Energie – fossile, regenerative und alternative Energieerzeugung

Von Energieträgern, Energieformen und Energiequellen

Der Klimawandel, verbunden mit der globalen Erwärmung, ist allgegen­wärtig. Ein Stoppen des Klimawandels, ebenso der mit dem Klima­wandel einhergehenden Folgen für Umwelt und Natur, ist bereits heute nicht mehr möglich. Einzig bremsen ließe sich diese Ent­wicklung noch, insofern es der Menschheit global gelingen sollte, den Energie­verbrauch und die Freisetzung von Treib­hausgasen zu vermindern, ferner sich verstärkt der alternativen Energieerzeugung zuzu­wenden und natür­liche Ressourcen zu schon.
Über die Ursachen der globalen Er­wärmung wurde in Presse, Funk und Fern­sehen viel berichtet. Selbst wenn sich einige Wissenschaftler gelegentlich noch streiten, so kann dennoch allgemein davon aus­gegangen werden, dass die bisherige Nutzung vorrangig fossiler Energie­träger einen maßgeblichen Anteil an dieser Er­wärmung und dem Wandel hat.

Dabei sollte berücksichtigt werden, Schuld an der negativen Beein­flussung des Klimas haben nicht die fossilen Energieträger, sondern deren über­mäßige Nutzung durch den Menschen. In der Kritik steht dabei bislang vorrangig nur die überhöhte Emission von klima­schädigenden Treibhaus­gasen. Warum eigentlich?

Ein gewisser Prozentsatz an Kohlendioxid muss in der Atmosphäre vorhanden sein, nur sollte dieser Anteil nicht unkontrolliert durch menschliche Einflüsse steigen, um das Klima und die Umwelt nicht dauerhaft zu schädigen. Der einfachste Weg zu Stabilisierung des Klimas und zur Reduzierung der Emission von klimaschädigenden Treibhausgasen wäre eine Wachs­tums­rücknahme. Doch steht der Drang nach einem stetig möglichst hoch aus­fallenden Wirtschafts­wachstum bislang nicht auf dem Prüfstand bei verantwortlichen Vertretern aus Politik, Industrie und Wirtschaft. Stattdessen wurde und wird mit Emissions­zertifikaten und Zuteileilungen gehandelt, als würde es sich um ein lukratives Pokerspiel handeln.

Fossile Energieträger

Unsere moderne Wohlstandswelt wäre ohne einen hohen Energie­verbrauch nicht vor­stell­bar. In Mitteleuropa bezogen wir diese Energie bis zur Jahrtausendwende noch zu etwa 90 Prozent aus der Verwertung von fossilen Energieträgern. Zu diesen fossilen Ener­gie­trägern rechnen wir Erdöl, Erdgas, Steinkohle, Braunkohle und im begrenzten Umfang auch Torf.

Die erwähnten fossilen Energieträger sind jedoch endlich und nicht erneuer­bar. Einmal freigesetzt und verwertet, schenkt die Verbrennung dieser Energieträger uns zwar vorüber­gehend Wärme oder treibt Ver­brennungs­motoren an, die der Fort­bewegung oder Stromer­zeugung dienlich sein können, doch im Anschluss sind diese Energie­träger verbraucht und nicht erneut verwendbar. So ver­pulverte der Mensch in den letzten 200 Jahren mehr an in fossilen Energieträgern gespeicherter Sonnenenergie, als in Millionen von Jahren durch natür­liche Abläufe eingelagert wurde.
Doch jeder Raubbau ist endlich und so ist absehbar, wann die Lagerstätten zur Neige gehen werden. Bei den Erdölreserven gingen Experten im letzten Jahrzehnt von etwa 44 Jahren, bei Erdgas von etwa 68 Jahren, bei Steinkohle von etwa 150 Jahren und bei Braun­kohle von etwa 60 Jahren aus, wobei es sich bei allen Angaben um Durchschnitts­werte handelte. Diese Schätzungen wurden wiederholt angepasst, wonach die Kohle­vorräte eher zur Neige gehen könnten. Andere Schätzungen gehen hingegen von etwa 130 Jahren bei Steinkohle und von deutlich über 200 Jahre bei Braunkohle aus, wobei letztendlich mit von Bedeutung sein dürfte, in wieweit sich zukünftig die jährliche Förder­leistung erhöht oder verringert.
Erdölreserven hingegen könnten durch veränderte Verfahren zu Gewinnung, durch den Vorstoß in immer größere Tiefen und durch die Erschließung neuer Lagerstätten länger und intensiver aus­gebeutet werden. Doch auch da lassen sich kaum Prognosen finden, die von mehr als 50 Jahren ausgehen.

Doch was kommt danach? Welche Energiequellen können spätere Generationen nutzen, nachdem fossile Lagerstätten erschöpft sind?
 

Ein Überblick über mögliche Energiequellen im 21. Jahrhundert

Kernenergie: Kernkraft als Energiequelle

Eine zurzeit noch genutzte Energiequelle ist die Kernenergie. Wegen der mit dieser Energie­art verbundenen Risiken und Gefahren, ist wie allgemein bekannt sein dürfte, in Deutschland ein Ausstieg aus der Kernenergie geplant. Dieser Ausstieg ist nicht genau nach Jahren bemessen, sondern nach einer Restlaufzeit. Eine Vorschrift besagt, wie viel Milliarden Kilowattstunden noch erzeugt werden dürfen, ehe ein KKW vom Netz getrennt wird. Nach Schätzungen müsste demnach das letzte Kernkraftwerk etwa in den Jahren zwischen 2021 und 2025 stillgelegt werden.
International sieht die Lage anders aus und so befinden sich in Ländern wie Indien, China, den USA und Russland Kernkraftwerke im Bau oder in der Planung. (Stand: 2015)

Die Kernenergie wurde zunehmend seit der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts genutzt, wobei die friedliche Nutzung anfänglich als saubere Energie eingestuft wurde. Leider ein Trugschluss, wie sich spätestens durch die Reaktorunglücke von Tschernobyl und Fukushima herausstellte.

Kernfusion: Eine künstliche Sonne auf Erden

Die Kernfusion wäre eine geeignete und unerschöpfliche Energiequelle für die Strom­erzeugung, ist die Meinung vieler Wissenschaftlern, da praktisch, im Gegen­satz zur Nutzung der Kernenergie, keine radio­aktiven Abfälle anfallen würden. Auch sei nicht mit einer radioaktiver Verseuchung bei Störfällen zu rechnen. Die Angelegenheit hat leider einen kleinen Haken, die technische Umsetzung ist alles andere als einfach und so ist kaum vor Ende des Jahrhunderts mit einer friedlichen Nutzung der Kernfusion als Energie­lieferant der Zukunft zu rechnen.

Somit können gegenwärtig weder die Kernenergie noch die Kernfusion als echte Alter­nativen zur Nutzung von fossilen Energieträgern zur Energie­erzeugung betrachtet und genutzt werden. [1]

Alternative Energieformen in der kulturellen Entwicklungsgeschichte

Die kulturelle Entwicklungsgeschichte des Menschen ist eng mit der Nutzung von Energie verbunden, wobei anfänglich, neben Nutzung des Feuers, nur die reine Muskelkraft von Mensch und Tier genutzt wurde. Doch sehr bald gelang es erfinderischen Menschen, die Windenergie in Bewegungsenergie zu wandeln, zum Beispiel durch die Benutzung von Segeln in der Schifffahrt oder zum Antrieb von Mühlen. Zum Antrieb letzterer wurde ebenfalls die Strömungsenergie (kinetische Bewegungs­energie) des Wassers genutzt, falls die Mühlen an geeigneter Stelle errichtet werden konnten.
Wassermühlen wurden nicht nur zum Malen von Getreide errichtet, sondern zum Beispiel auch als Hammerschmieden bzw. Hammer­werke entworfen und betrieben. Mit der Elektrifi­zierung kamen Staudämme mit Wasserkraftwerken hinzu, in geringen Umfang eben­falls Gezeiten­kraft­werke.

Ein besonderes Kapitel stellt die Nutzung der Sonnenergie dar, die bereits in der Antike genutzt wurde, zum Beispiel um mit Hilfe von Brennspiegeln gegnerische Schiffe in Brand zu setzen, wie es heißt. Neueren Datums sind hingegen Versuche, die Sonnen­energie für die Stromerzeugung zu nutzen, doch immerhin wird die erste Solarzelle, welche Sonnen­energie in elektrische Energie wandelte, auf das Jahr 1893 datiert.
Dass Biomasse Wärme erzeugen kann, ist ebenfalls keine Weisheit der Neuzeit. Zumindest dürfte es bereits früheren Generationen bekannt gewesen sein, dass einige Ernteer­zeugnisse unter un­günstigen Lager­bedingungen zur Selbstent­zündung neigen.

Aufbauend auf diesem Wissen unserer Ahnen, sollten der Nutzung von alternativen Energie­formen kaum Grenzen gesetzt sein, sich dennoch neue Grenzen auftun. Oder wer möchte eine mit Windrädern zugepflasterte Landschaft, wobei an ungeeigneten Standorten errichtete Windräder (Windkraftanlagen) nebenher noch zum Schredder für Vögel werden können.

Alternative Energieerzeugung

Erneuerbare Energien deckten bereits im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts zu etwa 10 Prozent den Strombedarf in deutschen Landen ab und sind weiterhin auf dem Vormarsch. So betrug der Anteil nach Angaben des Umweltbundesamts im Jahre 2014 bereits knappe 28 Prozent.
In Deutschland liefern Windräder inzwischen mehr Energie, als vergleichsweise aus Wasserkraftanlagen gewonnen wird. Auch war Deutschland Weltmeister beim Errichten von Fotovoltaik Anlagen und hatte 2004 Japan überholt, wurde jedoch 2015 von Lichtenstein auf Platz 2 verwiesen.
Unabhängig von der Stromerzeugung verdoppelte sich die Nutzung erneuerbarer Energie­formen zwischen 2004 und 2014. Spitzenreiter in der Europäischen Union ist jedoch Schweden, wobei bereits heute mehr als die Hälfte des Energiebedarfs aus erneuerbaren Energiequellen zur Energieerzeugung gewonnen wird. (Stand: 2015)

Erneuerbare Energien sind, wie es der Name schon zum Ausdruck bringt, nach­wachsende oder sich selbst regenerierende Energie­lieferanten. Zu diesen regenerativen Energien zählen die Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft, Gezeiten­energie sowie die Energie­gewinnung aus Biomasse und nicht zuletzt die Nutzung von Umgebungswärme und Erdwärme (Geothermie).

Solaranlagen im privaten Wohnungsbau

Bei Solaranlagen werden zwei Arten der Energiegewinnung unter­schieden. Zum einen An­lagen zur Stromerzeugung, wozu Fotovoltaik Anlagen und Solarkraftwerke zählen, und zum anderen zählen hierzu Anlagen zur Wärmegewinnung. Zu letzteren zählen in europäischen Breiten zum Beispiel Anlagen zur Warm­wasser­aufbereitung im Verbund mit Sonnen­kollektoren, in andere Regionen jedoch auch Solarkocher oder Solaröfen zur Zubereitung von Speisen.

Solaranlagen dürften langfristig auch eine Alternative vor allen beim Bau von Niedrig­energiehäusern und noch mehr bei Passivhäusern sein. Doch auch beim Sanieren von Altbausubstanzen und Heizungssystemen sind Anlagen zur Wärmege­winnung durchaus einen Gedanken wert.

Solaranlagen zur Wärmegewinnung und Warmwasser­aufbereitung beruhen auf dem Prinzip, das die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung gespeichert wird und für die Warmwasser­aufbereitung und Heizung eines Gebäudes genutzt werden kann. Gute Sonnenkollektoren liefern dabei bereits über 500 KWh pro Quadratmeter und Jahr.

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