Geniale Energieversorgung

Licht ist sicherlich eines der staunenswertesten Phänomene der Schöpfung. Nach dem, was wir heute wissen, bewegt es sich mit der höchsten bekannten Geschwindigkeit – und das unabhängig vom Medium. Die Lichtgeschwindigkeit ist die einzige nicht relative Grösse in der Natur, der sich die anderen Konstanten «unterordnen». Seit der Zeit der alten Griechen haben viele Denker über die Natur des Lichts nachgesonnen. Heute steht das Licht im Mittelpunkt grosser Theorien der Physik, wie der Relativitäts- und der Quantentheorie. Ohne Licht würde nichts funktionieren: Es befähigt uns, zu sehen und transportiert die Energie, die für nahezu alles Leben auf unserem Planeten Erde unverzichtbar ist. An dieser Stelle tritt uns ein weiteres, wohl noch grösseres Wunder vor Augen: die Nutzung der Energie des Sonnenlichts durch die Lebewesen. Wenn Organismen zur Deckung ihres Energiebedarfs die Energie des Sonnenlichts nutzen, nennen Wissenschaftler es «Phototrophie» (photos = Licht, trophos = Weg).
Das heute bekannte Ausmass der Phototrophie ist immens. Von den durch das Sonnenlicht gelieferten 100 000 Terawatt (1 Terawatt entspricht einer Billion Watt) wandeln Organismen 150 Terawatt in chemische Energie um. Das ist mehr als das Zehnfache der Energie, die die Menschheit verbraucht, und dennoch nur ein winziger Teil der verfügbaren Energie. Folglich ist nicht die Verfügbarkeit von Energie der limitierende Faktor, sondern die Effizienz der Umwandlung in nutzbare Formen. Bei Dampfmaschinen liegt die Effizienz der Energieumwandlung (Wirkungsgrad) aufgrund von Verlusten durch Wärmestreuung und Reibung bei etwa 3 Prozent. Bei Verbrennungsmotoren sind es 40 Prozent, bei Windkraftanlagen 45–52 Prozent, bei Photovoltaikanlagen 15–22 Prozent und bei Wasserkraftwerken 90 Prozent.
Auch wenn die Funktionsweise der aufgezählten Energieumwandler recht unterschiedlich ist, fällt eine Gemeinsamkeit auf: Es ist eine komplexe Maschinerie erforderlich, um die verfügbare Energie in eine nutzbare Form umzuwandeln. Und dafür muss sowohl in der Herstellung als auch in der Wartung erheblicher Aufwand betrieben werden. Dies sind nach wie vor entscheidende Hindernisse für die Lösung des Energieproblems durch die Menschheit.

Perfekt eingerichtet
In der Natur hingegen ist das Energieproblem schon auf mannigfaltige Weise gelöst worden: ...

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