Inhaltsverzeichnis

Diese Inhaltsangabe beschreibt den Stoff der Vorlesung zum Problem der Energieversorgung, die im Sommersemester 2002 von Prof. D. Pelte  im Rahmen des Aufbaustudiums "Interdisziplinäre Ergänzungsstudien Umweltwissenschaften" an der Universität Heidelberg gehalten wurde. Diese Vorlesung richtete sich daher an Studenten aus sehr vielen und verschiedenen Fakultäten, sie wird in ihrer Stoffauswahl und Methodik  dennoch dominiert von dem mathematisch - naturwissenschaftlichen  Zugang zu dem Energieproblem. Das bedeutet, es werden die physikalischen Grundlagen der uns zur Verfügung stehenden Energiequellen behandelt, und die daraus zu ziehenden Folgerungen basieren auf mathematischen Modellen und den entsprechenden Rechnungen. Der Autor hat versucht, die mathematischen Anforderungen an die Hörer der Vorlesung klein zu halten, aber ohne Grundkenntnisse in der mathematischen Formulierung und Behandlung von Problemen geht es nicht. Diese Methode besitzt den großen Vorteil, dass ihre Ergebnisse jederzeit und von jedem nachprüfbar sind, und dass u.U. Folgerungen leicht modifiziert werden können, wenn die Voraussetzungen sich ändern, auf denen diese Folgerungen basieren. Seit Dezember 2009 ist das Vorlesungsmanuskript nur noch im Buchhandel erhältlich.    Einleitung   Theoretische Grundlagen Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik   Der Energiebegriff   Die Energie und die Energieformen Die physikalische Messgröße Energie Die ökonomischen Messgrößen Die Umwandlung der Energieformen Die kinetische Exergie Ekin Die potenzielle Exergie Epot Die elektrische Exergie Eel Die thermische Exergie Etherm Die chemische Exergie Echem Die Wirkungsgrade der Energiewandlung Der Carnot'sche Kreisprozess Der Otto-Motor Die Dampfmaschine Die Beleuchtung Der Nutzungsgrad und der Versorgungsgrad Zur Definition des Nutzungsgrads Erneuerbare Energien als Primärenergie Die Speichernotwendigkeit von erneuerbaren Energien Der Mix aus fossilen und erneuerbaren Energien Fragen zur Energieversorgung   Der Bedarf an Primärenergie Empirische Daten Die Energieeffizienz Die voll entwickelten (ve) und weniger entwickelten (we) Länder Bedarfssektoren für Endenergie Die Energieprognosen Differentailgleichungen und elementare Funktionen Das Wachstum und seine Grenzen Die Entwicklung der Weltbevölkerung Das Bevölkerungsmodell 1 Das Bevölkerungsmodell 2 Die Bevölkerungswanderung Die Entwicklung des Bruttoinlandprodukts Die Entwicklung des Primärenergiebedarfs Die Grenzen des Wachstums Der Energiehaushalt der Erde Die Sonne und die Erde als "schwarze Körper" Ein einfaches Klimamodell Das Flächenangebot der Erde Deutschland, ein Sonderfall?     Die Weltenergievorrräte   Die fossil biogenen Energien Die fossil mineralischen Energien 1: Kernspaltung Die Kernspaltung durch thermische Neutronen Spaltreaktoren: Konventionelle Technik Spaltreaktoren: Neue Technik Die Entsorgung des nuklearen Abfalls Die Transmutation Die fossil mineralischen Energien 2: Kernfusion Die physikalischen Grundlagen eines Fusionsreaktors Der Fusionsreaktor: Magnetischer Einschluss Der Fusionsreaktor: Trägheitseinschluss Die Risiken der Kernenergie Das Ende der fossilen Energieträger Die Wachstumsfunktion   Die erneuerbaren Energien   Die Solarenergie: Verfügbarkeit Die Absorption von Licht in Materie Die Solarenergie: Biomasse und Abfälle Der natürliche Kohlenstoffkreislauf Ein einfaches Kreislaufmodell Die Solarenergie: Fotovoltaik Die Halbleiterdiode als Fotodiode Die Solarenergie: Lichtkonzentratoren Spiegel und Linse als Lichtkonzentrator Die Solarenergie: Thermische Solarzellen Der Wirkungsgrad thermischer Solarzellen Die Strömungsenergie: Verfügbarkeit Die Strömungsenergie: Windkraftanlagen Der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen Die Strömungsenergie: Wasserkraftwerke Der Wirkungsgrad von Wasserkraftwerken Die Strömungsenergie: Wellenkraftwerke Die Energie von Meereswellen Die Strömungsenergie: Gezeitenkraftwerke Die Energie der Gezeiten Die Kernenergie: Geothermie Die Entnahme der Wärme aus der Erdkruste   Eine Zukunft ohne Energie? Die Energiespeicherung Die Versorgung mit erneuerbaren Energien Die Speicherung von erneuerbaren Energien Die Speicherung von elektrischer Energie Die Speicherung von thermischer Energie Die Speicherung von mechanischer Energie Die Speicherung von chemischer Energie Die Möglichkeiten der Energiespeicherung   Der Energietransport  Die physikalischen Grundlagen des Energietransports Der Transport von elektrischer Energie Der Transport von chemischer Energie Der Transport von thermischer Energie Transport und Speicherung von erneuerbaren Energien   Möglichkeiten zur Reduktion des Energiebedarfs Das Einsparpotenzial bei der Raumwärme Die Heizung mit Wärmepumpe Die Heizung mit Wärmespeicher Das Einsparpotenzial bei der Mobilität Das Einsparpotenzial bei privaten Haushalten Die Energielücke zwischen Bedarf und Angebot Schlusswort Seit Beginn des Jahrs 2006 existiert das im Internet weiterhin zugängliche Manuskript (energie3), in dem die Voraussagen des vorliegenden Buchs  mit den neuesten, zur Verfügung stehenden Daten verglichen werden und auch neuere Entwicklungen und Pläne zur künftigen Energieversorgung der Welt und einzelner Länder kommentiert werden.