Fluxo de energia
Fluxo de energia é o processo de transferência de energia física entre diferentes sistemas técnicos ou naturais. Em tecnologia de energia, também se fala em transmissão de energia . A força de um fluxo de energia é uma conquista .
Fluxo de energia ecológica e técnica
Em ecologia , o fluxo de energia indica a transferência de energia e a conversão da energia irradiada de energia solar (ou de energia química existente) no ecossistema através da biomassa dos produtores primários e a subsequente cadeia alimentar (consumidor e destrutiva cadeia ). O fluxo de energia, como a força física , é medido como energia por período de tempo . Portanto, tem, por exemplo, uma das seguintes unidades , cujos símbolos de unidade não devem ser escritos entre colchetes ( DIN 1313 ):
- W (= watt ),
- J / s (= joules por segundo, 1 J / s = 1 W),
- J / d (= joules por dia),
- HP ( potência da unidade de engenharia tradicional , 1 HP = 735,5 W)
No setor de energia, outras unidades são utilizadas, por ex. B.
- kWh / d (= quilowatt-hora por dia) ou
- tSKE / a (= toneladas de unidades de carvão duro por ano)
Se o fluxo de energia não é dado para um indivíduo, uma população ou um sistema técnico, mas para uma fonte de energia distribuída (por exemplo, na produção primária de um campo de milho, na tecnologia na conversão de energia de um coletor solar), então se dá um relacionado à área. Ligar, por ex. B.
- J / (m 2 × d) (= joules por metro quadrado e dia) ou
- W / m 2 (= watts por metro quadrado).
Em tecnologia , o fluxo de energia pode ser descrito nas mesmas unidades que na ecologia (ver diagrama de fluxo de energia ), por exemplo, B. o fluxo de energia da força da água ( energia primária como energia potencial da água acumulada) sobre a energia elétrica dela obtida ( energia secundária ou energia ) e o fornecimento à rede de tração para conversão da energia cinética dos trens ( energia final e utilizável ). Com essa transferência de energia , uma grande parte da energia é frequentemente liberada como calor residual , por exemplo, devido a perdas na rede .
Ambos os sistemas de fluxo de energia, tanto o ecológico como o técnico, baseiam-se no princípio da conversão múltipla de energia , que opera com um certo grau de eficiência a cada conversão . Com cada transição de uma forma de energia para outra, a energia térmica é liberada. Na transição de um nível trófico para o próximo (por exemplo, na transição de herbívoros para predadores) no curso de uma cadeia alimentar, os sistemas ecológicos frequentemente mostram eficiências de apenas cerca de 10% ou menos. A eficiência ao mudar ao longo dos fluxos de energia técnica pode ser muito diferente.
No mundo real, os fluxos de energia ecológica e técnica estão parcialmente interligados, por ex. B. quando usar energia hidráulica ou biomassa como energia primária, ou - na direção oposta - quando usar a força de tração de um burro para acionar um sistema de bombeamento de água.
Importância do fluxo de energia ecológica
Fluxos de energia ecológica podem ser criados para indivíduos, para populações, para ecossistemas ou como um ciclo de energia para toda a terra e permitem o cálculo de balanços energéticos completos . Como resultado do fluxo de energia através dos vários níveis tróficos do ecossistema, toda a energia da luz irradiada que pode ser assimilada pela planta verde é finalmente liberada de volta para o meio ambiente na forma de calor em uma forma retardada. Por meio do complexo equipamento de seres vivos com compartimentos e cadeias enzimáticas , cuja atividade pode ser controlada pelo organismo, são realizadas cascatas energéticas que tornam possíveis os diversos processos da vida terrestre e também o princípio da cadeia alimentar através de gradual conversão, armazenamento ou liberação de energia .
Magnitude do fluxo de energia
O fluxo de energia através de um ecossistema florestal da Europa Central é de aproximadamente 1 W / m 2, como a chamada produção primária bruta (ou seja, produção de biomassa sem levar em conta a proporção inalada pelo metabolismo das plantas) .
O fluxo de energia de uma pessoa adulta é da ordem de magnitude de 100-150 W. Isso corresponde a cerca de 3 kWh por dia ou 10 MJ por dia ou 4 GJ por ano. O homem usa essa energia para a soma de todas as suas atividades metabólicas, para a produção de seus tecidos, seus movimentos e trabalho físico, para sua comunicação e produção de calor. O consumo total de energia por pessoa na Europa Central hoje é, no entanto, significativamente (aproximadamente 20-30 vezes) maior, uma vez que a energia na forma de petróleo bruto, madeira, eletricidade, etc. é usada para transporte, aquecimento, produção industrial e outras coisas.
Fluxo de energia e ciclo de material
A energia primária nos ecossistemas não precisa necessariamente vir da energia radiante da luz, mas também pode vir de reações bioquímicas (por exemplo, oxidação de sulfetos ). Isso tem v. uma. um significado em regiões livres de oxigênio da terra (por exemplo, fontes hidrotermais no oceano). Um fluxo funcional de energia nos ecossistemas é a base energética para garantir que eles possam existir com o mundo do seu organismo a longo prazo e que um ciclo ecológico dos materiais seja possível.
Evidência individual
- ↑ Visão geral esquemática do ciclo de energia ( Memento de 7 de julho de 2015 no Internet Archive )