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Energieinformationen

Die wichtigsten Energiequellen im Überblick.

 

Themenübersicht:

1.) Nicht erneuerbare Ressourcen: Fossile Brennstoffe
2.) Nachwachsender Rohstoff
3.) Energie aus dem Atom (Kernenergie)
4.) Erneuerbare Energiequellen, regenerative Ressourcen

 

Nicht erneuerbare Ressourcen: Fossile Brennstoffe

Heute stammen ca. 80 % der weltweiten Energiegewinnung aus fossilen Brennstoffen – nicht erneuerbaren Ressourcen, deren Vorkommen begrenzt ist.
Wie lange die Vorräte reichen hängt von der Industrialisierung der Entwicklungsländer ab und vom Erfolg internationaler Bemühungen, die begrenzten Energiereserven
wirksamer zu nutzen. Momentan stellen die Überreste vor Millionen von Jahren abgestorbener Organismen die billigste und effizienteste Form der Energiegewinnung dar.


Erdöl         
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 35,1 %

• Vor ca. 1500 n. Chr. Die Ureinwohner Amerikas nutzen Öl aus Tümpeln und Brunnen als Brennstoff.
• 1859 in Oil Creek, Pennsylvania, erschließt Edwin Drake die erste Ölquelle.
• Etwa 95 % des Erdöls werden auf 5 % der Ölfelder erzeugt.
• Zwei Drittel der größten Ölfelder befinden sich im Nahen Osten.
• Experten schätzen, dass die Reserven noch vor 2050 aufgebraucht sein werden.


Kohle       
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 22,6 %

• Seit ca. 370 v. Chr. Erste bekannte Nutzung von Kohle als Brennstoff in China
• Seit ca. 1300 n. Chr. Erste kommerzielle Kohlengruben in England und Belgien.
• Mit den heute zur Verfügung stehenden technischen und wirtschaftlichen Mitteln können nur ca. 7 % gefördert werden.
• Jeder Kontinent verfügt über Kohlereserven.
• Die Reserven werden zwischen 2250 und 3400 verbraucht sein.


Erdgas    
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 21,7 %  

• 1821 in Fredonia New York, bohrt William Hart die erste Erdgasquelle an. Das Bohrloch ist 8 m tief.
• 1855 der deutsche Chemiker Robert Bunsen erfindet einen effizienten Brenner für Gasherde und Gasöfen.
• Bislang sind ca. 14 % der Ressourcen aufgebraucht.  
• Die weltgrößten Ergasreserven lagern in Russland und dem Nahen Osten.
• Schätzungen zufolge sind die Vorkommen bis ca. 2115 aufgebraucht.

 

Nachwachsender Rohstoff


Holz   
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 9,2 %  

In Mitteleuropa werden seit dem 19. Jahrhundert Schäden durch industrielle Emissionen festgestellt. Seit etwa 20 Jahren wird die großflächige, zum Teil schwere Schädigung des Waldes sowie einzelner Bäume beobachtet. Sie tritt auch in größerer Entfernung von den Industriestandorten auf. Dieses so genannte Baum- oder Waldsterben („neuartige Waldschäden”) stellt eine ernsthafte Bedrohung des mitteleuropäischen Waldbestands dar. Die Ursachen sind noch nicht endgültig geklärt.

Den Ergebnissen einer von der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft im September 2001 veröffentlichten Studie zufolge leiden viele Wälder in Mittel- und Westeuropa an einem zu hohen Stickstoffgehalt. Die stickstoffhaltigen Verbindungen entstammen überwiegend der Verbrennung fossiler Energieträger und der Massentierhaltung. Sie bewirken ähnlich wie schwefelhaltige Stoffe eine Versauerung des Bodens.
Anhand des Waldzustandsberichts des Bundeslandwirtschaftsministeriums von 1997 zeigte sich, dass sich der Zustand des deutschen Waldes erstmals seit fünf Jahren wieder verschlechtert hat. 59 Prozent (1996: 57 Prozent) aller Bäume in Deutschland sind geschädigt, rund ein Drittel davon sogar schwer – d. h., sie weisen über 25 Prozent Blatt- bzw. Nadelverlust auf. Das Ausmaß der Waldschäden schwankt innerhalb und zwischen den einzelnen Regionen erheblich. Ursachen hierfür sind u. a. die unterschiedliche Verteilung der Baumarten sowie die Alterszusammensetzung der Wälder. Besonders hoch liegt die Schadensquote bei den Eichen, die rund ein Zehntel der deutschen Waldfläche ausmachen; etwa 80 Prozent des Bestandes sind krank, rund die Hälfte aller Eichen muss sogar als deutlich geschädigt eingestuft werden. Knapp ein Drittel aller Buchen, die häufigste Laubbaumart in Deutschland, ist schwer geschädigt. Besorgnis erregend ist auch der Zustand der Fichten, die in Deutschland rund ein Drittel der Waldfläche einnehmen. Hier weisen
18 Prozent deutliche Schäden auf.

Im März 2001 legte die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) die Ergebnisse ihrer weltweiten Erfassung von Waldflächen vor. Demnach werden jährlich rund neun Millionen Hektar Wald zerstört. Am stärksten ist der Rückgang der Wälder in Lateinamerika und Afrika. In Asien nahm die Waldfläche in den vergangenen Jahren kaum ab, weil die Abholzung natürlicher Wälder durch die Anpflanzung von Plantagen nahezu ausgeglichen wurde. In Europa und Nordamerika ist sogar eine geringfügige Zunahme der Waldfläche zu verzeichnen. In Deutschland änderte sich die Größe der bewaldeten Fläche in den letzten Jahren nicht, sie beträgt nahezu konstant 10,7 Millionen Hektar.

Technische Fortschritte wie die Entwicklung von Maschinen, die ganze Bäume ernten und Entastungsmaschinen haben eine Mechanisierung der Holzarbeiten ermöglicht, und moderne Sägewerke nutzen einen Baum bis zu 99 Prozent aus. Da Bäume ein nachwachsender Rohstoff sind, folgt auf den Holzeinschlag gewöhnlich die Wiederaufforstung. Es werden Bäume gepflanzt und man verhilft dem Boden zu einer natürlichen Regeneration. Die Menge des nachwachsenden Holzes in den bewirtschafteten Wäldern und Pflanzungen in den hochentwickelten Ländern ist größer als die Menge an Holz, die eingeschlagen wird oder durch Insekten oder Krankheiten vernichtet wird. So schätzt z. B. ein amerikanischer Industrieverband (American Forest Council), dass es heute mehr Bäume in den amerikanischen Wäldern gibt als in den siebziger Jahren und dass fast 70 Prozent der Waldbestände aus der Zeit der Besiedlung Anfang des 17. Jahrhunderts heute noch bewaldet sind. Dies gilt jedoch nicht für alle Gebiete, in denen Holz geschlagen wird. Viele Umweltschützer haben Bedenken über die Auswirkung der Abholzung insbesondere der tropischen Regenwälder geäußert. Boykotte sollen die Importe einiger Holzarten aus bestimmten Entwicklungsländern verhindern.
Die Waldfläche in Europa lag gegen Ende des 20. Jahrhunderts bei rund 160 Millionen Hektar (Deutschland: rund 11 Millionen Hektar). Jährlich wachsen in Europa etwa 640 Millionen Kubikmeter Holz zu, wovon aber nur 60 Prozent (384 Millionen Kubikmeter) eingeschlagen werden.


Energie aus dem Atom (Kernenergie)


Atomkraft
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 6,9%

• 1905 In seiner Speziellen Relativitätstheorie zeigt Albert Einstein, dass Masse in Energie umgewandelt werden kann.
• 1938 Otto Hahn und Fritz Strassmann gelingt die Spaltung von Uran-Atomen durch den Beschuss mit Neutronen.
• 1942 An der Universität von Chicago baut ein Team um Enrico Fermi den ersten Atomreaktor und ruft die erste künstliche Uran-Kettenreaktion hervor:
Das Atomzeitalter hat begonnen.

Kernenergie wird durch die Spaltung von Uran- oder Plutoniumatomen erzeugt. Dieser Prozess setzt bei geringstem Rohstoffverbrauch riesige Mengen Energie frei. Bei der Kernspaltung von 1 kg Uran wird z. B. so viel Energie erzeugt wie beim Verbrennen von ca. 2.000 Tonnen Kohle bzw. ca. 1.272.000 Liter Erdöl. Kein Kohlendioxid-Ausstoß, der zum Treibhauseffekt beiträgt.

Druckwasserreaktor (DWR)
Der gängigste Reaktortyp (Leichtwasserreaktor/LWR) benutzt um Kühlen Wasser, das unter Druck steht. Nachdem es sich erhitzt hat, durchläuft es
Wärmetauscher bzw. Dampferzeuger, in denen es das Wasser eines zweiten Kühlkreises in Dampf verwandelt. Der Dampf wird zum Antrieb von Turbinen
genutzt, die über Generatoren elektrischen Strom erzeugen.

Nachteile:
• Der Bau von Atomkraftwerken ist zu teuer.
• Die Nutzung von Uran und Plutonium in Brennstäben und die Lagerung des radioaktiven Atommülls sind mit gesundheitlichen Risiken verbunden.
• Die Ansammlung von Rohstoffen für die Kernenergie-Erzeugung erhöht das Risiko ihrer Aneignung zur illegalen Herstellung von Nuklearwaffen.


Erneuerbare Energiequellen, regenerative Ressourcen:


Angesichts der schwindenden Vorräte an Energieträgern verfolgt die Energiepolitik insbesondere das Ziel, die Deckung des inländischen Energiebedarfs auf möglichst kostengünstige und umweltgerechte Art und Weise zu sichern. Vor allem der Aspekt des Umweltschutzes hat in den vergangenen Jahren die Bemühungen um Energieeinsparung verstärkt.

Wasserkraft
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 2,3%

• 1891 Bau eines Wasserkraftwerks zu Testzwecken in Deutschland.
• 1893 Bau des ersten großen Wasserkraftwerks an den Niagarafällen. Wasserkraft trägt in Norwegen und Brasilien zu 90 % zur heimischen Stromversorgung bei.

Wasserkraftwerke werden an natürlichen Wasserfällen errichtet (Niagara) oder im Zuge des Baus von Staudämmen, bei denen das Wasser über Fallrohre auf die Turbinen fliesst.

Geringe Betriebskosten und keine Luftverschmutzung. Der Bau von Dämmen hilft jahreszeitlich bedingte Überflutungen zu regulieren und liefert Wasser für die Bewässerung.

Hohe Baukosten. Der Wasserrückstau durch die Dämme setzt grosse Flächen unter Wasser und stört das ökologische Gleichgewicht.

 

Windenergie
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 2,2%

• 915 Einsatz von Windmühlen zum Mahlen von Korn in Seistan, Persien.
• 1941 Bau der ersten modernen Windturbine in Vermont, USA, mit einer Leistung von 1.250 kW.

Verwendung überwiegend an windigen Gebirgskämmen, an Küsten und im Meer vor der Küste.
Die Betriebskosten eines Windparks können mit denen der besten Kohle- oder Gaskraftwerke mithalten.Windturbinen verursachen keine Luftverschmutzung.

Die Energieleistung schwankt je nach Windstärke.Die Flügel und die Mechanik verursachen Lärm.Die Turbinen beanspruchen viel Platz und werden oft als störend im Landschaftsbild empfunden.Sie stellen auch eine gewisse Gefahr für die Vogelwelt dar.

 

Solarenergie
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 2,2%

• 1960 Bau des ersten Kraftwerks, dass sich die Sonnenenergie zunutze macht,in Turkmenistan.
• 2004 Eines der größten Photovoltaikkraftwerke (5 MW) weltweit geht in Espenhain bei Leipzig ans Netz.

In Griechenland wird das Wasser in über 1. Million Haushalten mit Solarenergie erwärmt.

Die Solartherme richtet mit Hilfe von Spiegeln Sonnenstrahlen auf einen Kollektor, der Wasser direkt oder über ein Zwischenmedium wie Öl erhitzt, um Dampf zum Antrieb einer Turbine zu erzeugen.

Die Photovoltaik nutzt auf Basis der Solarzelle das physikalische Prinzip, wonach im Inneren z. B. von Silizium bei Lichteinfall Elektronen freigesetzt werden und so eine elektrische Spannung entsteht.Dieser Photoeffekt, der Sonnenlicht direkt in Strom umwandelt, wird u. a. zur Versorgung von Haushalten und zum Betrieb von Taschenrechnern, Test-Kfz und Satelliten genutzt.

Sonnenenergie ist eine in absehbarer Zeit nicht versiegende, umweltfreundliche Energiequelle.

Große Solaranlagen benötigen sehr viel Fläche; ihre Generatoren produzieren nur während der Tagesstunden Energie und arbeiten nur in sonnenreichen Gegenden effizient.

 

Erdwärme
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 2,2%

• 1904 Das erste Erdwärme-Kraftwerk der Welt geht in Larderello in Italien in Betrieb. Seine Leistung beträgt 250 kW.

In Island werden ca. 85 % der Haushalte beheizt.In Werne in Nordrhein-Westfalen werden über 130 Häuser mit Erdwärme beheizt.

In Regionen mit hoher vulkanischer Aktivität nutzt man die Wärme des Gesteins und des Grundwassers zur Erzeugung von Strom (Erdwärme/geothermische Energie). Natürlich vorkommender Dampf wird über ein Rohrsystem an die Erdoberfläche geleitet, wo er zum Antrieb von Turbinen eingesetzt wird, die wiederum Strom erzeugen.Auch durchbohrt man heißes Felsgestein und lässt Wasser durchfließen, damit sich Dampf bilden kann.

Erdwärme wird auch zum beheizen von Gebäuden genutzt.

Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank. Bei einer herkömmlichen Wärmepumpe komprimiert ein Verdichter eine Flüssigkeit (Medium), die sich als Folge der Kompression aufheizt und Energie in Form von Wärme abgibt. Anschließend wird die Flüssigkeit unter Abkühlung wieder entspannt und schließlich verdampft. Bei diesem Vorgang nimmt die Flüssigkeit Wärme aus der Umgebung auf und wird anschließend wieder der Kompression zugeführt.

 

Biomasse
Weltweiter Energieverbrauch (2000): 2,2%

Energie aus Biomasse, die man durch die Verrottung organischer Materialien gewinnt, ist die wichtigste Energiequelle für
Millionen Dorfbewohner in China und Indien.

Verrottung: Deponierte Fäkalien und Abfall setzen Methangas frei, dass gesammelt und als Brennstoff verwendet wird,
z. B. für Beleuchtung und zum Kochen.

Verbrennung: Verbrennen von Hausmüll trägt ebenfalls zur Energieversorgung bei. So lassen sich mit der entsprechenden Wärme
Fernheizanlagen betreiben oder Dampf treibt Turbinen und Generatoren zur Stromerzeugung an.

Pflanzenölverarbeitung: Entzieht man pflanzlichem Öl, z. B. Raps, Glyzerin, erhält man eine klare Flüssigkeit, den Biodiesel,
der als Treibstoff genutzt wird.

Biogas entsteht bei der Umsetzung von Gülle oder Bioabfällen aus dem Haushalt durch Bakterien.
Die Ressourcen erneuern sich unablässig. Der Hausmüll wird durch Verbrennung beseitigt und Biotreibstoff verringert den Treibhauseffekt.

Bei der Müllverbrennung entstehen umweltschädliche Gase, die aufwändig neutralisiert werden müssen; dass in Biogasanlagen produzierte Methan trägt zur globalen Erderwärmung bei, wenn es entweicht.