ausbeutung einer anderen Ressource verwenden.“ Paul Ehrlich (zit. nach Meadows, 1991, S. 223 f.)  Quelle (S.10)

    Übertragen lässt sich dieses Verhaltensmuster auf so ziemlich alle nachwachsenden und insbesondere nicht-nachwachsenden Rohstoffe wie den Energieträger Öl. Wenn es allein von der Anzahl der Förderquellen abhängt, wie viel gefördert wird, wer macht sich dann noch Gedanken an zukünftige Generationen? Der technische Fortschritt wird uns schon aus diesem Dilemma befreien, so die einhellige? Meinung. Stephen Hawking möchte lieber heute statt morgen ins Weltall aufbrechen, damit die Menschheit wieder ein Ziel vor Augen hat, dass es lohnen würde, verfolgt zu werden.

    Materielles Wachstum ist begrenzt

    Nach Ansicht einiger Ökonomen, die sich dieser Problematik bewusst sind, wird Wachstum durch qualitative „Entwicklung“ propagiert. Der Weg führt weg von der materiellen Industrie direkt in die Dienstleistungs- bzw. Informationsgesellschaft. Zu dumm, dass auch diese Energie benötigt. Wie oben bereits geschrieben, benötigt selbst eine einmal geschaffene komplexe Infrastruktur zu deren Erhalt fortwährend neue Energie. Kollege deedl hat das in einem inspirierenden Artikel zusammengefasst:

    „Es ist also schlicht unmöglich, Wirtschaftswachstum vom Energieverbrauch zu entkoppeln, weil es im Prinzip das gleiche ist. Jegliches Wirtschaften involviert immer Energie in irgendeiner Form. Die Grenzen des Wachstums sind also die Grenzen unserer Fähigkeit, die Energieströme unserer Welt nutzbar zu machen und unsere Abwärme an unsere Umwelt abzugeben. Beides ist begrenzt.“

    Spielt Geld denn überhaupt keine Rolle?

    Doch, natürlich tut es das. Das Lösen der monetären Handbremse durch eine gerechtere Verteilung der Geldmittel ist das Eine. Wolfgang Waldner hat das hier sehr anschaulich beschrieben. Wie mit den natürlichen Ressourcen umgegangen wird und wie es um deren Verteilung steht, ist eine andere Frage. Man darf sich hier nichts vormachen, die monetäre Ausbremsung großer Teile der Bevölkerung ist von den Eliten dieser Welt (die die hier geschilderte Ressourcenproblematik ganz sicher oben auf ihrem Schirm haben) so gewollt. Dazu gehören aber auch wir in den Industrieländern, die den Schwellen- und Entwicklungsländern die Möglichkeiten zur Entfaltung auf ein ähnliches Niveau vorenthalten. Die Ideologie des grenzenlosen Wettbewerbs macht’s möglich. Aber das ist wiederum ein anderes Thema und führte an dieser Stelle zu weit.

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  • thewisemansfear 2:21 pm am June 17, 2014 Permalink
    Tags: Ökosystem, , Energiewende, Entropie,   

    Hintergrundwissen zum Thema Energie: Entropie und Exergie 

    Um die Probleme rund um Energieversorgung / Energiewende und damit zusammenhängend des Wachstums™ verstehen zu können, muss man sich mit den physikalischen Grundlagen beschäftigen. Naturwissenschaftler sollten mit dem Konzept von Entropie vertraut sein, für diese ist der Beitrag nur als Auffrischung zu verstehen.

    Um uns den Begriffen Entropie und Exergie zu nähern, schauen wir uns die zwei Hauptsätze der Thermodynamik an. Keine Sorge, die sind nur Mittel zum Zweck 🙂

    Von Energie wissen wir – entgegen des landläufigen Sprachgebrauchs – dass sie sich nicht „verbraucht“, sondern nur umgewandelt wird, z.B. in mechanische Arbeit und Wärme. Nichts anderes besagt der sog. Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz der Thermodynamik). Nutzbar machen in Form (elektro-mechanischer) Arbeit lässt sich Energie jedoch nur unter Ausnutzung einer Potentialdifferenz. Die riesige in den Weltmeeren gespeicherte Energie (in Form von Wärme und potentieller Energie) lässt sich nicht nutzbar machen, da sie bei Umgebungstemperatur und auf Höhe Normalnull vorliegt. Wasser fließt nun mal nur den Berg herunter und spontan wird es auch nicht wärmer werden. Das ist im Prinzip schon die Kernaussage des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik. Wichtig ist für uns an dieser Stelle, dass es bei der jeweils auftretenden Form von Energie auf die Arbeitsfähigkeit ankommt. Der Zusammenhang verbildlicht sich wie folgt:

    Zusammenhang von Energie, Exergie und Entropie

    Zusammenhang von Energie, Exergie und Entropie

    Die Grafik stammt aus diesem lesenswerten Beitrag, der noch weiter ins Detail bezüglich Exergie geht. Exergie ist sozusagen die Maßzahl der für Arbeit nutzbare Energie. Diese schwindet bei der Umsetzung, im selben Maße nimmt die Entropie zu. Entropie ist in diesem Zusammenhang ein Maß für nicht mehr nutzbare Energie. Irgendwann ist alles Wasser den Berg herunter geflossen, alles auf Umgebungstemperatur abgekühlt, etc. Ein Beispiel aus dem Beitrag soll das verdeutlichen:

    Eine Autobatterie mit 12V, 2,3Ah hat denselben Energiegehalt wie 1kg Wasser der Temperatur von 43°C, nämlich 100kJ. Das Wasser können wir bestenfalls zum Händewaschen oder Abspülen benutzen, während wir die in der Batterie gespeicherte Energie wesentlich besser nutzbar machen können.

    Oft wird Entropie auch als Maß für (Un-)Ordnung (engl. order) eines Systems benutzt. Zur Veranschaulichung dient das folgende Bild:

    Ohne zusätzliche Energie wird man die beiden Flüssigkeiten nicht wieder wie links zu sehen trennen können. Ohne zusätzlichen Aufwand wird auch die Unordnung auf dem Schreibtisch oder im Kinderspielzimmer nicht wieder abnehmen 😉
    Gut veranschaulichen lässt sie sich auch als „Zahn der Zeit“, der überall nagt. Alterung/Zerfall ist nichts anderes, als das Bestreben aller Dinge, einen energetisch niedrigeren Zustand zu erreichen. Die Flussrichtung ist in einem geschlossenen System (welches ich für die Ausführungen zum 2. HS d. T.-Dyn. vorausgesetzt habe) jeweils nur von höherem zu niedrigerem Niveau möglich.

    Der Zahn der Zeit.

    Der Zahn der Zeit.

     

    Wie kommt nun Leben in die Bude und vor allem, wie wird dieser Zustand dauerhaft erhalten? Ganz einfach, dies erfordert einen ständigen Zustrom von freier „low-entropy“ Energie von außerhalb. Diese bekommt unser Planet seit ein paar Jahrmilliarden kostenfrei von der Sonne zur Verfügung gestellt. Daraus hat sich ein richtig gehender Bioreaktor entwickelt:

    ENERGY MOVEMENT IN ECOSYSTEMS (Energiefluss in Ökosystemen)

    Energy moves through TROPHIC LEVELS
    Producers – take in energy by photosynthesis, produce biomass
    CO2 + H2O + light  ->   sugar + O2
    ex: plants (Pflanzen)
    Consumers – organisms that eat other organisms (live or recently dead)
    herbivores eat plants (deer, squirrel)
    carnivores eat animals (fox, bobcat)
    omnivores eat both (turkey) (+Menschen)
    Decomposers – organism that eat dead material (Verwertung durch Zersetzung, es entsteht die Nährstoffgrundlage für die Produzenten/Pflanzen)
    ex: fungi, bacteria, some insects (ants, termites)

    Jede einzelne Station benötigt für sie nutzbare Energie (Exergie), um zu funktionieren. Ebenso entstehen bei der Umwandlung jeweils Verluste, meist in Form von Abwärme. Ohne die Sonne als externer „low-entropy“ Energiequelle käme dieser Kreislauf recht schnell zum Erliegen bzw. erst gar nicht in Gang. Man halte sich nur vor Augen, dass Menschen und sonstige Lebewesen ihre komplette Zellstruktur innerhalb eines bestimmten Zeitraums erneuern, all das ist nur mit „frischer“ Energie möglich. Bei Pflanzen läuft dieser Prozess erheblich schneller ab. Ohne Licht und Wärme ist teilweise innerhalb von Stunden Ende im Gelände. Bedeutsam ist, dass sich lediglich der Zeitraum unterscheidet, wie lange die Lebenserhaltung ohne Zuführung neuer Energie aufrecht erhalten werden kann.

    Vergleich von offenem und geschlossenen System

    Vergleich von offenem und geschlossenen System

    Natürlich steht uns nicht nur die Sonne als Energieträger zur Verfügung. Die Verbrennung von Holz als nachwachsendem Rohstoff kann zur Wärmegewinnung (Kochen, Heizung, etc.) genutzt werden. Ebenso wie Kohle, Öl und Gas als fossile Energieträger mit ungleich höherer Energiedichte zum Einsatz kommen. Nicht vernachlässigt werden sollte jedoch, dass auch diese Erscheinungsformen ohne Sonneneinstrahlung nicht entstanden wären. Der Entstehungszeitraum lässt sich als Mensch nur schwer begreifbar machen. Wir leben im Hier und Jetzt und freuen uns über die Segnungen der Vergangenheit. Oder etwa nicht? Kernspaltung und -fusion stellen ebenfalls Möglichkeiten zur Nutzbarmachung von Energie dar.

    Im nächsten Beitrag werde ich den sich bereits andeutenden Bogen zum Thema Wirtschaftswachstum schlagen und beleuchten, was es mit nachhaltigem Wachstum™ auf sich hat.

     

     

     
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