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Energiebilanz: Muskelarbeit - Maschinenarbeit

Thema erstellt von Hans-m 
Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Ich stelle mir manchmal die Frage, ob Muskelarbeit wirklich umweltschonender ist als Maschinenarbeit.

Ein Mensch, bzw. dessen Muskel haben einen Wirkungsgrad von max. 30%
http://www.helpster.de/wirkungsgrad-vom-mensch-erkl...
Zitat:
Tatsächlich kann der Wirkungsgrad der menschlichen Muskeln zwischen den Werten von (nahezu) 0 und etwa 30 % liegen, je nach körperlicher bzw. sportlicher Aktivität.

oder
http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&...
Zitat:
der Wirkungsgrad der Muskelarbeit ist relativ Gering: ca. 5-25%

Nimmt man den Wirkungsgrad von Maschinen, so sieht dieser wesentlich besser aus.
Elektromotoren erreichen bereits Wirkungsgrade von über 90%

Nehmen wir das Gewicht eines Menschen als solches an.
Würde dieser Mensch die Treppe benutzen, dann hätte sein Energieumsatz einen Wirkungsgrad von maximal 30%
Nutzt der Mensch den Aufzug so wäre ein Wirkungsgrad von 90 % möglich.
Rechnen wie die Aufzugkabine mit ein, die ebenfalls mit bewegt werden muss, so sieht die Maschinen-Bilanz schlechter aus.

Nehmen wir nun aber eine Last die vom Erdgeschoss in eine beliebige Etage transportiert werden muss, dann ist die Effizienz der Maschine umso höher je günstiger das Verhältnis zwischen Aufzug-Leergewicht und Last ist.
Würde die Person das Gewicht „zu Fuß“ transportieren, so hätte diese Person auch ihr Eigengewicht „mitzuschleppen“ Mitunter müsste die Person den Weg auch mehrmals zurücklegen, um z.B. Eine Last von insgesamt 100 Kg zu bewegen.

Nun müssen wir neben dem Energieverbrauch des Menschen, bzw. der Maschine auch den Energietransport mit in die Gesamtbilanz einrechnen.
Eine Maschine, die mit elektrischer Energie arbeitet bekommt diese über das Stromnetz geliefert.
diese wird z.B. Im Kraftwerk aus Kohle erzeugt.
Die Kohle muss abgebaut werden, zu Kraftwerk transportiert werden, dort wird sie verfeuert und damit wird Dampf erzeugt. Dieser Dampf treibt über eine Turbine einen Generator an. Der Erzeugte Strom läuft nun über Umspannwerke mit Transformatoren, über lange Leitungswege bis hin zum Endverbraucher. Diese Gesamtkette hat an vielen Stellen Verluste, die die Gesamtbilanz des CO2- Ausstoßes verschlechtern.

Nun betrachten wir den Menschen.
Die Energie bezieht der Mensch aus seiner Nahrung.
Diese muss auf Ackerflächen angebaut werden. Dazu bedarf es Saat- und Erntemaschinen.
Hinzu kommen mögliche Zugaben von Dünger, Pflanzenschutzmitteln, evtl. Bewässerung
Die Ware muss vom Erzeuger zum Verbraucher transportiert werden. Neben dem Transport fallen möglicher weise Kosten für Kühlung an. Die Nahrung muss zubereitet werden, etwa durch Kochen.
Alles in allem eine lange Kette von CO2 Erzeugern. Beim Menschen müssen zusätzlich die „Abfallprodukte“, entsorgt werden. Auch hierfür muss eine Kanal-und Pumpennetz betrieben werden, bis hin zu einer Kläranlage. Auch die Wasserspülung zur Beseitigung des „großen Geschäftes“ funktioniert nicht ohne Energie.

Jede Kalorie, die der Mensch verbraucht, muss auf diesen Wegen zu ihm hin und die Abfallprodukte von ihm weg transportiert werden.
Wie wirkt sich das auf die Gesamt Energiebilanz aus? Ist Muskelkraft hier immer noch günstiger im CO2 Ausstoß als Maschinenkraft?

Bei Maschinen muss man aber heutzutage beachten, dass der Anteil an erneuerbaren Energien weiter zunimmt.
Das verbessert die CO2-Bilanz bei Maschinen.
Während Maschinen mit Energie aus Solar, Wasser- und Windkraft versorgt werden können, wird der Mensch auch weiterhin auf „materielle Nahrung“ angewiesen sein.

Hinzu kommt, dass der Mensch nur einen Teil der eingebrachten Ernte als Nahrung verwerten kann.
Bei Kartoffel z.B. nur die Knollen, bei Getreide nur die Körner, die dann gemahlen und Gebacken werden müssen. Der überwiegende Teil ist „nutzloses“ Laub, das zwar mit der Pflanze heranwächst, für das auch Energie, Pflanzenschutz und Wasser benötigt wird, aber das dem menschlichen Körper keine Energie liefert.
Würde man die Ernte zur Energiegewinnung „verheizen“ so wäre die gesamte Biomasse als Energieträger nutzbar. Auch hier fällt die Bilanz zu Gunsten der Maschinenkraft aus.

Ich weiß nicht wie weit man das hier fortsetzen könnte, aber es scheint, dass Maschinenenergie als Gesamtsystem betrachtet, also von der Energiegewinnung bis hin zur Verrichtung der Nutzarbeit, in der Gesamtbilanz günstiger ausfällt und weniger CO2 produziert als Muskelarbeit.
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Claus (Moderator)
Beiträge: 2.420, Mitglied seit 17 Jahren
Hans-m schrieb in Beitrag Nr. 2216-1:
Ein Mensch, bzw. dessen Muskel haben einen Wirkungsgrad von max. 30% ... Elektromotoren erreichen bereits Wirkungsgrade von über 90%

Hallo Hans-m,

also sofort deine Brennwerttherme durch elektrische Heizkörper ersetzen! Dann erhöhst du den Wirkungsgrad auf 100% :lol:.
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Beiträge: 2.998, Mitglied seit 15 Jahren
Claus schrieb in Beitrag Nr. 2216-2:
also sofort deine Brennwerttherme durch elektrische Heizkörper ersetzen! Dann erhöhst du den Wirkungsgrad auf 100% :lol:.

ob du´s glaubst oder nicht,
elektrische Heizkörper haben tatsächlich einen Wirkungsgrad von 100%, weil sie die gesamte ihnen zugeführte Leistung in Wärme umsetzen.
nicht zu vergleichen mit Herdplatten, Tauchsieder, Kaffeemaschinen etc. die einen Teil der Wärme an die Umgebung abgeben und nur einen Teil kleiner 100% an den Topf, bzw das zu erwärmende Medium.
der elektrische Heizkörper befindet sich schließlich innerhalb des Raumes, und, egal in welche Richtung er die Wärme abgibt, sie geht in den Raum. Was den Heizkörpern nicht zugeführt wird, weil es vorher verloren geht, können die Heizkörper natürlich nicht in Wärme umwandeln.

Das ganze darfst du aber nicht mit dem Gesamtwirkungsgrad der gesamten Energiekette, also vom Erzeuger bis zum Verbraucher verwechseln. Hier entstehen selbstverständlich Verluste an Leitungen Transformatoren, Turbine etc.

Die Gesamtenergiebilanz der elektrischen Heizkörper sieht daher "bescheidener" aus als bei der Brennwerttherme (aber ich denke das dürfte dir klar sein)

(wollt ich nur mal erwähnen)
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Beitrag zuletzt bearbeitet von Hans-m am 20.08.2015 um 13:50 Uhr.
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