Geoengineering, Teil Zwei: Nebel in der Troposphäre
Liebe Energie Blog Leser,
dieser Artikel – der zweite in der Reihe zum Thema Geoengineering – beschäftigt sich mit einem Verfahren, das der Wolkenimpfung mit Schwefeldioxid (siehe Teil 1: Global Dimming) prinzipiell nicht unähnlich ist, sich im Lösungsansatz allerdings weitaus umweltgerechter zeigt.
In der letzten Woche berichteten wir über die Theorie der künstlichen Wolkenerzeugung von Schwefelsäurewolken zur gezielten Beeinflussung der Sonneneinstrahlung zur Reduzierung der Temperaturen im globalen Mittel.
Teil 2: Nebel in der Troposphäre
So hatte der englische Physiker und Wolkenforscher John Lathan die Idee, das Meerwasser zu nutzen um künstlich Wolken über dem Meer zu erzeugen beziehungsweise natürliche Wolkengebilde mit zusätzlichem Wasserdampf aus dem Meer derart zu verdichten, das die Wolkenstruktur dichter wird. Die Wolken sollen dadurch weißer und gleichzeitig undurchlässiger werden, was wiederum die Reflexion von Sonneneinstrahlung erhöhen soll.
Stephen Salter, Professor für Maschinenbau in Edinburgh schlug daraufhin vor, sogenannte Flettner-Schiffe nach dem Gießkannen-Prinzip einzusetzen: So sollen insgesamt etwa vier Prozent der Weltmeere gleichmäßig mit künstlichen Wolken aus Flettner-Schiffen bedeckt werden.
Das Flettner-Prinzip und der Magnus-Effekt
Anton Flettner, seines Zeichens verdienter Ingenieur um die Erfindung von Antriebstechniken und vor allem Rotoren, erstellte bereits kurze Zeit nach dem zweiten Weltkrieg Baupläne für Schiffe, die sich selbstständig und ohne Motor übers Meer bewegen. Der sogenannte Flettner-Rotor nutzt dabei den Magnus-Effekt:
Dieser beschreibt das Phänomen, dass ein aufrechter schraubenähnlicher Zylinder bei Gegenwind durch das Zusammenspiel aus Druck und Sogkräften an Vortrieb gewinnt. Vereinfacht gesagt wird der Antrieb vom Wind in Bewegung gesetzt, woraufhin sich der Rotor regelrecht gegen den Wind, quer zur Strömung schraubt.
Verdunstung und Verdichtung
Die Idee der Wissenschaftler ist dabei recht einleuchtend, nutzen sie schließlich die natürlichen Bewegungen der Atmosphäre: Bei der Verdunstung von Meerwasser steigen die Wassertröpfchen auf und verdichten sich nach und nach zu Wolken.
Bei der Verdunstung von Salzwasser kommt ein weiteres Phänomen hinzu, namentlich die Ausfällung von Salzkristallen. Denn sobald die salzinduzierten, sprich: salzhaltigen Wassertröpchen zwischen 300 und 350 Metern aufsteigen, verdichten sich die Wassermoleküle auf etwa ein Achtel des Volumens, wobei das enthaltene Salz in Form von Kristallen ausfällt, die wiederum wie natürliche Gefrierkeime für die Kondensation von Wasserdampf zu Mikrotröpfchen wirken.
Durch die Verdichtung um das Achtfache finden so pro Flächeneinheit acht mal so viele Mikrotröpfchen Platz, was insgesamt etwa doppelt so viel Oberfläche ergibt. Analog dazu wird also doppelt so viel an Sonneneinstrahlung reflektiert.
Wolkenerzeugung mit Flettners Hilfe
Salter und Lathan möchten nun unbemannte, satellitengesteuerte Flotten von Flettner-Schiffen nutzen, um gezielt Meerwasser über eine Führungsschraube – die gleichzeitig als Rotor dient – nach oben befördern rund und mit Hilfe von Mikrofeinstsieben aus Silizium zu Nebel zerstäuben. Dabei verdichtet sich der Nebel an natürlichen Gefrierkeimen wie Staubpartikeln und ausgefällten Salzkristallen zu Wolken, die aus besonders kleinen Mikrotröpfchen bestehen und daher besonders gut das Sonnenlicht reflektieren.
Die Kosten
Salter beziffert die benötigten Mittel für 1500 satellitengesteuerte Flettner-Schiffe bei etwa zwei Millionen Dollar pro Stück auf rund drei Milliarden Dollar. Angesichts der phantastischen Umsätze, die weltweit durch die Industrie erwirtschaftet werden, der Mengen an gehandelten CO2-Zertifikaten und vor allem der Kosten und Risiken, die mit vergleichbaren Methoden – etwa dem Einsatz von Schwefeldioxid, in Verbindung stehen, ist der Aufwand aber vermutlich ein sehr geringer.
Der Vorteil gegenüber dem Schwefeldioxid-Prinzip ist dabei einleuchtend: Meerwasser ist weniger schädlich als Schwefelsäure und das Verfahren findet in einem anderen Bereich der Atmosphäre statt. Während die Troposphäre, die der Erde am nächsten gelegene atmosphärische Luftschicht, ständig in Bewegung ist und eine Vermischung der Luft also sehr schnell passiert, ist die Luft in der Stratosphäre in rund zehn Kilometern Höhe ziemlich ruhig; die künstlichen Schwefelsäurewolken könnten also unter Umständen für lange Zeit vorhanden sein, während die künstliche Wolkenerzeugung über die Salter-Methode schnell und problemlos abgesetzt werden kann – und kurzfristig in Form von regulärem Regen herunterkommt.
Interessanterweise war bisher nur der Discovery Channel bereit, ein Test-Modell des Flettner-Schiffs, die Entwicklung des technisch hochfiligranen Siliziumwavers zur Zerstäubung des Meerwassers sowie eine entsprechende Feldstudie zu finanzieren. Im Rahmen einer Dokumentar-Reihe über Geoengineering wollte man so offenbar möglichst authentische Bilder und konkrete, valide Forschungs-Ergebnisse erreichen.
Kritik am Salter-Lathan-Verfahren
Wie auch im Zusammenhang mit der Erzeugung künstlicher Schwefelsäurewölken oder der Wolkenimpfung mit anderen Chemikalien mahnen Kritiker an, dass man das Wetter nicht derart umfassend manipulieren sollte, ohne die direkten und indirekten Konsequenzen abschätzen zu können; insgesamt vier Prozent des Himmels über den Weltmeeren nach dem Gießkannen-Prinzip gleichmäßig mit künstlichen Wolken zu überziehen, könnte unkalkulierbare Folgen für die natürlichen Abläufe des globalen Wetters zur Folge haben.
Direkte Auswirkungen sind aber teilweise schon abzusehen: So erwarten Kritiker, dass durch die gezielte Verdunstung von Meerwasser im großen Maßstab die Temperatur regional so stark absinken wird, dass die natürliche Verdunstung entsprechend geringer ausfällt. Außerdem hat die Wolkenforschung gezeigt, dass Wolken aus kleinen Tropfen weniger Regen abgeben: Denn Regen entsteht erst, wenn die Kondensation der Mikrotröpfchen an Gefrierkeimen in den Wolken so weit fortgeschritten ist, bis eine kritische Masse erreicht wird, die Tröpfchen zu schwer werden und in Form von Niederschlag herunterkommen.
Liebe Leser, ich hoffe Ihnen hat der Artikel gefallen. Zur Zeit dreht sich in den Medien alles um das Thema Ölpest. Mehr dazu finden Sie unter “Aktuelle News” in der Kategorieübersicht.
Quellen:
Spektrum der Wissenschaft, Dossier 1/10: Erde 3.0 (2010), S. 38-47
Flettner-Rotor als Schiffsantrieb
http://schiffe-boote-seefahrt.suite101.de/article.cfm/der-flettner-rotor-als-schiffsantrieb
Neue Versuche mit Flettner-Prinzipien
http://www.uni-flensburg.de/uploads/media/solar-flettner-proa.pdf
Bundesverband WindEnergie: Windantrieb für Handelsschiffe
http://www.windschiffe.de/typ5.html
Autor: Timo Essner am 19. Mrz 2010 01:36, Rubrik: Geoengineering,
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[...] oder Meerwasser (siehe Teil 2: Nebel in der Troposphäre), wird der Eingriff in die natürlichen Abläufe in diesem Fall aus der Biosphäre des Planeten [...]
[...] So baute ein Projektteam der Universität Flensburg bereits in den Jahren 2004 und 2005 ein so genanntes „regenerativ angetriebenes Wasserfahrzeug“ als Prototypen. Studenten des Instituts für Physik und Chemie und ihre Didaktik realisierten dabei das SOLKAT-Projekt von Prof. Dr. Fiesser, der bereits 1990 ein Testmodell mit Flettner-Rotor erfolgreich entwickeln konnte. Bei dem Flettner-Antrieb handelt es sich um eine aufrecht stehende Säule, die im Gegenwind den Sogeeffekt des Windstroms um die Säule herum für den Antrieb nutzt. Bildlich gesprochen schraubt sich die Säule gegen den Wind voran; man spricht dabei vom Magnus-Effekt. Das Prinzip des Flettner-Rotors hatten wir an früherer Stelle bereits behandelt (Flettner-Prinzip und der Magnus-Effekt). [...]