Atmosphärische Dynamik, KWK & Aluminium: Ein Überblick

Dynamik der Atmosphäre

Die horizontale atmosphärische Zirkulation wird von der Oberfläche und dem Wind beeinflusst. Divergente und konvergente Winde entstehen durch Antizyklone und Zyklone. In Bodennähe weht der Wind aus dem Zyklon heraus, während er in höheren Luftschichten in die entgegengesetzte Richtung weht. Die Windrichtung ist nicht geradlinig, da Hindernisse Wirbel bilden können. Der Coriolis-Effekt beeinflusst ebenfalls die Flugbahn.

Der Coriolis-Effekt

Der Coriolis-Effekt, erklärt von Gaspard-Gustave de Coriolis, ist eine Folge der Erdrotation gegen den Uhrzeigersinn (von West nach Ost). Er hat einen konstanten Wert, ist aber an den Polen maximal und nimmt zum Äquator hin ab, wo er verschwindet. Am Äquator ist der Umfang größer. An den Polen ist die Drehung schneller, was zu einer stärkeren Ablenkung nach rechts in der nördlichen Hemisphäre und nach links in der südlichen Hemisphäre führt. Winde, die sich von Antizyklonen radial nach außen bewegen, werden durch den Coriolis-Effekt abgelenkt, was zu einer Drehung im Uhrzeigersinn um Hochdruckgebiete und gegen den Uhrzeigersinn um Tiefdruckgebiete in der nördlichen Hemisphäre führt (umgekehrt in der südlichen Hemisphäre).

Allgemeine atmosphärische Zirkulation

In den äquatorialen Regionen ist die Sonneneinstrahlung intensiver, was zu vertikalen Luftströmungen führt. Die erwärmte Luft steigt auf und verursacht äquatoriale Stürme. In den Polarregionen führt die niedrige Temperatur zum Absinken kalter Luft und zur Bildung von Hochdruckgebieten. Der Transport erfolgt durch drei Zelltypen: die Hadley-, Ferrel- und polare Zelle.

Effiziente Nutzung von Energie – Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

KWK kombiniert die Erzeugung von zwei nützlichen Energieformen aus einer einzigen Energiequelle. Maßnahmen zur Effizienzsteigerung (bis zu 90%) umfassen die Verbesserung der elektrischen Effizienz des Gesamtsystems (33%). Es ist vorteilhafter, finanzielle Unterstützung für Verbraucher zu nutzen, um energieeffizientere Produkte zu kaufen. Die Bewertung des tatsächlichen Energieverbrauchs berücksichtigt den Preis und die geschätzten jährlichen Energiekosten über die Lebensdauer. Die Bewertung versteckter Energiekosten berücksichtigt die Umweltverschmutzung.

Reduktion des Verbrauchs in verschiedenen Sektoren

Transport (40%), Industrie (32%) und Haushalte (16%). Persönliche Einsparungen können durch die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel, die Überprüfung des Kraftstoffverbrauchs von Autos, passive Solararchitektur, den Kauf von Klasse-A-Lampen, die Installation von Thermostaten und Recycling erzielt werden.

Aluminium

Aluminium ist ein reichlich vorhandenes Metall in der Erdkruste. Seit 1886 wird es kommerziell genutzt. Aufgrund seiner Eigenschaften (leicht, biegsam, korrosionsbeständig und leicht recycelbar) wird es in vielen Produkten eingesetzt.

Gewinnung von Aluminium

1. Bauxit wird mit Natronlauge reduziert, um Natriumaluminat zu gewinnen.
2. Aluminiumoxid wird mit Aluminiumhydroxid und kalzinierter Tonerde gewonnen.
3. Kontinuierliche Elektrolyse mit Gleichstrom. Sauerstoff entsteht an der Anode und Aluminium an der Kathode.

Umweltauswirkungen

Entwaldung, Verlust der Artenvielfalt, erhöhte soziale Ungleichheit (Nord-Süd-Gefälle). Die Aluminiumproduktion ist energieintensiv und erfordert erneuerbare Energiequellen. Erhöhung des Recyclings ist notwendig.