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Der Wirkungsgrad des menschlichen Körpers

Spricht man vom Wirkungsgrad, so geht es meist um den Vergleich von Benzin-, Diesel- oder Elektroautos. Doch heute möchten wir einmal den Wirkungsgrad unseres menschlichen Körpers genauer unter die Lupe nehmen.

Der Wirkungsgrad des Menschen

„Der Wirkungsgrad beschreibt die Effizienz einer technischen Einrichtung oder Anlage als Verhältniszahl der Dimension Zahl oder Prozentsatz, und zwar in der Regel das Verhältnis der Nutzenergie E_\mathrm{ab} zur zugeführten Energie E_\mathrm{zu}.“ – (https://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad)

So hat die menschliche Muskulatur, je nach Art der Bewegung bzw. im Ruhezustand, einen Wirkungsgrad von 0-30 % bei der Umwandlung von chemischer in mechanische Energie. Die restlichen 70-100 % werden für Wärme oder Zellerhaltung bzw. -erneuerung sowie für andere Prozesse benötigt.

Vergleichen wir den menschlichen Körper beispielsweise mit einem Wasserkraftwerk, das einen Wirkungsgrad von 80-90 % bei der Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie hat, so wird schnell klar, dass unser Körper nicht gerade die effizienteste „Maschine“ ist.

Die Energie, die für alle unsere lebenswichtigen Prozesse und darüber hinaus, für körperliche, wie auch geistige Arbeit benötigt wird, ist also enorm. Doch wie sieht der Energieverbrauch anderer Fortbewegungsarten aus?

Welche Art der Fortbewegung ist die effizienteste?

Benzin, Diesel oder doch Elektroauto? Ehrlich gesagt: Am besten wäre es, wir wären alle Pinguine, denn dann würden wir beim Schwimmen umgerechnet gerade einmal 1 Liter Benzin auf 1.500 km benötigen! 😂

Vergleichen wir beispielsweise den schwimmenden Pinguin mit einen Opel Corsa mit Benzin-*, Diesel-** oder Elektroantrieb*** und den Menschen beim Fahrradfahren, Laufen und Schwimmen, so wird der Pinguin, aufgrund seines stromlinienförmigen Körpers, auf jeden Fall das Rennen um die effizienteste Art der Fortbewegung gewinnen.

*Opel Corsa F – Benzin (100 PS)
**Opel Corsa F – Diesel (102 PS)
***Opel Corsa-e (136 PS)

Der Opel Corsa mit Benzinantrieb benötigt auf 100 km ca. 4,2–4,3 Liter (https://de.wikipedia.org/wiki/Opel_Corsa_F). Würde man von einem Verbrauch von 4,2 Liter auf 100 km ausgehen, so würde das Auto auf 1 km 0,042 Liter Benzin verbrauchen. Der Energieinhalt von einem Liter Benzin entspricht ca. 8,4 kWh. Dies würde in unserem 0,042 Liter Beispiel 0,3528 kWh entsprechen.

Der Opel Corsa mit Dieselantrieb benötigt auf 100 km ca. 3,2–3,3 Liter (https://de.wikipedia.org/wiki/Opel_Corsa_F). Würde man von einem Verbrauch von 3,2 Liter auf 100 km ausgehen, so würde das Auto auf 1 km 0,032 Liter Diesel verbrauchen. Der Energieinhalt von einem Liter Diesel entspricht ca. 9,8 kWh. Dies würde in unserem 0,032 Liter Beispiel 0,3136 kWh entsprechen.

Der Opel Corsa-e benötigt auf 100 km ca. 17 kWh (https://de.wikipedia.org/wiki/Opel_Corsa_F). Das Auto würde also auf 1 km 0,17 kWh verbrauchen.

Der menschliche Körper (durchschnittliche Person mit 70 kg) benötigt beim Fahrradfahren (10 km/h) 24 kcal auf 1 km. (= 0,0278933 kWh)*

Beim Laufen (durchschnittliche Person mit 70 kg, 9 km/h) hingegen 73 kcal auf 1 km. (= 0,0848422 kWh)*

beim Schwimmen (durchschnittliche Person mit 70 kg, 1,5 km/h) 183 kcal auf 1 km. (= 0,212687 kWh)*

Ein Pinguin benötigt aufgrund seiner Körperform nur etwa 0,0056 kWh um 1 km zu schwimmen.**

*http://www.herz.at/meinlebensstil/Lifestyle/Tabelle_Kalorienverbrauch_bei_koerperlicher_Taetigkeit.htm
**Energiesparwunder Pinguin – https://www.planet-wissen.de/natur/forschung/bionik/pwieenergiesparwunderpinguin100.html

Vergleichen wir all diese Arten der Fortbewegung, so macht der Pinguin klar das Rennen um den 1. Platz.

PlatzierungArt der FortbewegungVerbrauch
auf 1 km in kWh
Verbrauch
auf 1 km in kcal
1.Pinguin beim Schwimmen0,0056 kWh4,8 kcal
2.Mensch beim Fahrradfahren0,0279 kWh24,0 kcal
3.Mensch beim Laufen0,0848 kWh73,0 kcal
4.Opel Corsa-e0,1700 kWh146,2 kcal
5.Mensch beim Schwimmen0,2127 kWh183,0 kcal
6.Opel Corsa mit Dieselantrieb0,3136 kWh268,8 kcal
7.Opel Corsa mit Benzinantrieb0,3528 kWh303,4 kcal

Natürlich wäre es am besten, sich mit dem eigenen Körper fortzubewegen (Schwimmen, Laufen, Radfahren, …)! Denn es ist umweltfreundlicher und zugleich gesünder für unseren Körper. 😉

Tierische Produkte und ihr Wirkungsgrad

Auch über den „Wirkungsgrad“ bzw. die Effizienz von Lebensmitteln sollte man sich Gedanken machen!

200 g Rindersteak verursachen beispielsweise 5.340 g CO2. Ein Apfel hingegen nur 20 g.* Tiere müssen Pflanzen fressen, damit wir ihr Fleisch bzw. ihre Milch und Eier essen können. Bei dieser „Umwandlung“ gehen wertvolle Kalorien verloren. Genauer gesagt müssen für 1 kcal Rindfleisch 10 kcal Getreide gefüttert werden.

In der folgenden Tabelle ist der kcal Verbrauch an Getreide für die Produktion von 1 kcal Milch, Fleisch bzw. Eier ersichtlich.**

LebensmittelGetreideverbrauch
1 kcal Rindfleisch10 kcal
1 kcal Milch5 kcal
1 kcal Hühnerfleisch4 kcal
1 kcal Eier4 kcal
1 kcal Schweinefleisch3 kcal

Die Produktion tierischer Produkte ist also sehr ressourcenaufwendig. Bedenken wir, dass in ärmeren Ländern viele Menschen an Hunger leiden, so wird schnell klar, unsere Nutztiere fressen armen Kindern in Afrika wortwörtlich das Essen weg.

Gerade in der heutigen Zeit ist es nicht mehr notwendig, den Umweg über das Tier zu nehmen. Wir sollten uns also durchaus die Frage stellen, ob es überhaupt noch notwendig ist, tierische Produkte zu kaufen? Du musst aber nicht gleich Vegetarier oder Veganer werden. Alleine die Reduktion von tierischen Produkten bzw. die Wahl von Hühner- bzw. Schweinefleisch anstatt Rindfleisch, kann hier schon einen großen Beitrag leisten und ist zusätzlich förderlich für deine Gesundheit!

*https://www.global2000.at/fleischkonsum-österreich
**https://www.land-oberoesterreich.gv.at/Mediendateien/LK/PK_LR_Anschober_1.12.2014_Internet.pdf

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Kommentare.

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    Moin Ella! 😀
    Ein sehr interessanter Beitrag über die Energie-Effizienz unseres Körpers im Vergleich zu Pinguinen, Rindern, Autos und Maschinen.
    Der Wirkungsgrad zwischen Lebewesen und Maschinen lässt sich überhaupt nicht vergleichen, da Lebewesen, wie du es richtig angemerkt hast, einen hohen Anteil der aufgenommenen „Brennstoffe“ nicht nur zum Betrieb der „Anlage“ (= Herz, Lunge, Gehirn, Magen, Darm, Bewegungsmuskulatur, usw) sondern auch zum Wachstum und Erhaltung des Lebens aufwenden. Dieser Energieaufwand fällt bei Fahrzeugen und Maschinen natürlich weg.

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    Bei deinem Vergleich zu den Pinguinen sieht man sehr schön, wie Tiere an ihre Lebensräume angepasst sind. Grad Pinguine sind da ein Extrembeispiel. Sie sind hervorragend an das Leben im arktischen Klima und die Jagd im Wasser angepasst, sonst hätten sie sich bei der Evolution auch nicht durchsetzen können.
    Ihr Körper muss bei den extremen Außentemperaturen sehr sparsam mit der aufgenommenen Energie umgehen, um die Körpertemperatur halten zu können. Auch sind sie durch ihren stromlinienförmigen Körper exzellente Schwimmer, die mit einem Mindestmaß an Energie bei der Jagd auskommen.
    Somit lässt sich ein Pinguin sehr schlecht mit einem Menschen und noch viel schlechter mit einer Kuh vergleichen, da sie einerseits in ganz anderen Klimazonen leben in denen ihnen viel mehr Energie zur Erhaltung der Lebensfunktionen zur Verfügung steht.

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    Zum Abschluss noch ein paar Worte zum Thema Rinderhaltung…
    –> Genauer gesagt müssen für 1 kcal Rindfleisch 10 kcal Getreide gefüttert werden. https://www.deutschlandfunkkultur.de/klimagas-nicht-nur-rinder-sind-methanschleudern.993.de.html?dram:article_id=384299
    und einen lehrreichen Beitrag zum Thema Methan –> https://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Methan_(einfach)

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    Sehr guter Beitrag!