# Grenzen des Wachstums/Umrechnungen

Die Berechnung der Grenzen des Wachstums erfordert zahlreiche Umrechnungen zwischen äquivalenten oder nahezu äquivalenten Mengen an Landfläche, Energie, Emissionen und anderen Größen. Auf dieser Seite sind verschiedene Größen zusammengestellt, die bei diesen Umrechnungen nützlich sind. Diese wurden aus einer Vielzahl von Quellen zusammengetragen (die am Ende dieser Seite zitiert und aufgelistet werden). Wo zuverlässige Quellen eine Bandbreite von Werten liefern, wird diese oft dargestellt, und der bevorzugte Wert, der für die Berechnungen im Kurs verwendet wird, ist angegeben. In diesem Kurs wird das Internationales Einheitensystem (SI) bevorzugt.

### Landfläche

Die folgenden Flächenäquivalenzen sind hilfreich bei der Umrechnung verschiedener Flächenmaße. Diese können leicht von Wolfram|Alpha.
| Square Mile | Square Kilometer | Hectare | Acre |
| 1 | 2.59 | 259 | 640 |
| .3861 | 1 | 100 | 247.1 |
| .003861 | .01 | 1 | 2.471 |
| .001563 | .004047 | .4047 | 1 |

### Zeit

| 1 Jahr | 31.536.000 Sekunden | 525,600 Minuten |
| 1 Monat | 2.628.000 Sekunden | 43,800 Minuten |
| 1 Woch | 604.800 Sekunden | 10,080 Minuten |
| 1 Tag | 86.400 Sekunden | 1,440 Minuten |
| 1 Stunde | 3.600 Sekunden | 60 Minuten |
| 1 Minute | 60 Sekunden | 1 Minute |

### Masse

| Name Einheit | entspricht | alternative Einheit |
| Kilogram | 2,205 | Pound (Gewichtseinheit) |
| Metrische Tonne | 1.000 | Kilogramm |

### Volumen

| Name der Einheit | entspricht | alternative Einheit |
| US Gallon | 3,785 | Liter |
| Oil Barrel | 42 | US Gallons |
| Oil Barrel | 159 | Liter |
| Bushel | 35,24 | Liter |
| Acre foot | 1.233 | Kubikmeter |
| Acre foot | 325.851 | Gallonen |

### Kraft und Energie

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Für das Hinaufrollen eines Felsblocks auf einen Hügel benötigt eine bestimmte Menge an Energie. Kraft ist die Geschwindigkeit, mit der Energie eingesetzt wird. Es erfordert mehr Kraft, den Felsbrocken schneller nach oben zu rollen im Vergleich zu einer langsameren Bewegung nach oben, aber die Energie ist die gleiche, wenn der Felsbrocken unabhängig von der Geschwindigkeit über die gleiche Strecke bewegt wird. Die Äquivalenzen zwischen verschiedenen Leistungs- und Energieeinheiten sind in dieser Tabelle angegeben. Diese können leicht unter WolframAlpha oder Google überprüft werden.
| Name der Einheit | Type | entspricht | alternative Einheit |
| Watt | Power | 1 | Joule pro Sekunde |
| Wattstunde | Energie | 3.600 | Joule |
| Kilowattstunde | Energie | 3.600.000 | Joule |
| Megawattstunde | Energie | 1.000.000 | Wattstunden |
| Kilowattstunde / Tag | Kraft | 41,67 | Watt |
| BTU Britisch Thermal Unit | Energie | 1055 | Joule |
| BTU | Energie | 0.2931 | Wattstunden |
| Therm | Energie | 100.000 | BTU |
| Therm | Energie | 105.500.000 | Joule |
| Therm | Energie | 29,3 | Kilowatt-hour |
| Therm | Energie | 3.3454 | Wattjahre |
| Kalorie | Energie | 4,184 | Joule |
| Kcal (Nahrung) | Energie | 4184 | Joule |
| TOE (Ton of Oil Equivalent) | Energie | 41,868 | GJ |
| TOE (Ton of Oil Equivalent) | Energie | 11.630 | Kilowattstunden |
| TOE (Ton of Oil Equivalent) | Energie | 10 million | Kilokalorien |
| TOE (Ton of Oil Equivalent) | Energie | 39,68 Millionen | BTU |
| PS Pferdestärke | Kraft | 745,7 | Watt |
| Foot-pounds | Energie | 1,356 | Joule |
| Foot-pounds per Second | Kraft | 1,356 | Watt |

### Nahrung und Ernährung

Die Food and Agricultural Organization (FAO) der Vereinten Nationen verwendet den Minimum Dietary Energy Requirement, der in kcal/Person/Tag gemessen wird, um die Prävalenz der Unterernährung zu schätzen. Der Nahrungsenergiebedarf unterscheidet sich je nach Geschlecht und Alter sowie nach dem Grad der körperlichen Aktivität. Dementsprechend variiert der Mindestenergiebedarf für die Ernährung, die Energiemenge, die für leichte körperliche Betätigung benötigt wird, und das akzeptable Mindestgewicht bei erreichter Körpergröße von Land zu Land und von Jahr zu Jahr je nach Geschlecht und Altersstruktur der Bevölkerung.
Eine Auflistung der MDER nach Ländern ist als Tabellenkalkulation bei der FAO Food Security Statistics Division erhältlich.
Diese weisen die folgenden statistischen Merkmale für die Jahre 2004-2006 auf:
| Statistik | kcal/Person/Tag |
| Maximum | 1990 |
| Minimum | 1680 |
| Median | 1820 |
| Mean | 1825 |
Da der MDER als eine einzige Gesamtzahl von kcal/Person/Tag ausgedrückt wird, berücksichtigt er weder die Unterschiede in der Verteilung der Nahrungsmittel auf die einzelnen Personen noch die verschiedenen Anforderungen an Fett, Eiweiß und spezifische Nährstoffe. Daher folgt die FAO bei der Schätzung der Zahl der unterernährten Menschen einer sorgfältig entwickelten statistischen Methodology For The Measurement Of Food Deprivation.

#### Wasser für Lebensmittel

Der Anbau von Nahrungsmitteln erfordert erhebliche Mengen an Süßwasser. Die Wassermenge, die für den Anbau der einzelnen Lebensmittelarten benötigt wird - "Tropfen pro Pflanze" - variiert erheblich. Die folgende Tabelle zeigt die durchschnittliche Wassermenge, die benötigt wird, um 1 Kilogramm Lebensmittel zu produzieren (Zahlen von 2004), zusammen mit dem Kalorienäquivalent der einzelnen Lebensmittel.
| Nahrungstyp | Liter / kg !! Dietary calories / kilogram !! Liters / Calorie !! Calories / 1,000 Liters |
| Fleisch | 15.500 | 2.356 | 6,58 | 152 |
| Käse | 5.000 | 2.923 | 1,71 | 585 |
| Hirse | 5.000 | 1.190 | 4,20 | 238 |
| Ziege | 4.043 | 1.430 | 2,83 | 354 |
| Geflügel | 3,918 | 2,113 | 1.85 | 539 |
| Reis (geschält) | 2.975 | 1.274 | 2,34 | 428 |
| Sorghum | 2.853 | 3.390 | 0,84 | 1.188 |
| Weizen | 1.300 | 3.112 | 0,42 | 2.394 |
| Kartoffel | 625 | 1.265 | 0,49 | 2.024 |
Wenn eine Person 2.000 Kalorien pro Tag benötigt, um ihren Mindestnahrungsbedarf zu decken, dann benötigt die Nahrung, die sie jeden Tag zu sich nimmt, 840 Liter Wasser, um zu wachsen, wenn sie nur Weizen isst, und 13.160 Liter, wenn sie nur Rindfleisch isst.

### Kohlendioxidemissions

Die Verbrennung von fossilen Brennstoffen emittiert Kohlenstoffverbindungen in die Atmosphäre in Form von Kohlendioxid (CO$_2$). Dieser Beitrag ein wesentlicher Beitrag zur Gesamtkonzentration von Kohlendioxid in der Erdatmosphäre, den man abschätzen muss. Ein Gramm Kohlenstoff ist 3,67 (44/12) Gramm von CO$_2$ enthalten.

#### Benzin

Benzin emittiert ebenfalls CO$_2$, wenn es verbrannt wird. Dies geschieht zu einem großen Anteil als Automobilkraftstoff. Die Gesamtmenge von Kohlendioxid, die pro Gallone Motorenbezin verbrannt wird entspricht 8,92×10$^{-3}$ metrischen Tonne. This is equivalent to 8.92 Kg / Gallon. Siehe auch: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/refs.html
Ein Automobil, das 20 Meilen (Miles per Gallon - mpg) pro Gallone Benzin fahren kann, emitiert 8,93/20 = 0.4465 Kg CO$_2$ / Meile
Im Jahr 2007 wurde in den USA für das gewichtete Mittel über Standard-Pkw und leichten Lkw kombiniert ein Fahrleistung 20.4 Meilen pro Gallon ermittel. Ein durchschnittliches Fahrzeug in den USA fuhr 2007 ungefähr 11.720 Meilen pro Jahr.

#### Aufgaben

* Berechnen Sie die durchschnittliche Kilometerleistung von Pkw in Deutschland zusammen mit der Gesamtemission an CO$^2$!
* Welche Anteil hat der LKW-Verkehr an der Gesamtemission an CO$^2$?

#### Gas

Gas emittiert 0,005 metrische Tonne CO$_2$ / w:de:Therm/Therm wenn es verbrannt wird. Siehe auch: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/refs.html
Dies ist äquivalent zu:
* 5 Kg / w:de:Therm/Therm und
* 170 g / Kwh
Bitte beachten Sie, dass die Emission von unverbranntem natürlichem Gas in der Atmosphäre ein 21-fach höheren Einfluss besitzt.

#### Heizöl

Gebäude werden oft mit Heizöl geheizt. Bezogen auf die EPA emittiert Heizöl 429,61 kg CO$_2$ / Barrel, was äquivalent zu 10,23 kg CO$_2$ / Gallon bzw. 2,70 kg CO$_2$ / Liter entspricht.

#### Rohöl

Rohöl ist die Basis für Herstellung Erdölprodukte in Raffenerien. Bei der Nutzung wird es typischerweise verbrannt. Es emittiert 0,43 metrische Tonne CO$_2$ / Barrel. Siehe: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/refs.html
Dies ist äquivalent zu 2.7 kg CO$_2$ / Liter

#### Electrische Energie

Electrische Energie is generated in many ways, but primarily by burning fossil fuels. The quantity of CO$_2$ emitted as electricity is generated is listed below. The amount depends on the fuel used and the efficiency of the generating equipment. Because different regions include various types of electric power generation systems, the emissions factors vary by region.
* 6.91 x 10$^{-4}$ metric tons CO$_2$ / kWh as an overall average for the US. See: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-resources/refs.html
** Equivalent to: .691 kg CO$_2$ / kWh
** Equivalent to: 1.52 pounds CO$_2$ / kWh
** Equivalent to: 1,520 pounds CO$_2$ / MWh
* From Coal fired power plants: .96 kg CO$_2$ / kWh See: http://www.wolframalpha.com/input/?i=carbon+footprint
* From Natural Gas fired power plants: .6 kg CO$_2$ / kWh See: http://www.wolframalpha.com/input/?i=carbon+footprint
* From petroleum fired power plants: .9 kg CO$_2$ / kWh See: http://www.wolframalpha.com/input/?i=carbon+footprint
These factors vary by location.
* See, for example: http://www.epa.gov/cleanenergy/documents/egridzips/eGRID2010V1_0_year07_SummaryTables.pdf
* and: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/cI/page_335.shtml
* and: http://tonto.eia.doe.gov/FTPROOT/environment/e-supdoc-u.pdf
The book Our Choice, provides these somewhat different figures for the carbon footprints of electricity sources in Grams of CO$_2$ per Kilowatt-Hour:
| Electricity Source | Grams CO$_2$ Per Kilowatt-Hour |
| Solar Thermal | 13 |
| Wind | 15 |
| Geothermal | 38 |
| Photovoltaic Solar | 39 |
| Nuclear | 66 |
| Natural Gas | 469 |
| Coal | 974 |

#### Various Petroleum Products

From: http://www.defra.gov.uk/environment/business/reporting/pdf/101006-guidelines-ghg-conversion-factors.xls
| Fuel Type | kg CO$_2$ per kWh (HHV) | kg CO$_2$ per kWh (LHV) |
| Aviation Spirit | 0.23762 | 0.25012 |
| Aviation Turbine Fuel | 0.24555 | 0.25847 |
| Burning Oil | 0.24564 | 0.25857 |
| CNG | 0.18485 | 0.20515 |
| Coal (industrial) | 0.31659 | 0.33325 |
| Coal (electricity generation) | 0.31907 | 0.33587 |
| Coal (domestic) | 0.29582 | 0.31139 |
| Coking Coal | 0.32979 | 0.34715 |
| Diesel | 0.25011 | 0.26607 |
| Fuel Oil | 0.26475 | 0.28164 |
| Gas Oil | 0.25214 | 0.26823 |
| LNG | 0.18485 | 0.20515 |
| LPG | 0.21419 | 0.22999 |
| Lubricants | 0.26190 | 0.27862 |
| Naphtha | 0.23654 | 0.24899 |
| Natural Gas | 0.18485 | 0.20515 |
| Other Petroleum Gas | 0.20568 | 0.22357 |
| Petrol | 0.23965 | 0.25227 |
| Petroleum Coke | 0.32152 | 0.33845 |
| Refinery Miscellaneous | 0.24512 | 0.25802 |
Gross Calorific Value or higher heating value (HHV) is the Calorific Value under laboratory conditions. Net Calorific Value or lower heating value (LHV) is the useful calorific value in typical real world conditions (e.g. boiler plant). The difference is essentially the latent heat of the water vapor produced (which can be recovered in laboratory conditions).

### Converting Kwh / Day to Tonne CO$_2$ / Year

Many ecological footprint-oriented calculations are expressed in Tonnes CO$_2$ / year. How can we convert from Kilowatt-hour / Day to this measure?
First consider Electric power generation, which is high in emissions per Kilowatt-hour.
0.691 kg CO$_2$ / Kilowatt-hour ×
365 days / year =
252.215 kg CO$_2$ / Year = 0.252 Tonne CO$_2$ / year
Then consider Natural Gas heating, which is relatively low in emissions per Kilowatt-hour.
0.17 kg CO$_2$ / Kilowatt-hour ×
365 days / year =
62.05 kg CO$_2$ / Year = 0.062 Tonne CO$_2$ / year
Blending these two calculations to represent a mix of usage gives the very approximate equivalence of 10 Kilowatt-hour / day ≈ 1 Tonne CO$_2$ / year. Equivalently, 400 watts ≈ 1 Tonne CO$_2$ / year.

### Carbon Capture

Carbon can be removed from the atmosphere and stored by various biological systems. These are characterized below:

#### Forests and Crop Lands

The average carbon density of U.S. forests in 2008 was estimated by the EPA at 73 metric tons per hectare, or 29.55 metric tons per acre. This is equivalent to 108.35 metric tons CO$_2$ per acre, or 267.73 metric tons CO$_2$ per hectare.
The carbon content of cropland is calculated by the EPA to be 5.0 metric tons of carbon per hectare, or 2.02 metric tons per acre. This is equivalent to 7.40 metric tons CO$_2$ per acre or 18.28 metric tons CO$_2$ per hectare.
Reforesting by converting cropland to forest increases carbon capture capacity by (29.55 – 2.02) 27.53 metric tons per acre. This is 100.94 Metric Tons CO$_2$ / acre, or 249.42 metric tons CO$_2$ per hectare.
Deforestation, converting forest to cropland decreases carbon capture by (29.55 – 2.02) 27.53 metric tons per acre. This is 100.94 Metric Tons CO$_2$ / acre, or 249.42 metric tons CO$_2$ per hectare.
Deforestation, converting forest to unplanted land decreases carbon capture by 29.55 metric tons per acre. This is 108.35 Metric Tons CO$_2$ / acre, or 249.42 metric tons CO$_2$ per hectare.

## Resources

* The US Government Environmental Protection Agency, Clean Energy Calculations and References
* Sustainable Energy - without the hot air Quick reference
* The quick-reference list of conversion factors used by the Bioenergy Feedstock Development Programs at Oak Ridge National Laboratory.
* U.S. energy Information Administration, Energy Kids Energy Calculators.
* NIST Guide to the SI, Factors for units listed by kind of quantity or field of science
* Niklas Höhne, Dian Phylipsen, Sara Moltmann: Factors underpinning future action, 2007 update. 2007, [ ] (Vorlage:Cite book/URL [abgerufen am -09-]). Fehler in Vorlage:Literatur – *** Ungültig: 'Abruf'=-09-Vorlage:Cite book/URL Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'year' hat ungültigen Wert. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'access-date' bzw. 'accessdate' hat ungültigen Wert. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'archivedate' bzw. 'archive-date' hat ungültigen Wert. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'archive-date' bzw. 'archivedate' wurde angegeben, aber 'archive-url' bzw. 'archiveurl' fehlt. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'chapterurl' wurde angegeben, aber der Parameter 'chapter' fehlt. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'format' wurde angegeben, aber der Parameter 'url' fehlt. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Der Parameter 'access-date' oder 'archive-url' wurde angegeben, aber der Parameter 'url' oder 'chapter-url' fehlt. Fehler beim Aufruf der Vorlage:Cite book: Parameter 'others' (bzw. Alias) ist eingebunden aber 'vauthors' oder 'last' (bzw. Alias) fehlt.

## Quellennachweise

* ↑ Maggie Black, Jannet King (2009) The Atlas of Water: Mapping the World's Most Critical Resource Publisher: University of California Press - lSBN: 978-0520259348 S. 57 ff.
* ↑ Wolfram|Alpha knowledgebase, 2011.