«Gravitation, Bewegung, Wärme, Licht, Elektrizität und chemische Einwirkung sind ein und dasselbe Objekt in verschiedenen Erscheinungsformen.»

Robert Mayer – Annalen der Chemie und der Pharmacie, 1842 (Das Wort Energie gibt es noch nicht)

Zeitstrahl: Energiegeschichte der Erde

Licht, Strahlungsenergie, Photosynthese, Thermische Energie, Kinetische Energie, Schallwellen, Gravitation, Potentielle Energie, Spann- & Federenergie, Magnetismus, Chemische Energie, Elektrizität, ...

Die Energie im Universums ist konstant. Energie kann weder erschaffen, noch vernichtet werden. Energie kann von einer Form in andere umgewandelt werden. Wir sprechen umgangssprachlich vonVerlust, wenn der erreichte Energiezustand nicht mehr nutzbar gemacht werden kann und von Produktion, wenn dabei die Energie in einen nutzbaren Zustand umgewandelt wird. Im Verlauf der Erdgeschichte und Evolution des Lebens werden immer neue Arten der Energieumwandlung und Speicherung entwickelt. Die wichtigsten bildet dieser Zeitstrahl ab.

Beginn des Universums und Entstehung der Erde:

vor ca. 13,8 Milliarden Jahren: Urknall und Beginn des Universums

Die Elemente entstehen beim Urknall aus dem Nichts. Eine gewaltige Explosion erschafft Raum, Zeit und Materie. Die gesamte Masse muss in diesem Augenblick an einem unendlich kleinen und dichten Punkt von unendlicher Hitze vereint gewesen sein. Diese stark konzentrierte Materie explodiert plötzlich unter gewaltigem Druck und dehnt sich aus.

vor 4,57 Milliarden Jahren: Entstehung Sonne und Erde

Seit dem Urknall werden gigantische Wolken aus Gasen und Staub umhergewirbelt. Die Gase bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und etwas Helium, der Staub aus Eispartikeln und einigen schweren Elementen wie Eisen.

Die Elemente schliessen sich in einer Ur-Galaxie zu einer riesigen Staubwolke zusammen. Diese gigantische Wolke fällt dann aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft in sich zusammen. Dadurch beginnt die Wolke immer schneller zu rotieren. Durch das schnelle Drehen flacht die Wolke ab und es werden enorme Kräfte freigesetzt, die die flache Wolke aufheizen. Der Platz in der Wolke wird immer enger und die Temperatur nimmt zu. Druck und Temperatur steigen im Zentrum der Wolke so stark an, dass die Staubteilchen immer häufiger zusammenstossen. Im Inneren der Wolke herrscht eine Temperatur von etwa 10 Millionen Grad Celsius. Bei dieser enormen Hitze bewegen sich die Wasserstoffatomkerne so schnell, dass sie schmelzen und beim Zusammenstoß miteinander zu Heliumkernen werden. Dieser Vorgang wird Kernreaktion genannt, was nichts anderes bedeutet als Verschmelzung. Die Kernreaktionen führen zur Entstehung von Sonnen um welche sich das restliche Material dreht. Über die Zeit bilden sich weitere Himmelskörper, deren Oberflächen abkühlen und fest werden. Unser Sonnensystem besteht aus acht Planeten und weiteren Himmelskörpern wie deren Monde, sowie Asteroiden und Meteoriten. Eine Sonne aus einem anderen Sonnensystem nennt man Stern. Verschiedene Sonnensysteme bilden Galaxien. Unser Sonnensystem ist Teil der Galaxie Milchstrasse.

Entstehung von Leben auf der Erde:

vor 3,77 Milliarden Jahren

Mikroorganismen und Cyanobakterien: vor 3,77 Milliarden Jahren

Bereits 800 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde besiedelten Mikroben die Erde. Forscher sind in Nordkanada auf Spuren solcher Mikroben gestossen. Es handelt sich um den bislang ältesten Fund von Leben. Die Entdeckung bestätigt die Hypothese, wonach die Entstehung des Lebens durch Mikroorganismen an heissen Quellen am Meeresboden begonnen hat. Dort ernähren sich die Bakterien von Molekülen. Es entwickeln sich Cyanobakterien (Blaualgen), welche sich von dem „Ursuppen-Futter“ unabhängig machen, indem sie ihr grünes Farbpigment Chlorophyll nutzen, um aus Licht, Kohlendioxid und Wasser Zucker herzustellen. Die Fotosynthese ist erfunden. Das Abgas der neuen Grünen: Sauerstoff. Für viele der damaligen Lebewesen eindeutig Verschmutzung. Nach und nach reichern sich die Ozeane und später auch die Erdatmosphäre mit dem neuen Sauerstoff an. Eine Katastrophe für viele Bakterienarten, die nun aussterben.

Entstehung der Pflanzen: vor 500 Millionen Jahren

Aus den überlebenden Mikroben bilden sich teilweise Organismen, die einen Zellkern besitzen (Einzeller). Manchmal entscheiden sich solche Einzeller, ihr Essen nicht zu verdauen, sondern zu nutzen. Es entstehen Mehrzeller. So geschieht es wohl auch mit den Cyanobakterien, die von Fressfeinden einverleibt und fortan von diesen als symbiotischer Energiepartner genutzt werden. Vor 515 Millionen Jahren entstehen Pflanzen, welche nun auch das Land besiedeln können. Alle modernen Pflanzen tragen heute noch die Nachkommen der Cyanobakterien in ihren Zellen. Als Chloroplasten sind sie für die Energielieferung durch Fotosynthese zuständig.

Karbonzeitalter:

vor 358,9 Millionen Jahren bis etwa vor 298,9 Millionen Jahren

...

vor 400 bis 100 Millionen Jahren: Entstehung Erdöl und Erdgas

Erdöl und Erdgas sind die Überreste von kleinen Tieren und Pflanzen, die vor 100 Millionen Jahren im Meer herumgetrieben sind. Wenn dieses sogenannte Plankton abstirbt, sinkt es auf den Meeresboden. Ist das Meer tief genug, gibt es am Boden keinen Sauerstoff – und damit keine Lebewesen, die sich von Plankton ernähren. Das Plankton wird nicht zersetzt. Stattdessen setzt es sich als Faulschlamm auf dem Meeresboden ab. Im Laufe von einigen hunderttausend Jahren wachsen diese Faulschlammschichten an – teilweise mehr als 100 Meter hoch. Später setzen sich dann Sand, Kies und andere Sedimente über dem Faulschlamm ab und verfestigen sich zu Gesteinsschichten. Auch diese werden im Verlauf der Jahrmillionen immer dicker. Dadurch nimmt Druck und Temperatur in der darunter liegenden Faulschlammschicht zu. Dadurch werden chemische Prozesse im Faulschlamm ausgelöst. Die grossen Moleküle, die vor allem aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen, werden aufgebrochen. Übrig bleibt ein Gemisch von vielen verschiedenen kleineren Kohlenwasserstoff-Molekülen. Kleine Kohlenwasserstoff-Moleküle sind bei Normalbedingungen meistens flüssig – sie bilden das Erdöl. Die kleinsten, wie zum Beispiel Methan oder Ethan, sind gasförmig – aus ihnen besteht das Erdgas. Durch Poren kann Öl und Gas im Gestein nach oben aufsteigen. Teilweise erreichen sie die Oberfläche, wo sie sich im Meer bzw. in der Atmosphäre verteilen. Erdöllagerstätten entstehen, wenn die Teilchen unterwegs aufgehalten werden. Dies geschieht bei durchgehend undurchlässigen Gesteinsschichten, wie zum Beispiel Ton oder Salz. Hier wird der Aufstieg von Öl und Gas gestoppt und sie ordnen sich nach ihrer Dichte an: Zuoberst das leichte Erdgas, darunter das Öl, ganz unten Wasser, das ebenfalls mit aufgestiegen ist.

Vor 350 bis 250 Millionen Jahren: Entstehung Steinkohle

Urfarne sowie Siegel- und Schuppenbäume bilden grosse Sumpfwälder. Die optimalen Wachstumsbedingungen für die Pflanzen führen zu einer starken Überproduktion von Biomasse, die sich in Sumpfböden anhäuft. Diese Schichten werden teilweise in regelmäßigen Abständen durch andere Sedimente wie Tone und Sand abgedeckt, wie z. B. durch Flusssedimente. Derartige wiederkehrende, zyklische Sedimentationsbedingungen sind charakteristisch für die Bildung der Steinkohlen und lassen mehrere, übereinander abgelagerte Kohleflöze entstehen. Durch die Sedimentüberdeckung werden die Sumpfböden komprimiert und entwässert und über Jahrmillionen hinweg entsteht Braunkohle, Steinkohle oder sogar Graphit. Dabei wird das organische Ausgangsmaterial unter Luftabschluss, hohem Druck und hohen Temperaturen verdichtet und umgewandelt, und es entsteht ein fester Verbund aus Kohlenstoff, Wasser und unbrennbaren Einschlüssen in Form von Asche. Daher zeichnet sich Steinkohle durch eine schwarze, feste Grundmasse aus, in der häufig Pflanzenfossilien zu finden sind. Jüngere Forschungsergebnisse legen nahe, dass die Steinkohlebildung mangels holzzersetzender Organismen besonders begünstigt wurde. Erst mit dem Auftreten der Weissfäulepilze vor ca. 300 Millionen Jahren, also zum Ende des Karbonzeitalters, konnte der widerstandsfähige Holzbestandteil Lignin mittels Enzyme dieser Pilze aufgelöst werden

Kreidezeit:

vor 145 Millionen Jahren bis vor 66 Millionen Jahren 

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vor 65 Millionen Jahren: Einschlag eines riesigen Asteroiden auf der Halbinsel Yucatán in Mexiko

Bei dem Aufprall werden gigantische Mengen an Schwefel aus dem darunter liegenden Gestein herausgelöst (der Krater misst 180 km) und in der Luft verteilt. Die Schwefelpartikel reflektieren das Sonnenlicht. Es wird auf dem gesamten Erdball dunkler und kühler. Dieser Klima-Effekt hat zur Folge, dass Pflanzen absterben. Diese waren die Nahrungsgrundlage für die Dinosaurier. Grosse Tiere sterben, weil sie ein grösseres Nahrungsangebot brauchen. Kleine Tiere sind im Vorteil. In Bodennähe finden sie Samen, bis sich der Staub wieder legt. Einige Amphibien, Säugetiere und Vögel überleben die Katastrophe. Durch das verminderte Wachstum von Pflanzen nimmt auch allmählich die Sauerstoffkonzentration in der Luft wieder ab. Auch damit müssen die Überlebenden klarkommen.

Evolution des Menschen:

seit 2 Millionen Jahren

...

vor 2 Millionen Jahren: Homo erectus (Aufgerichteter Mensch)

 

gilt als die erste Art der Gattung Homo (Mensch) und besiedelt Afrika, Asien und Europa.

vor 1 Millionen Jahren: Nutzung des Feuers nach Blitzeinschlag

Die ältesten gesicherten Feuerstellen, die zweifelsfrei durch Menschen angelegt wurden, stammen aus der Wonderwerk-Höhle in Südafrika. Als Indiz dienen verbrannte Knochensplitter und Pflanzenreste tief im Inneren der Höhle.

Das Feuer bietet Wärme, Licht und Schutz vor Raubtieren und Insekten. Gegrilltes Fleisch braucht weniger Energie um verdaut zu werden und schont den Verdauungstrakt. Das Erhitzen tötet Parasiten, Bakterien und Viren. Durch Räuchern kann Nahrung länger haltbar gemacht werden. Des Weiteren ermöglicht das Feuer die Härtung von Holz und Stein und später von Ton oder Lehm zu Keramik und das Schmelzen von Erzen.

vor ca. 800’000 Jahren: Homo heidelbergensis

Heidelberger Mensch, wegen dem Fundort in der Nähe von Heidelberg.

Aufgrund der erhöhten Energieaufnahme durch die Aufnahme gegrillten Fleisches an Stelle von Rohkost entwickelt sich aus dem Homo erectus eine neue Form mit größerem Gehirn, die als Homo heidelbergensis bezeichnet wird. 

vor ca. 300’000 bis 200’000 Jahren: Homo sapiens

Aus dem Homo heidelbergensis entwickelt sich in Europa der Neandertaler (wegen dem Fundort im Neandertal), während zur selben Zeit aus den in Afrika verbliebenen Populationen des Homo erectus der Homo sapiens (= verstehender oder kluger Mensch) hervorgeht, der heutige Mensch. Vor 45.000 Jahren besiedelt er bereits ganz Asien und Europa. 

vor ca. 115’000 bis 11’700 Jahren: letzte Kaltzeit, auch Glaziale

Kaltzeiten mit umfangreichen Vergletscherungen der Kontinente in den gemäßigten Breiten. Verursacht wahrscheinlich durch sich veränderte Meeresströmungen, ausgelöst von lokalen Klimaveränderungen.

spätestens vor 35’00 Jahren: Erstes Musikinstrument

Eine 22 cm lange Flöte mit einem Durchmesser von 8 mm aus dem Knochen eines Gänsegeiers. Fundort Höhle Schelklingen, Schwäbische Alb, Deutschland

spätestens vor 32’000 Jahren: Feuer machen

Der Menschen kann aus eigener Kraft ein Feuer entzünden, indem er mit einem Feuerstein Funken schlägt (Feuerschlagen) oder Hölzer aneinander reibt (Feuerbohren oder Feuersägen) bis das Zunder (zum Anfeuern dient z.B. Zunderschwamm, ein feiner Baumpilz) Feuer fängt.

vor 16’000 Jahren: Ältester gefundener Pfeilbogen

Das älteste als Bogen interpretierte archäologische Fundstück stammt aus einer Kiesgrube in Mannheim-Vogelstang aus der Zeit Magdaléniens und wurde mittels der Radiokohlenstoffmethode auf ein Alter von 16.055 ± 372 v. Chr. datiert. Der komplette Bogen hatte eine Länge von etwa 110 cm. Anhand von Rekonstruktionen wird die Leistung auf etwa 11-13 kg Zuggewicht geschätzt, was Reichweiten von bis zu 80 m ermöglicht.

vor 10’000 Jahren: Nutzung von natürlich austretendem Erdöl

An der Oberfläche austretendes Erdöl wird durch den Kontakt mit Sauerstoff zu asphaltähnlichem Bitumen, das bereits vor 12’000 Jahren in Mesopotamien zum Abdichten von Booten verwendet wird. In Babylonien wurde Erdöl vermutlich bereits zur Beleuchtung verwendet – es hieß dort “naptu”, abgeleitet von “nabatu” = leuchten, das Wort ist der Ursprung des griech. naphtha für Erdöl. Erdöl als Heilmittel wird ab dem 9. Jahrhundert von islamischen Herrschern in Baku (im heutigen Aserbaidschan) gehandelt und auch die nordamerikanischen Indianer behandelten damit Wunden.

Kupfersteinzeit:

5'200 bis 4'500 v. Chr.

Das vermutlich älteste prähistorisches Kupferbergwerksgelände befindet sich bei Timna in der israelischen Negev-Wüste. Das Schmelzen für den Kupferguss benötigt viel Hitze. Da Kupfer erst bei 1083 °C schmilzt, muss hierfür erst die Holzkohle erfunden werden. Nur dank der höheren Verbrennungstemperatur können in den folgenden Epochen Erze (metallhaltiges Gestein) in Minen abgebaut und geschmolzen werden. Holzkohle wird durch Erhitzen von Holz unter Luftabschluss hergestellt. Vorerst dient der entstandene Holzteer als Klebstoff und der Konservierung von Holz und Seilen, Textilien und Leder. Auch Schiffsrümpfe können damit abgedichtet werden.

5. Jahrtausends v. Chr. erste Segelschiffe 

Der älteste Nachweis eines Segels ist eine Felszeichnung in der nubischen Wüste, Ägypten

Mitte des 4. Jahrtausends v. Chr. Erfindung und Verbreitung des Rads in Eurasien

Im präkolumbischen Amerika und in Australien bleibt das Rad für Transportmittel bis zur Kolonialisierung durch die Europäer im 15. und 18 Jh. unbekannt.

Bronzezeit:

2’200 v. Chr. bis 800 n. Chr.

Mischt man Kupfer mit Zinn entsteht Bronze. Bronze ist härter als Kupfer, der Schmelzpunkt aber tiefer. Der Schmelzpunkt von reinem Kupfer beträgt 1083 °C, der von reinem Zinn 231,8 °C. Bronze dagegen schmilzt tiefer als Kupfer und höher als Zinn.

 

Hochkulturen des Altertums und der Antike
Altes Ägypten, 4'000 v. Chr. bis 395 n. Chr.
Antikes Griechenland, 1600 v. Chr. bis 27 v. Chr.
Römisches Reich, 509 v. Chr. bis 476 n. Chr.
Spätantike, 284 n. Chr. bis ins 600 n. Chr.

17. Jh. v. Chr. erobern die Hyksos mit Hauspferden Unterägypten

Den Ägyptern sind Pferde bis dahin unbekannt, weshalb sie im Kampf unterliegen.

15. Jh. v. Chr. Handbuch Domestizierung des Pferdes als Reit- und Zugtier

Der Mitannier (heutige Türkei) Kikkuli ist der Verfasser eines Handbuches zur Ausbildung von Pferden.

Eisenzeit:

8. Jh. v. Chr. bis 500 n. Chr.

Das Eisen wird in sogenannten Rennöfen geschmolzen. Der Schmelzpunkt von Stahl liegt bei 1’538 °C. Die hohe Temperatur wird mittels Belüftung der Feuerstelle erreicht. Sie erfolgt in der Regel durch einen Blasebalg. Es gibt auch hohe, kaminartige Ofenformen, in denen der natürliche Luftzug ausreicht. Oder Ofenmodelle, welche durch Tunnel mit Wind betrieben werden. Solche Rennöfen werden gerne an Abhängen angelegt. Bei der Eisengewinnung und -verarbeitung sind die Kelten (Regnum Noricum) im Gebiet des heutigen Österreich führend (s. Hüttenberger Erzberg). Der gehärtete Stahl, Ferrum Noricum, norisches Eisen oder norischer Stahl ist stabil und kann scharf geschliffen werden. Die Römer rüsten damit ihre Legionen aus und sind dadurch über lange Zeit unbesiegbare Krieger.

 

Hochkulturen des Altertums und der Antike
​​​​​​​Altes Ägypten, 4'000 v. Chr. bis 395 n. Chr.
Antikes Griechenland, 1600 v. Chr. bis 27 v. Chr.
Römisches Reich, 509 v. Chr. bis 476 n. Chr.
Spätantike, 284 n. Chr. bis ins 600 n. Chr.

ab 4. Jh. v. Chr. vereinzelte Förderung von Steinkohle

Die Kelten betreiben Bergbau (s. Eschweiler Bergbau).

4. bis 2. Jh. v. Chr. Wind- und Wasserräder für die Bewässerung

Wasserschöpfräder sind schon in der Antike bekannt. Weil die Konstruktionen jedoch immer wieder ausgebessert oder gänzlich erneuert werden müssen, ist archäologisch nicht viel darüber bekannt – die ältesten Zeugnisse und Texte stammen aus dem Fayyum-Becken in Ägypten. Etwa gleichzeitig findet sich in Indien das Sanskrit-Word araghatta, welches aus den Bestandteilen ara (Rad) und ghattam (Topf) zusammengesetzt ist. Es sind wohl keine einachsigen Schöpfräder im heutigen Sinne, sondern zwei über Seile mit angehängten Tonkrügen verbundene Räder, deren Betrieb von Tieren (Esel, Kamele, Büffel) in Gang gehalten werden musste. Wann genau die ersten einachsigen Schöpfräder auftauchten, ist unbekannt.

4./3. Jh. v. Chr. Die Erfindung des Wasserrades durch griechische Ingenieure

Die Erfindung des Wasserrades durch griechische Ingenieure stellt einen Meilenstein in der Entwicklung der Technik dar, da durch die Nutzung der Wasserkraft mechanische Energie nutzbar gemacht werden kann. Zu Anfang dienen Wasserräder der Bewässerung in der Landwirtschaft, als Schöpfrad zum Heben von Wasser. Solche Schöpfräder sind seit vor der Zeitenwende in den hellenistischen Staaten und im Römischen Reich, später auch in Indien und China verbreitet.

Bereits in römischer Zeit werden Wasserräder aber auch für den Antrieb von Mahlmühlen genutzt. Bereits im 9. Jahrhundert gibt es viele Mühlen in Zentralfrankreich. Seit dem 12. Jahrhundert sind Wassermühlen in Mitteleuropa verbreitet. Später kommt die Nutzung von Ölmühlen, Walkmühlen, Sägemühlen, Hammerwerken, Papiermühlen und Schleifmühlen hinzu. Auch im Bergbau werden sie beim Materialtransport (Lift) und zur Entwässerung eingesetzt. 

312 v. Chr. Bau der Via Appia

Älteste Römerstraße von Rom nach Brindisi in Apulien. Ihr Verlauf entspricht heute in etwa der Staatsstraße 7 von Italien. In den folgenden Jahrhunderten errichten die Römer ein ganzes Netz an befestigten Strassen an. Viele von ihnen ziehen sich über tausende Kilometer kreuz und quer durch Europa und rund ums Mittelmeer. Sie können mit Wagenräder befahren werden und dienen der Verwaltung des Römischen Reichs (militärische Truppenverschiebungen) und ermöglichen einen florierenden Handel zwischen den Provinzen.

3. Jh. v. Chr. Die Römer erfinden die Fernwärme und Geothermie

Von der Römerzeit weiss man, dass heisses Thermalwasser nicht nur für Badezwecke vor Ort verwendet wurde, sondern auch mittels Leitungen in Becken und Gebäude für Bodenheizungen transportiert wurde. In Bädern ohne Thermalquelle wurde das Wasser mit Holzfeuern erhitzt. Vorgänger von Fernwärmeheizungen existieren somit bereits seit mehr als 2000 Jahren. Heute wird bei städtischen Fernwärmenetzen die Abwärme von Kehrichtverbrennungsanlagen nutzbar gemacht oder mittels Wärmepumpen die Wärme-Gewinnung aus Seen ermöglicht.

200 v. Chr. Seidenstrasse

Die Seidenstrasse ist ein Landweg von China bis zum Mittelmeer, wo sie in das Strassennetz der Römer übergeht. Die Seidenstraße ist eine 6.400 Kilometer lange alte Handelsroute, die Händler in der Antike sowie im Mittelalter von China nach Rom und Venedig bringt. Die Waren werden meist auf Kamelen transportiert. Die Karawanen brauchten bis zu zwei Jahre für die Strecke. Nur wenige Kaufleute reisten auf der gesamten Route, die Waren werden eher gestaffelt über Zwischenhändler transportiert. Die Seidenstrasse heisst Seidenstrasse weil auf ihr chinesische Seide nach Europa transportiert wurde. Ihre grösste Bedeutung erreicht das Handels- und Wegenetz zwischen 115 v. Chr. bis 200 n. Chr.. Mit dem allmählichen Verlust römischen Territoriums in Asien und dem Aufstieg Arabiens wird die Seidenstrasse zunehmend unsicher und wird kaum noch bereist. Im 13. und 14. Jahrhundert wird die Strecke unter den Mongolen wiederbelebt. Nach heutiger Ansicht ist die Route einer der Hauptwege, über den Mitte des 14. Jahrhunderts Pestbakterien von Asien nach Europa gelangen und dort den Schwarzen Tod verursachen. Ab 1514 löst der Seeweg, auf welchem grosse Mengen an Güter ohne Zwischenhändler und Zölle transportiert werden können, den beschwerlichen Landweg ab.

2. Jh. n. Chr. gefederte Reisewagen

Die Römer nutzen die ersten Reisewagen. Im 15. Jahrhundert wird die Kutsche erneut erfunden.

Mittelalter:

6. Jh. bis 15. Jh.

1044 n. Chr. Erfindung des Schiesspulvers in China

In dieser Zeit werden auch Feuerpfeile (Raketen) und Schusswaffen entwickelt. Das Schwarzpulver wird aber grösstenteils in Form von Feuerwerk zur Abschreckung und  für rituelle Zwecke zu Ehren Verstorbener abgefeuert. In China werden mit Schwarzpulver gefüllte Bomben spätestens seit dem 13. Jahrhundert auch als Waffen eingesetzt.

1492 entdeckt Christoph Kolumbus Amerika

Eigentlich suchte er westwärts nach einem neuen Seeweg nach Indien.

Neuzeit:

1500 bis zur Gegenwart

15. Jh. bis 19. Jh. Kleine Eiszeit

Als Ursachen für die Kleine Eiszeit werden verstärkter Vulkanismus und eine verringerte Sonneneinstrahlung vermutet. Den durch die Abkühlung veränderten Meeresströmungen wird eine verstärkende Rolle zugesprochen. Zusätzlich zu diesen kurzzeitigen Einflüssen gibt es einen über Jahrtausende reichenden Abkühlungstrend, der durch Änderungen der Erdumlaufbahn bewirkt wird. Die Kleine Eiszeit wird durch eine Reihe bedeutender Vulkanausbrüche markiert. Die Eruption der Laki-Krater auf Island im Jahre 1783 verursacht den harten Winter 1783/84 auf der Nordhemisphäre. Im Jahr 1808 oder 1809 kommt es zum Ausbruch eines bislang noch nicht identifizierten Vulkans in den Tropen. Im Jahr 1815 bricht der Tambora auf der Insel Sumbawa (Indonesien) aus. Im darauffolgenden Jahr 1816, dem Jahr ohne Sommer,  werden in Nordeuropa und im Osten Nordamerikas Schnee und Frost im Juni und Juli beobachtet.

16. Jh. Erste Holzknappheit

Nachdem seit 1100 in Mitteleuropa die Bevölkerung wächst und mit der grossen Rodungsperiode grosse Waldflächen der Besiedlung weichen müssen, führt die gesteigerte Nachfrage nach Brennholz und Bauholz zu einer Holzknappheit. Bis 1300 werden Waldflächen gerodet bzw. landwirtschaftlich so intensiv genutzt, dass sie ihren Waldcharakter verlieren. Am Ende des 14. Jh. hast sich ein Verhältnis zwischen Kultur- und Waldfläche gebildet, das ungefähr dem heutigen entspricht. Die Folgeschäden sind heute noch an kahlen Bergrücken, Heidelandschaften und an der Baumartenverteilung in den mitteleuropäischen Wäldern zu beobachten. Es kommt aufgrund verschwindender und sich nicht regenerierender Wälder zu Bodenerosionen, woraufhin Felder wie auch Siedlungen aufgegeben werden. Besonders in Kriegszeiten sind Versorgungskrisen die Folge. Im 16. Jahrhundert werden schliesslich amtliche Nutzungsregelungen erlassen. Ein Beispiel ist die Hohenlohische Forstordnung aus dem Jahr 1579. Um eine drohende Holznot abzuwenden, werden ab Mitte des 19. Jahrhunderts die Wälder teilweise wieder aufgeforstet. Im Gebirge dient der Wald heute auch dem Schutz vor Lawinen (Schutzwald).

1611 Waltran wird ein wichtiger Grundstoff für die künstliche Beleuchtung

Engländer und Niederländer beginnen in grossen Mengen Wale zu jagen. Der durch das Auskochen von zerstückeltem Walspeck gewonnene Waltran wird bis Anfang des 20. Jh. als Lampenöl benutzt; er ist der erste in grossen Mengen verfügbare flüssige Brennstoff und seine Gewinnung ist die wirtschaftliche Hauptantriebskraft des Walfangs. Bevorzugte Regionen sind zunächst die Küsten vor Spitzbergen und das Europäische Nordmeer, die zu jener Zeit enorm hohe Bestände an Walen und Robben aufweisen. Nach dem Niedergang der nördlichen Bestände verlagert sich der Walfang in die subantarktischen Gewässer des Südatlantiks und Südpazifiks.

18. Jh. zweite Holzknappheit

Anfang des 18. Jahrhunderts sind die Wälder insbesondere in Grossbritannien durch den zunehmenden Verbrauch von Holzkohle und durch die anderen Verwendungen wie Schiffbau, Bauholz, Pfahlfundamente, Kanalbau etc. erneut so weit ausgebeutet worden, dass sich die Knappheit an Holzkohle in der Eisenproduktion zu einem ernsten nationalen Problem entwickelte. Die Eisenhütten sind deshalb gezwungen, andere Verbrennungsmaterialien zu suchen. Diese Rohstoffkrise zählt aus heutiger Sicht zu den Auslösern der Industriellen Revolution. 

1707 erstes Dampfschiff

Denis Papin, ein französischer Physiker, Mathematiker und Erfinder (Er baut 1690 die erste Dampfmaschine) entwickelt ein Dampfschiff, mit welchem er auf der Fulda nach Münden fährt.

1712 erste verwendbare Dampfmaschine

Sie dient der Wasserhebung in Bergwerken. Ihr Erfinder ist Thomas Newcomen aus England.

1713 Das Prinzip der Nachhaltigkeit wird beschrieben

Das Prinzip der Nachhaltigkeit wird erstmals von Hans Carl von Carlowitz im eigenständigen Werkes über die Forstwirtschaft, Sylvicultura oeconomica schriftlich formuliert. Er schreibt sein Buch in einer Zeit der Energiekrise (s. 18. Jh. zweite Holzknappheit). Die Öfen der Erzgruben und Schmelzhütten des Erzgebirges müssten mit viel Brennholz versorgt werden. Zudem trägt das Bevölkerungs- und Städtewachstum stark zur Holznot bei. Von Carlowitz fordert, respektvoll und pfleglich mit der Natur und ihren Rohstoffen umzugehen, und kritisierte den auf kurzfristigen Gewinn ausgelegten Raubbau der Wälder. Obwohl das Wort nachhaltend in seinem 432-seitigen Buch nur einmal vorkommt, gilt von Carlowitz als Schöpfer des Begriffes Nachhaltigkeit.

In seinem Werk formuliert er ein forstwirtschaftliches Prinzip, nach dem nicht mehr Holz gefällt werden darf, als jeweils nachwachsen kann:

«Wird derhalben die grösste Kunst/Wissenschaft/Fleiss und Einrichtung hiesiger Lande darinnen beruhen / wie eine sothane Conservation und Anbau des Holtzes anzustellen / dass es eine continuierliche beständige und nachhaltende Nutzung gebe / weiln es eine unentberliche Sache ist / ohne welche das Land in seinem Esse (im Sinne von Wesen, Dasein) nicht bleiben mag.» (S. 105–106, Sylvicultura Oeconomica)

Die moderne Bedeutung greift weiter im Sinne eines umfassenden Prinzips, nach dem nicht mehr verbraucht werden darf, als jeweils nachwachsen, sich regenerieren, künftig wieder bereitgestellt werden kann. Nachhaltigkeit ist ein Handlungsprinzip zur Ressourcen-Nutzung, bei dem eine dauerhafte Bedürfnisbefriedigung durch die Bewahrung der natürlichen Regenerationsfähigkeit der beteiligten Systeme (vor allem von Lebewesen und Ökosystemen) gewährleistet wird. 

Industrielle Revolution:

1760 bis 1840

Beginnendes Maschinenzeitalter und intensive Förderung von Steinkohle für die Stahlindustrie und zur Dampferzeugung. Güterverlagerung von den Ochsen- und Pferdekarren in Schiffskanäle und auf die Schiene. Die Dampflokomotiven führen zu einem neuen Erleben von Geschwindigkeit. Mechanisierung von Dreschmaschinen, Webstühlen und Textildruckereien. Dampfmaschinen ersetzen Wind- und Wassermühlen sowie die Muskelkraft der Handwerker. Die Landwirtschaft wird allmählich motorisiert, was zu einer höheren Produktivität und einem Bevölkerungswachstum führt. Die Menschen ziehen in die Städte, sind nicht mehr Selbstversorger und von einer Arbeitsstelle in der Fabrik abhängig. Die Folgen sind Armut und eine steigende Verschmutzung der Umwelt. Die Menschheit beginnt den im Erdreich eingelagerten Kohlenstoff in grossen Mengen freizusetzen und zu verbrennen. Das Zeitalter des anthropogenen Treibhauseffekts beginnt.

1769 erster Strassen-Dampfwagen

Artilleriezugmaschine von Nicholas Cugnot, Frankreich

1807 Abschaffung des Sklavenhandels in England

In der Menschheitsgeschichte kommt die Versklavung – insbesondere von Kriegsgefangenen – immer wieder vor. In der Neuzeit gewinnt die Sklaverei mit der Ausdehnung des europäischen Seehandels und der Errichtung überseeischer Kolonien an Bedeutung. Die Kolonien sind in vielen Fällen nur dünn besiedelt, sodass für den Aufbau der Wirtschaft afrikanische Sklaven verschleppt werden, auf deren Arbeitskraft die Ökonomie Europas jahrhundertelang weitestgehend basiert. In den USA wird die Sklaverei 1865 abgeschafft. Portugal versklavt zwischen 1501 und 1866 sechs Millionen Menschen afrikanischer Abstammung (insgesamt sind es über 12,5 Millionen!).

1817 Erfindung des Laufrads, gilt als Vorläufer des Fahrrads

Auch Draisine nach Karl Drais, Deutschland

Beginn die Elektrifizierung:

ab 1830 

Strom bietet den Vorteil der vielfältigen Aufbereitungsmöglichkeit sowie den Komfort der sofortigen Verfügbarkeit. Er kann via Stromnetzt problemlos ohne nennenswerten Verlust über grosse Entfernungen zum den Verbrauchenden transportiert und dort effizient und emissionsfrei in den gewünschten Energiezustand umwandeln werden.

Der Generator wandelt Bewegungsenergie in Elektiische Energie um. Er beruht auf dem von Michael Faraday 1831 entdeckten Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Für den Antriebspraft eines Generators kann die Bwegungsenergie von Wasser, Wind, Wellen, Gezeiten, heisse Gase  oder Wasserdampf als Antrieb genutzt werden. Die Photovoltaik ist eine Ausnahme bei der Stromerzeugung. Im Genensatz zu Wasserkraftwerken, Windparks, Kohle- oder Atomkraftwerken, können Solarzellen direkt aus Licht eine elektrische Spannung erzeugen.

 Eel = U ⋅ I ⋅ t 

  • Eel: Elektrische Energie in Wattsekunden oder Wattstunden
  • U: Spannung in Volt 
  • I: Stromstärke in Ampere
  • t: Zeit in Sekunden oder Stunden
  • André Marie Ampère erforschte den Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizität im Jahre 1820. Er ist Namensgeber für die Einheit der elektrischen Stromstärke.
  • Watt

  • 1 Joule [J] = 1 Wattsekunde [Ws] = 1 VAs = 1 N m = 1 kg m2 s−2. 

    Die Leistungseinheit Watt [W] ist nach James Watt und die Krafteinheit Newton [N] nach Isaac Newtonbenannt.

    Mit 1 J kann man auf der Erde einen 100 g auf die Höhe von etwa 1 m anheben

  • Das Watt ist die Einheit der Leistung (Energieumsatz pro Zeitspanne). Sie wurde nach dem schottischen Wissenschaftler und Ingenieur James Watt benannt. Das Watt ist eine abgeleitete Einheit. Sie lässt sich aus den Basiseinheiten Kilogramm (kg), Meter (m) und Sekunde (s) ableiten: 1 W = 1 V ⋅ 1 A

Ein Watt ist gleich der Leistung, um

    1838-1950 die Zeit der schnellsten Transatlantikliner

    Die internationalen Redereien stehen in einem Konkurrenzkampf und wetteifern um technischen Fortschritt und Publicity. Sie erzielen laufend neue Grössen- und Geschwindigkeitsrekorde. Es werden gigantische Luxusliner gebaut, welche Unmengen an Kohle verbrennen. Die Wirtschaftlichkeit rückt in den Hintergrund. Das Wetteifern ist auch ein Kampf um Prestige zwischen Länder und Städten – was an den Namen der Schiffe ersichtlich wird – und durchaus patriotisch motiviert. Hier eine Auswahl der schnellsten Schiffe:

    Sirius: Sie ist das erste Schiff, das den Atlantik als Raddampfer ausschliesslich mit Dampfkraft überquert. Sie sticht am 4. April 1838 nach New York in See und kommt am 22. April am Ziel an. Nur wenige Stunden nach der Sirius trifft auch die Great Western ein; da die sie einige Tage nach der Sirius losgefahren ist, ist sie die schnellere. 

    City of Brussels: Sie ist der erste Schraubendampfer, der 1869 das Blaue Band (Geschwindigkeitsrekord für Transatlantik-Überquerungen) gewinnt. Die Schiffsfahrt dauert weniger als 8 Tage.

    Bremen: Der turbinengetriebene 4-Schrauben-Schnelldampfer benötigt 1929 auf seiner Jungfernfahrt für die Strecke Bremen - New York 6 Tage und 3 Stunden.

    Normandie: 1935 neuer Rekordzeit von Le Havre nach New York in 4 Tagen, 3 Stunden und 2 Minuten.

    Queen Mary: Geschwindigkeitsrekord 1938 mit 31,6 kn (58,5 km/h). 

    United States: Unübertroffen seit 1952 der schnellste Dampfer auf der Transatlantikroute. Sie ist mit 34,51 kn unterwegs, was 3 Tage, 10 Stunden und 40 Minuten Reisezeit ergibt.

    1839 Die Geschichte der Photovoltaik beginnt

    Alexandre Edmond Becquerel entdeckt den photoelektrische Effekt. Es dauerte jedoch noch über einhundert Jahre, bis es zu einer Nutzung in der Energieversorgung kommt.

    1842 Energieerhaltungssatz

    Der Energieerhaltungssatz drückt die Erfahrungstatsache aus, dass die Energie eine Erhaltungsgrösse ist, dass also die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems sich nicht mit der Zeit ändert. Energie kann in verschiedene Energieformen umgewandelt werden, beispielsweise von Bewegungsenergie in Wärmeenergie. Ausserdem kann sie aus einem System heraus oder in ein System hinein transportiert werden, es ist jedoch nicht möglich, Energie zu erzeugen oder zu vernichten. Die Energieerhaltung gilt als wichtiges Prinzip aller Naturwissenschaften. Julius Robert von Mayer, Deutschland

    1842 die erste Postkutsche fährt über den Gotthard

    5 PS, zwei Kutscher, Postsäcke und maximal acht Reisende.

    1844 Schreibtelegraf oder Morseapparat 

    Am 24. Mai schickte Samuel Morse zum ersten Mal einen Text über einen elektrischen Fernschreiber. Mithilfe einer elektrischen Leitung wird das Telegramm über eine Distanz von etwa 100 Kilometern von Washington nach Baltimore (USA) übertragen.

    1853 das erste sicher belegte Fahrrad mit Tretkurbelantrieb

    Das Pedal befindet sich noch an der Achse des Vorderrads. Philipp Moritz Fischer, Deutschland

    1858 Erstes Transatlantik-Seekabel

    Für das 3540,6 km lange und 2’500 Tonnen schwere kupferne Unterseekabel zwischen Südwestirland und Neufundland beginnen bereits im Frühjahr 1857 die Verlegearbeiten. "Ende des Kabels heil angekommen" meldet das erste Telegramm, am 5. August 1858. Das Kabel hat insgesamt nur vier Wochen funktioniert und in beide Richtungen nur ein paar Hundert Nachrichten transportiert.

    1855 Gründung Rock Oil Company

    Zu Beginn des 19. Jahrhunderts nimmt der Ertrag aus dem Walfang deutlich ab, da die Walfanggebiete massiv überfischt sind. Auf der Suche nach einem Waltranersatz (Lampenöl) kommt dem New Yorker Rechtsanwalt George Bissell die Idee, Petroleum an Stelle von Tier- und Pflanzenfett einzusetzen. Die von ihm mitgegründete Pennsylvania Rock Oil Company beauftragt Edwin Drake nach Ölquellen zu suchen.

    Beginn des Ölzeitalters:

    ab 1859 

    1859 erste Ölförderung

    Edwin Drake findet in Titusville Pennsylvania, eine ergiebige Ölquelle. Kurz davor wird 1858 in Deutschland im niedersächsischen Wietze bei Bohrungen nach Braunkohle zufällig Erdöl gefunden. Es löst noch keinen Ölboom aus, weil man von verflüssigter Braunhohle ausgeht. Der anthropogene Treibhauseffekt verstärkt sich sich ab der zweiten Hälfte des 18. Jh. sprunghaft.

    1866 Erfindung des Dynamits

    Erfunden in Deutschland vom schwedischen Chemiker Alfred Nobel. Der in großen Mengen produzierte neue Sprengstoff verbilligt und beschleunigt wesentlich den Eisenbahn- und Straßenbau.

    1879 erste elektrische Beleuchtungsanlage der Schweiz

    In St. Moritz wird im Sommer die erste Gleichstrom-Lichtbogen-Beleuchtungsanlage und das erste kleine Wasserkraftwerk mit 7 kW zur Beleuchtung des Speisesaals im Kulm Hotel St. Moritz in Betrieb genommen.

    1880 Durchstich Gotthardtunnel, 15 km und somit längster Tunnel der Welt

    Baubeginn 1872. Ab 1882 verbindet die Gotthardbahn Göschenen mit Airolo. Der Fahrdienst der Postkutsche wird nach knapp 40 Jahren eingestellt. Offiziell ereignen sich auf der Gotthard-Baustelle 580 schwere Unfälle, 199 enden tödlich. Das ergibt 13 Tote pro Kilometer (Gotthard-Strassentunnel 1970-1980: insgesamt 19 Tote, Gotthard-Basistunnel 1999-2016: insgesamt 9 Tote). In der Statistik erschienen nur diejenigen Opfer, die auch tatsächlich im Tunnel sterben. Schätzungen zufolge fordert der erste Gotthardtunnel wegen den katastrophalen hygienischen Bedingungen (Infektionen) und der dreckigen Luft (Lungenerkrankungen) weit über 1’000 Menschenleben.

    1886 erstes Wechselstrom-Kraftwerk der Schweiz

    Das Laufwasserkraftwerk Thorenberg (EWL) in Luzern liefert Strom (Wechselstrom) über ein Stromnetz an Dritte. Es gilt als das weltweit erste Wechselstrom-Kraftwerk.

    1886 erstes Automobil mit Verbrennungsmotor

    Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 mit Ottomotor und 0,75 PS, Deutschland

    1887 erste belegte windbetriebene Anlage zur Stromerzeugung

    Errichtet vom Schotten James Blyth, um Akkus für die Beleuchtung seines Ferienhäuschens aufzuladen.

    1903 erste bemannte Motorflüge mit verschiedenen Flugzeugmodellen

    Louis Blériot überquert am 25. Juli 1909 mit der Blériot XI als erster Mensch in einem Flugzeug den Ärmelkanal. Sein Flug von Calais nach Dover dauert 37 Minuten bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 Metern. Anschliessend kann er etwa 800 Exemplare seines Flugzeugtyps verkaufen. Blériot wird damit zum ersten kommerziellen Flugzeughersteller. Später bezeichnet man ihn als „Vater der modernen Eindecker“.

    1908 erster Stausee der Schweiz

    Talsperre Rhodannenberg, Klöntalersee, Glarus

    Das Werk wurde zwischen 1905 und 1908 von der einstigen Motor AG, Baden, erbaut und 1914 von der damals neu gegründeten Nordostschweizerischen Kraftwerke AG (seit 2009 Axpo Power AG) übernommen.

    1910 erstes Schiff mit Dieselmotor

    Roald Amundsen lässt für seine Südpolexpedition das 1892 gebaute Forschungsschiff Fram mit einem Dieselmotor ausrüsten.

    1912 Erste solare Energieanwendung

    Frank Shuman und Charles Boys setzen erstmals Parabolrinnen zur Dampferzeugung für eine 45-kW-Dampfmotorpumpe in Maadi, Ägypten ein. 

    Ab 1913 werden die Lötschbergbahn und die Rhätische Bahn elektrisch betrieben

    Der Kohlemangel während des Ersten Weltkrieges (1914 bis 1918) gibt der 1912 gegründeten Elektrifizierungskommission der Schweizerischen Bundesbahnen starken Auftrieb und förderte die Elektrifizierung der SBB in sechs Etappen von 1919 bis 1960.

    1913 Nutzung der Geothermie zur Stromerzeugung

    In Larderello in der Toskana wird zum ersten Mal ein Generator mit Hilfe der Geothermie angetrieben. Graf Piero Ginori Conti baut ein Kraftwerk, in dem wasserdampfbetriebene Turbinen 220 kW elektrische Leistung erzeugen. Heute sind dort ca. 750 MW elektrische Leistung installiert. In der Toskana befindet sich das Magma relativ dicht unter der Oberfläche. Dieses heisse Magma erhöht hier die Temperatur des Erdreiches so weit, dass das Wasser bereits dicht unter der Erdoberfläche genügend erhitzt wird. In anderen Regionen der Erde kann die gleiche Technologie angewendet werden, wenn hierfür tiefer gebohrt wird. Für Privathaushalte reicht eine Erdsonde von lediglich 200 bis 300 Meter, um den Haushalt mit Heizwärme und warmem Verbrauchswasser zu versorgen.

    1916 erste Pläne für Parabolrinnenkraftwerke

    Der Deutsche Reichstag bewilligt 200’000 Reichsmark für eine Parabolrinnen-Demonstration in Deutsch-Südwest-Afrika. Durch den Ersten Weltkrieg und das aufkommende Erdölzeitalter kommt es jedoch nicht zu einer Umsetzung. Im 20 Jh. beteiligt sich Deutschland an den Parabolrinnen-Forschungsanlagen in Spanien.

    1919 erste Nonstop-Atlantiküberquerung von Amerika nach Europa mit einem Flugzeug

    John Alcock und Arthur Whitten Brown gelingt der Flug am 14. Juni. Sie fliegen in einer Vickers Vimy, die im Ersten Weltkrieg als Langstreckenbomber gebaut worden ist, in 16 Stunden und 12 Minuten von St. John’s, Neufundland in die Nähe von Clifden in Irland. Das entspricht 1’980 geflogenen nautischen Meilen (3’667 km). Sie fliegen durchschnittlich mit einer Geschwindigkeit von 225 km/h über Grund.

    1919 Erste Atlantiküberquerung per Luft mit Passagieren

    Dem englischen Starrluftschiff R34 (eine im Weltkrieg begonnene Kopie des deutschen Marineluftschiffs L 33 der Bauart Zeppelin) gelingt beim ersten Versuch und als erstes Luftschiff überhaupt ein Nonstop-Ost-West-Transatlantikflug. Unter dem Kommando von Major George Herbert Scott startete es am 2. Juli in East Fortune nahe Edinburgh mit einer 27-köpfigen Besatzung, drei Passagieren und einem blinden Passagier und landete am 6. Juli auf dem Roosevelt Field auf dem New York City-Ende von Long Island nach 108 Stunden und 12 Minuten Fahrt.

    1937 Das letztes Passagierluftschiff überquert dem Nordatlantik

    Das im März 1936 fertiggestellte Luftschiff LZ129 Hindenburg (Länge 246,7 m, Durchmesser 41,2 m) fliegt am 31. März mit 37 Passagieren erstmals nach Südamerika. Am 6. Mai 1936 folgt die erste Fahrt in die USA. Im ersten Betriebsjahr können 46 Fahrten über den Nord- und Südatlantik durchgeführt werden, für die der Rhein-Main-Flughafen in Frankfurt als Basis dient. Auf ihrer ersten Fahrt nach Nordamerika des folgenden Jahres verunglückt die Hindenburg am 6. Mai 1937 bei der Landung in Lakehurst 100 Kilometer südwestlich von New York. Bei der Landung entzündet sich die Wasserstofffüllung und das grösste jemals gebaute Luftschif explodiert. Der schwere Unfall mit 35 Toten führt zum Ende der Passagierluftfahrt mit Luftschiffen über den Atlantik.

    1938 Erster landgestützter Passagierlangstreckenflug

    Am 10. August 1938 fliegt die Fw 200 V1Condor der Lufthansa als erstes landgestütztes Passagierlangstreckenflugzeug nonstop die 6’371,3 Kilometer lange Strecke von Berlin-Staaken zum Floyd Bennett Field in New York City in 24 Stunden, 56 Minuten und 12 Sekunden; dies entspricht einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 255'499 km/h. Auf dem Rückflug vom Floyd Bennett Field nach Berlin-Tempelhof legt die Maschine eine Strecke von 6’392 km in 19 Stunden und 55 Minuten zurück; dies entspricht einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 321 km/h.

    Nach dem Zweiten Weltkrieg nimmt der Passagierliniendienst mit Flugzeugen über den Atlantik zu. Ab den 1950er Jahren und der Einführung von Jettriebwerken fliegen Flugzeuge bis zu 890 km/h schnell (diese Geschwindigkeit gilt bis heute). Die Reisezeit über den Atlantk verkürzt sich auf weniger als 10h.

    1946 Erster vollelektrischer Computer

    Der Electronical Numerical Integrator and Computer (ENIAC) wird unter der Leitung von John Eckert und John Mauchly entwickelt. ENIAC ist der erste vollelektronische digitale Universalrechner (die deutsche Z3 verwendete 1941 noch Relais).

    Ab 1950 wird das Einbauen von Boilern in Wohnhäusern allmählich zum Ausbaustandard

    Während die meisten Privathaushalte bis anhin ihren Bedarf an Warmwasser durch Erhitzen am Herd und später mit Badeöfen deckten, setzen sich zentrale Warmwasserspeicher und elektrische oder mit Stadtgas betriebene Durchlauferhitzer, welche das Heissverbrauchswasser automatisch aufbereiten, durch.

    1954 Erstes Atomkraftwerk

    Das Kernkraftwerk Obninsk (UDSSR) ist das weltweit erste Kernkraftwerk, welches elektrische Energie in ein öffentliches Stromnetz liefert.

    1958 Erste PV-Anwendung

    Vanguard 1 (NASA, USA) ist der erste Satellit und somit das erste Raumfahrzeug, das Solarzellen zur Stromversorgung verwendet. Die Verbindung zu ihm kann dank der autarken Energieversorgung über sechs Jahre lang aufrechterhalten werden und er befindet sich bis heute im Orbit. Er ist damit das älteste von Menschen angefertigte Objekt im Weltraum. 

    1961 Erster Mensch im Weltraum

    Am 12. April umkreist Juri Gagarin mit einem Wostok-Raumschiff (Роскосмос, UDSSR) als erster Mensch die Erde.

    1969 Atomunfall von Lucens

    Nach einer zwischenzeitlichen Revision des Forschungsreaktors kommt es bei der Wiederaufnahme des Betriebes am 21. Januar zu einem teilweisen Schmelzen eines Brennelementes, was das Bersten des Druckrohres und schwere Schäden im Reaktorkern zur Folge hat, womit ein Weiterbetrieb des Reaktors unmöglich wird. Der Vorfall ist das grösste Atomunglück der Schweiz und der Unfall gilt bis heute als einer der schwersten in der Geschichte der Atomenergie. Ein gutes halbes Jahr nach dem Fast-GAU von Lucens geht Beznau 1 ans Netz, mit einem in den USA schlüsselfertig eingekauften Reaktor.

    1969 Erste bemannte Mondlandung

    Die Saturn V Rakete besteht aus drei Stufen und kann bis zu 120 Tonnen Nutzlast in den Erd-Orbit transportieren. Die erste Stufe fasst 810’700 Literkerosinähnlichen Treibstoff und 1’311’100 Literflüssigen Sauerstoff. Die zweite Suffe verbrennt 1’000’000 Liter Wasserstoff mit 331’000 Liter flüssigem Sauerstoff. Die dritte Stufe beinhaltet isolierte Tanks mit 253’200 Liter Wasserstoff und 92’500 Liter flüssigen Sauerstoff, welche erst nach mehreren Erdumflügen gezündet werden.

    Die drei Astronauten Neil Armstrong, Edwin Aldrin und Michael Collins starten am 16. Juli 1969 die Apollo 11 Mission (NASA, USA) und erreichen am 19. Juli eine Mondumlaufbahn. Während Collins im Kommandomodul des Raumschiffs zurückbleibt, setzen Armstrong und Aldrin am nächsten Tag mit der Mondlandefähre auf dem Erdtrabanten auf. Wenige Stunden später setzt Armstrong als erster Mensch einen Fuss auf den Mond, kurz danach auch Aldrin. Nach einem knapp 22-stündigen Aufenthalt startet die Landefähre wieder von der Mondoberfläche und kehrte zum Mutterschiff Columbia zurück. Bei der Rückkehr zur Erde wassert die Columbia am 24. Juli im Pazifik. Mit dem erfolgreichen Abschliessen der Mission werden zum ersten Mal von einem anderen Himmelskörper Gesteinsproben zur Erde geholt.

    1969 Das AKW Beznau 1 geht ans Netz

    Der Reaktorblock Beznau 1, der sich noch heute in Betrieb befindet, wird am 17. Juli 1969 in Betrieb genommen. Beznau 1 ist der älteste aktive Kernreaktor der Welt.

    1969 Erfindung des Internets

    Das Internet startet am 29. Oktober 1969 als Arpanet. Es wird zur Vernetzung der Grossrechner von Universitäten und Forschungseinrichtungen genutzt. Das Ziel ist zunächst, die Rechenleistungen von Grossrechner effizienter zu nutzen, zuerst nur in den USA, später weltweit. Das Internet, wie wir es heute kennen und die Grundlagen des World Wide Web, hat Tim Berners-Lee in der Schweiz um das Jahr 1989 am CERN, Genf, entwickelt. Die erste Website war: info.cern.ch

    1972 Die Grenzen des Wachstums, Club of Rome

    Der Club of Rome ist ein Zusammenschluss von Experten verschiedener Disziplinen aus mehr als 30 Ländern und ist 1968 gegründet worden. Die gemeinnützige Organisation setzt sich für eine nachhaltige Zukunft der Menschheit ein. Mit dem 1972 veröffentlichten Bericht «Die Grenzen des Wachstums» erlangt sie grosse, weltweite Beachtung. Seitdem kämpft der Club of Rome für nachhaltige Entwicklung und setzt sich für den Schutz von Ökosystemen ein. Seit 2008 hat die Organisation ihren Sitz in Winterthur, Schweiz.

    1976 Erste terrestrische PV-Anwendung

    Die australische Regierung entscheidet, das gesamte Telekommunikationsnetz im Outback mit photovoltaisch gestützten Batteriestationen zu betreiben. Einrichtung und Betrieb sind erfolgreich und lassen das Vertrauen in die Solartechnologie deutlich ansteigen. Vorher mussten die Akkus aufwändig ausgetauscht werden, da die Telefonkabinen in Regionen fernab der Zivilisation nicht am Stromnetz angeschlossen sind.

    1973 Erste Ölpreiskrise, Jom-Kippur-Krieg

    Ägypten, Syrien und weitere Länder stehen im Krieg gegen Israel, als die erdölexportierenden arabischen Staaten bewusst ihre Produktion drosseln, um den Westen hinsichtlich der Unterstützung Israels unter Druck zu setzen. Der Erdölpreis steigt rasant an. In den drei Jahrzehnten vorher steigerte sich der Anteil fossiler Brenn- und Treibstoffe am Gesamtenergieverbrauch in der Schweiz von rund 24 auf 77 Prozent. Die Krise wird zur Geburtsstunde der Nachhaltigkeit. Die enorme Abhängigkeit vom Ausland und das damit verbundene wirtschaftliche Risiko wird erkannt. Gleichzeitig steigt das Bewusstsein, dass fossile Brennstoffe sowieso nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen werden. Bis 2011 setzt die Schweiz dabei insbesondere auch auf die gefährliche und endlagerungelöste Atomenergie.

    Der Bundesrat reagiert auf den Schock mit Sparappellen an Wirtschaft und Bevölkerung, reduziert die Höchstgeschwindigkeit auf der Autobahn auf 100 km/h und legt eine Treibstoff- und Brennstoffkontingentierung fest. Zudem werden drei auto- und flugfreie Sonntage ausgerufen. Schritt für Schritt wird seither an einer langfristigen Gesamtenergiekonzeption gearbeitet, mit dem Ziel, eine möglichst günstige, sichere und unabhängige Energieversorgung zu erreichen, welche auch umweltpolitische Anliegen berücksichtigt.

    1976 Erste terrestrische PV-Anwendung

    Die australische Regierung entscheidet, das gesamte Telekommunikationsnetz im Outback mit photovoltaisch gestützten Batteriestationen zu betreiben. Einrichtung und Betrieb sind erfolgreich und lassen das Vertrauen in die Solartechnologie deutlich ansteigen. Vorher mussten die Akkus aufwändig ausgetauscht werden, da die Telefonkabinen in Regionen fernab der Zivilisation nicht am Stromnetz angeschlossen sind.

    1976 Erster PC

    Apple präsentiert den ersten Personal Computer der Welt. Apple I, USA

    Seit 1979 ist Basel-Stadt Atomstrom frei

    1975 besetzt die AKW-Bewegung das Gelände des geplanten Atomkraftwerks in Kaiseraugst. Der Bau kann verhindert werden und der Grundstein zur basel-städtischen Anti-Atom-Politik wird 1979 gelegt. Das Stimmvolk verankert einen Artikel in der Verfassung, wonach sich Basel-Stadt gegen die Kernenergie einsetzen und neue Technologien fördern muss. Der Kanton ist im Vergleich zur restlichen Schweiz bis heute, was die Energiepolitik, das Energiegesetz und die Versorgung mit Fernwärme anbelangt, um Jahre – wenn nicht Jahrzehnte – voraus.

    5. September 1980 Eröffnung Gotthard-Strassentunnel

    Der neue Strassentunnel misst 6,9 km. Als Nebeneffekt kann das 15 °C warme Tunnellwasser (Geothermie aus dem Berginnern) genutzt werden. Bei der Wärmepumpenanlage in Airolo handelt es sich um die erste Anlage ihrer Art. Das System mit einer Heizenergie von 6,99 GWh hat sich bis heute bewährt.

    1981 Erste Parabolrinnenanlage mit elektrischer Leistung

    Die Demonstrationsanlage mit 500 kW elektrischer Leistung wird auf der Plataforma Solar de Almería in Betrieb genommen.

    1986 Nuklearkatastrophe von Tschernobyl

    Am 26. April explodiert der Reaktor-Block 4 des Kernkraftwerks Tschernobyl nahe der 1970 gegründeten ukrainischen Stadt Prypjat. Auf der siebenstufigen internationalen Bewertungsskala für nukleare Ereignisse wird sie als erstes Ereignis in die höchste Kategorie katastrophaler Unfall (INES 7) eingeordnet. Nach dem Unfall baut man eilig über mehrere Monate eine provisorische Konstruktion um das Gebäude des havarierten Reaktorblocks, die als „Sarkophag“ bekannt wird: Sie soll verhindern, dass weiterhin radioaktive Partikel unkontrolliert in die Atmosphäre gelangen. Trotzdem müssen alle Bewohner die Stadt für immer verlassen. 2016 wird über den alten Sarkophag eine neue Schutzhülle geschoben. Die ca. 270 m lange, 100 m hohe und 30'000 t schwere Schutzhülle gilt als derzeit grösstes mobiles Bauwerk der Welt. Sie soll 100 Jahre lang den Austritt radioaktiver Stoffe verhindern. Die Gesamtkosten für den Bau des neuen Sarkophargs betragen 935 Millionen Euro. Die Betriebskosten der Schutzhülle sollen jährlich etwa 8 Mio. Euro betragen.

    2005 Peak Oil

    Das globale Ölfördermaximum ist erreicht. Von jetzt an nimmt die Fördermenge von konventionellen Bohrtürmen und Bohrinseln ab. Paradoxerweise verzögern nichtkonventionelle Vorkommen (Schieferöl und Ölsand) und neue und noch umweltschädlichere Fördertechnologien zu deren Ausbeutung den effektiven Peak Oil. Es gibt nicht zu wenig sondern zu viel Erdöl! Wenn der Mensch weiterhin Erdöl in grossen Mengen verbrennt, kann der Klimawandel nicht mehr gestoppt werden.

    2011 Nuklearkatastrophe von Fukushima

    Die Unfallserie beginnt am 11. März um 14:47 Uhr (Ortszeit) mit dem Tōhoku-Erdbeben, welches einen Tsunami auslöst, welcher in vier von sechs Reaktorblöcken gleichzeitig eine Unfallserie bewirkt. In den Blöcken 1 bis 3 kommt es infolge von Kernschmelzen zu Super-GAUs. Die Aufräumarbeiten sind heute noch im Gange.

    Energiewende:

    seit 2011

    Durch die Nutzung fossiler Brennstoffe wurde im letzten hundert Jahren das Kohlenstoffdioxid-Level in der Atmosphäre erhöht. Das Gleichgewicht von Erde, Feuer, Wasser und Luft ist gestört worden. Kurzwelliges Sonnenlicht, welches auf die Erde trifft wird in langwellige Wärmestrahlung umgewandelt und reflektiert. Langwellige Strahlung kann aber schlechter die Wolken durchdringen und wird von den Treibhausgasen zurück auf die Erde reflektiert. Zu wenig Treibhausgase können zu einer Eiszeit führen, zu viel erhitzen das Klima. Darum sollten wir den CO2-Level unbedingt unter 450 ppm halten (s. anthropogener Treibhauseffekt). Die Energiewende hat das Ziel fossile Energieträger wie Erdöl, Gas und Kohle durch erneuerbare Energiesysteme, also die Kombination von Wasser, Wind und Sonne sowie neue Energietechnologien wie Wasserstoff oder andere CO2-neutrale Treibstoffe zu ersetzen. Der Übergang von konventionellen Brennstoffen für die Erzeugung von Elektrizität, Wärme und Mobilität zu erneuerbaren Energien ist in vielen Staaten der Welt im Gang. Die Konzepte für die Energiewende, wie auch die dafür erforderlichen Technologien, sind bekannt. Aus technischer Sicht wird eine vollständige weltweite Energiewende bis 2030 für realisierbar gehalten. Politische und praktische Probleme lassen jedoch erst eine Umsetzung bis 2050 als realistischer erscheinen, wobei das Fehlen politischen Willens die grösste Herausforderung ist. Sowohl auf globaler Ebene als auch für Europa kamen Studien zu dem Ergebnis, dass die Energiekosten in einem regenerativen Energiesystem auf gleichem Niveau wie in einem konventionellen fossil-nuklearen Energiesystem liegen oder günstiger sein würden.

    2011 Versiegelung der ersten drei Endlager für Hochradioaktive Abfälle

    Die ersten drei Anlagen Dimitrovgrad, Schelesnogorsk und Sewersk liegen alle in Russland.

    Der einzig sichere Umgang mit Atommüll ist, ihn von der Menschheit fernzuhalten, solange er strahlt. Das sind mindestens 1'000'000 Jahre!!!

    2011 Erstes kommerzielles Solarturmkraftwerk mit Wärmespeicher

    Gemasolar kann bei einer Leistung von 19,9 MW etwa 110 GWh pro Jahr erzeugen und 27'500 Haushalte mit Strom versorgen. Der Wärmespeicher ermöglicht den Betrieb auch nachts oder während 15 Stunden ohne direkte Sonneneinstrahlung. Die Anlage steht bei Fuentes de Andalucia nahe Sevilla in Spanien.

    2015-2016 Weltumrundung mit einem Solarflugzeug

    Solar Impulse, Bertrand Piccard und André Borschberg, Schweiz

    2016 UNO Agenda 2030, 17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung

    Die Agenda 2030 mit ihren 17 Zielen für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) ist ein globaler Plan zur Förderung nachhaltigen Friedens und Wohlstands und zum Schutz unseres Planeten. Seit 2016 arbeiten die 193 Länder der Vereinten Nationen daran, diese gemeinsame Vision zur Bekämpfung der Armut und Reduzierung von Ungleichheiten in nationale Entwicklungspläne zu überführen. Dabei ist es besonders wichtig, sich den Bedürfnissen und Prioritäten der schwächsten Bevölkerungsgruppen und Länder anzunehmen - denn nur wenn niemand zurückgelassen wird, können die 17 Ziele bis 2030 erreicht werden.

    2016 NEAT Gotthard-Basistunnel

    Die neue Eisenbahn-Alpentransversale, ein 57 km langer Tunnel von Erstfeld nach Bodio ist der längste Eisenbahntunnel der Welt. Er verbindet das europäische Schienennetz des Südens mit dem Norden und verkürzt die Fahrtzeit um bis zu einer Stunde. Im Güterverkehr stärkt die Flachbahn den umweltschonenden Schienentransport.

    2017 Brennstoffzellen-Lkw

    Der Schweizer Einzelhändler Coop lässt von einem Ingenieurteam den ­weltweit ersten Wasserstoff-Lkw mit 34 Tonnen entwickeln. Mitte 2017 erhält das Fahrzeug eine Zulassung, seitdem hat der Brennstoffzellen-Lkw in einem geschlossenen Kreislauf in der Schweiz gezeigt, dass er die an ihn gestellten Anforderungen erfüllt. Eine mit erneuerbarem Strom erzeugte Wasserstofffüllung reicht für etwa 400 Kilometer, das Tanken dauerte rund zehn Minuten. 

    2019 ETH Zürich produziert CO2-neutralen Treibstoff aus Luft und Licht

    Die solare Mini-Raffinerie steht auf dem Dach des Maschinenlaboratoriums der ETH Zürich. Sie gewinnt direkt aus der Umgebungsluft CO2 und Wasser und spaltet dieses mit Hilfe eines Parabolspiegels auf. Die Versuchsanlage produziert rund einen Deziliter Treibstoff pro Tag. Eine Solaranlage von einem Quadratkilometer Fläche könnte in Wüstengebieten pro Tag 20‘000 Liter Kerosin produzieren. CO2- neutrale Treibstoffe sind für eine nachhaltigere Luft- und Schifffahrt von zentraler Bedeutung.