Wasser und Energie

Frontmatter

1. Vorkommen [E. occurrence]

Zusammenfassung

Wasser gehört zu den Hauptbestandteilen der uns umgebenden belebten und unbelebten Natur, d. h. der Bio- und Lithosphäre.

Vollrath Hopp

2. Hydrosphäre [E. hydrosphere]

Zusammenfassung

Die Erdoberfläche umfasst knapp 510 Mio. km². Davon sind 70,8 % von den Weltmeeren bedeckt. Die Landmassen nehmen eine Oberfläche von 149 Mio. km² ein. 20 % der Festlandflächen sind Wüsten, und 10 % sind von Eisschichten bedeckt.

Vollrath Hopp

3. Physikalische und chemische Eigenschaften des Wassers [E. physical and chemical properties of water]

Zusammenfassung

Wasserstoff tritt in drei Isotopen auf, Hydrogenium \({}_{1}^{1}H\), Deuterium \({}_{1}^{2}\text{H}=\text{D}\) und Tritium \({}_{1}^{3}\text{H}=\text{Tr}\). Alle Formen bilden mit Sauerstoff entsprechende Oxide, H₂O, D₂O und Tr₂O bzw. TrHO. Natürliches Wasser besteht zu 99,985 % aus \({}_{1}^{1}H\) und 0,015 % aus D. Die Oxide des Tritiums liegen nur in Spuren vor.

Vollrath Hopp

4. Die Ozeane, ihre Verknüpfungen und Unterschiede [E. the oceans, their connections and differences] [84, 234, 238]

Zusammenfassung

Die Ozeane und Meere der Welt sind mehr oder weniger alle miteinander verbunden, teilweise durch natürliche Meerengen und künstliche Kanäle zwischen den Kontinenten und Festlandmassen, z. B. das Schwarze Meer über den Bosporus, das Mittelmeer über die Straße von Gibraltar mit dem Atlantik. Die Ostsee ist nach Osten hin ein Sackgassenmeer. Der Ärmelkanal ermöglicht die Durchfahrt vom Atlantik in die Nordsee.

Vollrath Hopp

5. Wasserkrise, eine Folge von Bevölkerungsverdichtung, landwirtschaftlicher Bewässerung und Industrialisierung [E. Water crisis, a consequence of population density, agricultural watering and industrialization]

Zusammenfassung

Die Wassermengen, sowohl die der Ozeane als auch die des Süßwassers, sind auf der Erde konstant. Sie können weder vermehrt noch verbraucht werden. Sie unterliegen einem ständigen Kreislauf der Verdunstung, des Kondensierens, Gefrierens und Schmelzens.

Vollrath Hopp

6. Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung [E. regeneration of water and treatment of waste water]

Zusammenfassung

Das Wasser in der Natur kommt mit der Luft, den Gesteinen und dem mit Pflanzen bewachsenen Boden in Berührung.

In seinem natürlichen Kreislauf nimmt es dabei eine Reihe von Stoffen in suspendierter, kolloider und gelöster Form auf.

Die suspendierten und kolloiden Frachtstoffe sind fein verteilte mineralische oder organische Feststoffe, abgestorbene Mikroorganismen, Humusstoffe u. a.

Vollrath Hopp

7. Wasser als Wärmespeicher und Energieumwandler [E. water as heat-storage and energy converter] [99, 100, 101]

Zusammenfassung

Wasser besitzt eine hohe spezifische Wärmekapazität und eignet sich deshalb als Wärmeenergiespeicher sowie als Wärmetransport- und Wärmeübertragungsmittel.

Die spezifische Wärmekapazität ist diejenige Wärmemenge, die 1 g eines einheitlichen Stoffes bei einer bestimmten Temperatur zugeführt werden muss, um seine Temperatur um 1 Kelvin zu erhöhen.

Vollrath Hopp

8. Staudämme und Kraftwerke [E. dams and power plants]

Zusammenfassung

Die Zahl der Talsperren ist Definitionssache. Was eine Talsperre ist, regeln in Deutschland die Wassergesetze der Bundesländer. Im Register der ICOLD (Internationale Kommission für große Talsperren) sind etwa 311 deutsche Talsperren verzeichnet, die das ICOLD-Kriterium für große Talsperren erfüllen, kleinere gibt es wesentlich mehr. Deshalb handelt es sich hier um eine unvollständige Liste.

Vollrath Hopp

9. Kraftwerke [E. power plants]

Zusammenfassung

In einem Wasserkraftwerk wird die potenzielle Energie (Energie der Lage) des aufgestauten Wassers mittels eines Höhenunterschiedes über die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dabei fließt Treibwasser vom hochgelegenen Wasserreservoir über eine Turbine in ein tiefer liegendes Auffangbecken, wie z. B. Fluss, See oder in künstliche Becken.

Vollrath Hopp

10. Entsalzung von Meer- und Brackwasser [E. desalting of sea-water and brackish water]

Zusammenfassung

Wasser ist nicht knapp auf unserer Erde. 1,384 Mrd. km³ Wasser sind rund um den Erdball verteilt. Doch für die Menschen, zahlreiche Tierarten und Pflanzensorten ist zum Leben nur Süßwasser geeignet, d. h. Wasser, dessen Mineralsalzgehalt 0,02 % nicht übersteigen soll. Meer- und Ozeanwasser kann von bestimmten biologischen Spezien, zu denen auch der Mensch zählt, nicht genutzt werden. Der Süßwasseranteil am gesamten Wasservorrat der Erde beträgt nur 2,65 %, das sind 37,1 Mio. km³. Doch auch das wäre kein Grund zu einer Süßwasser- oder gar Trinkwasserverknappung. Denn Wasser wird nicht verbraucht, sondern nur benutzt bzw. genutzt. Ein ständiger Kreislauf zwischen Verdunstung und Niederschlägen einerseits und eine Selbstreinigung als Grundwasser andererseits sorgen für eine Erneuerung von gebrauchtem Wasser.

Vollrath Hopp

11. Wasser als mittelbare Energiequelle der Zukunft [E. water – a mediate energy source in future]

Zusammenfassung

Obwohl die Erschöpfung der Erdöl- und Erdgasquellen schon des Öfteren für die nahe Zukunft vorausgesagt worden ist und immer wieder hinausgeschoben wurde, ist ein Ende dieser Reserven vorauszusehen. Die größte Reichweite unter allen fossilen Energieträgern hat mit Abstand die Kohle.

Die Qualität, d. h. der innere Energiegehalt der fossilen Energieträger, ist sehr unterschiedlich. Er wird im Wesentlichen von dem Wasserstoffanteil des jeweiligen Brennstoffes bestimmt. Insofern ist der Energiegehalt der Kohle am niedrigsten und der des Erdgases am höchsten. Während die Kohle kaum Wasserstoffanteile aufweist, beträgt das Verhältnis Kohlenstoff zu Wasserstoff im Erdöl 1 : 2 und im Erdgas 1 : 4.

Vollrath Hopp

12. Die Wassermärkte in Deutschland, Europa, USA und andere [E. markets for water in Germany, Europe, USA and others] [225]

Zusammenfassung

Die Wasserversorgung in Deutschland liegt in den Händen von unzähligen kleineren Unternehmen. Eigentümer sind die Städte oder Kommunen. 86 % aller Unternehmen gehören ihnen. Sie liefern 52 % des gesamten Wasserbedarfs. 6 % davon dienen der Versorgung von Krankenhäusern, Schulen, Altenheimen, Verwaltungshäusern, Gefängnissen und anderen Instituten. Für nur 2 % der Wasserversorgung sind reine Privatbetriebe zuständig. Trinkwasser wird von mehr als 6300 Unternehmen dargeboten, sie betreiben 18.000 Wasserwerke. Um die Abwasserreinigung kümmern sich 8000 Firmen, die 10.000 Anlagen unterhalten.

Vollrath Hopp

13. Zusammenfassung [E. summary]

Zusammenfassung

Die Wassermenge in der Welt ist konstant. Wasser im Allgemeinen ist nicht knapp. Aber es ist auf die einzelnen Erdregionen klimabedingt unterschiedlich verteilt.

Vollrath Hopp

14. Schlussbemerkung – Wasser und die Entwicklung von Hochkulturen [E. final remarks – water and the development of the earliest great civilizations]

Zusammenfassung

Die Entfaltung von Hochkulturen ist an ausreichende Süßwasserquellen gebunden. Unmittelbar nutzbares Süßwasser liefern die Flüsse, Flusstäler und Flussmündungen. Sie versorgen nicht nur die Menschen mit Trinkwasser, sondern bewässern genügend Ackerland, das früher wie heute die Grundlage einer ausreichenden Ernährung ist. Außerdem konnten die Flüsse als bequeme Transportwege genutzt werden.

Vollrath Hopp

15. Anhang [E. appendix]

Zusammenfassung

SI-Einheiten (Système Internationale d’unités)

Vollrath Hopp

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