Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 169

den Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre zu reduzieren und Klimaveränderungen zu
verhindern. Diese Eigenschaten besitzen die Pflanzen leider nicht, wie Untersuchungen
gezeigt haben, deren Ergebnisse in Abb. 6.11 gezeigt sind. Mit wachsendem CO -Gehalt
erreicht die Fotosyntheserate einen Sättigungswert, das heißt, die Anzahl der Reaktionen
nach ( 6.21 ) wird konstant. Die Fotosyntheserate wird experimentell bestimmt durch die
Menge des bei der Fotosynthese produzierten Sauerstoffs. Auch eine erhöhte Zufuhr von
Photonen mit der Energie von 1,8 eV führt nicht zu einer Erhöhung der Fotosynthesera-
te, wie ebenfalls in Abb. 6.11 gezeigt ist. Dabei ist sehr interessant, dass der erreichbare
Sättigungswert der Fotosyntheserate davon abhängt, wie die Photonen zugeführt werden:
Ist die Zufuhr kontinuierlich, ist der Sättigungswert klein, erfolgt die Zufuhr aber gepulst,
also in kurzen Intervallen, dann lässt sich der Sättigungswert vergrößern. Dies wird da-
mit erklärt, dass sich bei den komplizierten Reaktionen, die durch ( 6.21 ) nur symbolisiert
werden, auch solche befinden, die nur im Dunklen ohne Licht stattfinden können.
DasMolekül CH O stellt den eigentlichen Speicher für die chemische Energie dar, denn
seine chemische Bindungsenergie beträgt

W Bind = ,eV. (6.23)

Um dieses Molekül aus H OundCO zu bilden, werden x = Photonen mit einer Wel-
lenlänge λ = , μm benötigt. Diesen Photonen entspricht daher eine Exergie 6 von

hc E Photon =

λ =

( ,eV )= ,eV. (6.24)

Damit diese Exergie von den Pflanzen absorbiert werden kann, besitzt das in ihren Blättern
eingelagerte Chlorophyll ausgeprägte Absorptionsbanden in den Wellenlängenbereichen
von 0,65-0,7 μm und von 0,4-0,5 μm, siehe Abb. 6.12 . Im Wellenlängenbereich von 0,5-
0,65 μm wird das Licht von den Blättern fast vollständig reflektiert und deswegen sind die
Blätter grün.
Mithilfe dieser Fakten lassensich die bei der Fotosynthese zu erzielenden Wirkungsgra-
de berechnen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die Fotosynthese überwiegend nicht
im direkten Sonnenlicht, sondern im diffusen Streulicht des Himmels vollzieht, das durch
eine „Lichttemperatur“ von 1100 K gekennzeichnet ist. Nach dem Carnot-Prozess ist der
dabei maximal erreichbare Energiewirkungsgrad

T
T = − = ,,

η Carnot = − (6.25)

während der zur Bildung von CH O berechnete Exergiewirkungsgrad nur

W Bind
E Photon =

,
, =

η E = , (6.26)

6 Licht mit einerfestenWellenlänge besitztkeine „Temperatur“,die Photonenenergie hatdaher einen
Exergiegehalt ε Photon = und lässt sich vollständig in andere Energieformen umwandeln, wie es zum
Beispiel beim Fotoeffekt beobachtet wird.