Erneuerbare Energien - eine physikalische Betrachtung

Der Begriff "erneuerbare Energien" wird in der Literatur sehr unterschiedlich definiert und mitunter werden nicht alle relevanten physikalischen Parameter berücksichtigt. Wir schlagen eine Definition vor, die auf physikalischen Fließgleichgewichten basiert. In den Energiereservoiren Kohle/Öl/Gas und Kernenergie ist die nutzbare Energie "gespeichert". Die Lebenszeiten dieser Energievorräte sind vom Verbrauch abhängig und können beschrieben werden mit: Verfügbare Energie = ΔtLebensdauer * (Abstrom - Zustrom). Bei Kohle/Öl/Gas und Uran ist die Produktionsrate im Vergleich zu momentaner Verbrauchsrate sehr gering, bzw. nicht vorhanden. Hier herrscht kein Fließgleichgewicht und diese Energiequellen sind nicht-erneuerbar. Die erneuerbaren Energiequellen Solarenergie (demnach auch Wind- und Wasserenergie), Geothermie und Gezeiten haben Lebenszeiten von ΔtLebensdauer = Energieinhalt/Abstrom aus dem Reservoir, die unabhängig von Verbrauchsraten sind, da in diesen Fällen transiente Wärme oder die Strahlungsquelle „angezapft“ werden. Die Menge an verfügbarer Energie ist limitiert, wird aber konstant oder periodisch nachgefüllt. Hier ist nicht die Lebensdauer, sondern die Flussdichte (Joule/m2s) entscheidend. Biomasse ist ein Spezialfall der erneuerbaren Energien. Ihre Lebensdauer hängt von der Differenz zwischen Verbrauch und Aufforstung ab und ist vom Menschen kontrollierbar. Bei der Geothermie muss zwischen globalen und lokalen Fall unterschieden werden, da im lokalen Fall bei nicht nachhaltig geführter Geothermie-Anlage kein Fließgleichgewicht herrscht und es keine erneuerbare Energiequelle darstellt

Erneuerbare Energien - eine physikalische Betrachtung

Der Begriff "erneuerbare Energien" wird in der Literatur sehr unterschiedlich definiert und mitunter werden nicht alle relevanten physikalischen Parameter berücksichtigt. Wir schlagen eine Definition vor, die auf physikalischen Fließgleichgewichten basiert. In den Energiereservoiren Kohle/Öl/Gas und Kernenergie ist die nutzbare Energie "gespeichert". Die Lebenszeiten dieser Energievorräte sind vom Verbrauch abhängig und können beschrieben werden mit: Verfügbare Energie = ΔtLebensdauer * (Abstrom - Zustrom). Bei Kohle/Öl/Gas und Uran ist die Produktionsrate im Vergleich zu momentaner Verbrauchsrate sehr gering, bzw. nicht vorhanden. Hier herrscht kein Fließgleichgewicht und diese Energiequellen sind nicht-erneuerbar. Die erneuerbaren Energiequellen Solarenergie (demnach auch Wind- und Wasserenergie), Geothermie und Gezeiten haben Lebenszeiten von ΔtLebensdauer = Energieinhalt/Abstrom aus dem Reservoir, die unabhängig von Verbrauchsraten sind, da in diesen Fällen transiente Wärme oder die Strahlungsquelle „angezapft“ werden. Die Menge an verfügbarer Energie ist limitiert, wird aber konstant oder periodisch nachgefüllt. Hier ist nicht die Lebensdauer, sondern die Flussdichte (Joule/m2s) entscheidend. Biomasse ist ein Spezialfall der erneuerbaren Energien. Ihre Lebensdauer hängt von der Differenz zwischen Verbrauch und Aufforstung ab und ist vom Menschen kontrollierbar. Bei der Geothermie muss zwischen globalen und lokalen Fall unterschieden werden, da im lokalen Fall bei nicht nachhaltig geführter Geothermie-Anlage kein Fließgleichgewicht herrscht und es keine erneuerbare Energiequelle darstellt

Tellurium in Late Permian-Early Triassic Sediments as a Proxy for Siberian Flood Basalt Volcanism

We measured the concentrations of trace elements in Late Permian to Early Triassic sediments from Spitsbergen. High mercury concentrations in sediments from the level of the Permo-Triassic Mass Extinction (PTME) at this location were previously attributed to the emplacement of the Siberian Traps Large Igneous Province and used to link the timing of volcanism with the record of environmental change and extinction in these sediments. We investigated the use of the moderately to highly volatile, siderophile elements Ni, Zn, Cd, Sb, Te, Re, and Tl as proxies for the intensity of Siberian volcanism. These trace elements, like Hg, have high concentrations in volcanic gas compared to crustal rocks. Tellurium is highly enriched at the PTME, and Te/Th ratios increase by a factor of ∼20 across the PTME, similar to the variation in Hg/total organic carbon (TOC) in the same samples. Te/Th and Hg/TOC values imply that Siberian volcanism initiated at the onset of the PTME, coincident with the start of the δ13Corganic excursion and abrupt warming. Based on Te and Hg, most Siberian volcanism occurred between the two phases of the PTME boundary (a period of less than 100 ky), but also continued into the Early Triassic. The duration of Siberian volcanism inferred from Te/Th and Hg/TOC is shorter than that indicated by recent high-precision U-Pb ages of Siberian intrusive and extrusive rocks. Te concentrations and Te/Th ratios in sediments represent a useful new proxy for volcanism, which can be used to link the marine sedimentary record with large volcanic events on land

Origin of S-, A- and I-Type Granites: Petrogenetic Evidence from Whole Rock Th/U Ratio Variations

The origin and evolution of granites remain a matter of debate and several approaches have been made to distinguish between different granite types. Overall, granite classification schemes based on element concentrations and ratios, tectonic settings or the source rocks (I-, A-, S-type) are widely used, but so far, no systematic large-scale study on Th/U ratio variations in granites based on their source or tectonic setting has been carried out, even though these elements show very similar behavior during melting and subsequent processes. We therefore present a compiled study, demonstrating an easy approach to differentiate between S-, A- and I-type granites using Th and U concentrations and ratios measured with a portable gamma ray spectrometer. Th and U concentrations from 472 measurements in S- and I-type granites from the Variscan West-Bohemian Massif, Germany, and 78 measurements from Neoproterozoic A-type Malani granites, India, are evaluated. Our compendium shows significant differences in the average Th/U ratios of A-, I- and S-type granites and thus gives information about the source rock and can be used as an easy classification scheme. Considering all data from the studied A-, I- and S-type granites, Th/U ratios increase with rising Th concentrations. A-type granites have the highest Th/U ratios and high Th concentrations, followed by I-type granites. Th/U ratios in S- to I-type granites are lower than in A-type and I-type granites, but higher than in S-type granites. The variation of Th/U ratios in all three types of granite cannot be explained by fractional crystallization of monazite, zircon and other Th and U bearing minerals alone, but are mainly due to source heterogeneities and uranium mobilization processes

Volcanic origin of the mercury anomalies at the Cretaceous-Paleogene transition of Bidart, France

The timing and mechanisms of the climatic and environmental perturbations induced by the emplacement of the Deccan Traps large igneous province (India) and their contribution to the Cretaceous-Paleogene (K-Pg) mass extinction are still debated. In many marine sediment archives, mercury (Hg) enrichments straddling the K-Pg boundary have been interpreted as the signature of Deccan Traps volcanism, but Hg may also have been derived from the Chicxulub (Mexico) impact. We investigated the Hg isotope composition, as well as the behavior of iridium (Ir) and other trace elements, in K-Pg sediments from the Bidart section in southwest France. Above the K-Pg boundary, Ir content gradually decreases to background values in the Danian carbonates, which is interpreted to indicate the erosion and redistribution of Ir-rich fallouts. No significant enrichment in Ir and W, or Zn and Cu, is observed just below the K-Pg boundary, excluding the hypothesis of downward remobilization of Hg from the boundary clay layer. Positive Δ199Hg and slightly negative values in the upper Maastrichtian and lower part of the early Danian are consistent with the signature of sediments supplied by atmospheric Hg2+ deposition and volcanic emissions. Up section, large shifts to strongly negative mass-dependent fractionation values (δ202Hg) result from the remobilization of Hg formerly sourced by the impactor or by a mixture of different sources including biomass burning, volcanic eruption, and asteroid impact, requiring further investigation. Our results provide additional support for the interpretation that the largest eruptions of the Deccan Traps began just before, and encompassed, the K-Pg boundary and therefore may have contributed to the K-Pg mass extinction. © 2021 The Author

Minor and trace elements in sediment sampled across the Permian-Triassic boundary exposed at Festningen, Spitzbergen

The data table lists the concentrations of 44 minor and trace elements in 124 samples of sediment, collected approximately every few centimeters in a continuous profile across the Permian-Triassic boundary exposed at Festningen, Spitzbergen. The age of these sediments is approximately 251 Ma, and the period of time represented within the sediment profile is about 1 million years. Trace element concentrations in untreated bulk sediment samples were measured using quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry. The purpose of the study was to investigate how trace element concentrations of sediments change across the Late Permian Extinction and the Permian – Triassic Boundary, and to evaluate trace element concentrations as a proxy for massive volcanism in Siberia at that time