Energieträger / Brennstoffe

Kohle - Brennstoff seit Jahrhunderten Koks - Kohleverflüssigung

Historisches
Der fossile Brennstoff Kohle war lange Zeit der wichtigste Energieträger. Kohle war der Motor der Industrialisierung. Sie wurde zur Dampferzeugung in Dampfmaschinen eingesetzt, die wiederum zum Antrieb von Webstühlen, Pumpen zur Entwässerung im Bergbau und anderen Gerätschaften dienten. Auch im Transportwesen kam sie zum Einsatz. So wurden in Deutschland von 1835 (erste Eisenbahnlinie zwischen Nürnberg und Fürth in Mittelfranken) bis Ende der 70-iger Jahre Dampflokomotiven, deren Dampf durch Kohle als Heizstoff erzeugt wurde, im Schienenverkehr eingesetzt. Ende des 18. Jahrhunderts kamen Dampfmaschinen auch in Schiffen zum Einsatz. Dabei trieben sie erst Schaufelräder, später dann auch Schrauben an.

Bestandteile
Kohle besteht je nach Sorte aus etwa 60 - 90 % Kohlenstoff. Nebenbestandteile sind Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff und Schwefel. Der Kohlenstoffgehalt steigt in der Reihenfolge Braunkohle -> Steinkohle -> Anthrazit.

Entstehung und Vorkommen
Kohle entstand aus abgestorbenen Pflanzenmaterial von Sumpfwäldern, das zu Boden sank und im feuchten Moor luftdicht eingeschlossen wurde. So wurde es zu anaerob zu Torf zersetzt. Durch wiederholte Absenkungen und Überflutungen wurde Sediment ablagert, das Druck auf die Torfschichten ausübte. Durch diesen Druck und die daraus resultierende Hitze wurde die Feuchtigkeit heraus gepresst und es begann die chemische Umwandlung von Torf zu Kohle. Diesen Prozess nennt man Inkohlung. Die erste Stufe dieser Inkohlung wandelte den Torf zur Braunkohle um. Weiterer Druck und weitere Hitze führte zur Steinkohle. Die Endstufe der Inkohlung erbrachte den sehr hochwertigen Anthrazit. Steinkohle wurde im Karbon vor etwa 280 bis 350 Millionen Jahren gebildet. Braunkohle ist jüngeren Datums und entstand im Tertiär vor etwa 2,5 bis 65 Millionen Jahren. Anthrazit ist älter als die Steinkohle. Durch geologische Verwerfungen und Faltungen der Deckgebirge brachen die ursprünglich planen Flöze auf und die Kohleschichten traten an die Oberfläche.

Verarbeitung
Außer Braunkohle, die vor ihrer Verwendung gemahlen und getrocknet wird, bedarf Kohle keiner weiteren Aufarbeitung. Ein Teil der Braunkohle wird auch heute noch zu Briketts gepresst und dem Hausbrand zugeführt.

In einer Kokerei wird aus der Kohle die flüchtigen Bestandteile entzogen um Koks zu erhalten. In einem speziellen Ofen wird Kohle unter Luftausschluss auf mehr als 1000 Grad Celsius erhitzt. Die Asche und der Kohlenstoff verschmelzen, während die flüchtigen Bestandteile aus der Kohle austreten. Es entsteht Kokereigas welches früher als Stadtgas für die Beleuchtung der Straßen und zum Kochen verwendet wurde. Ferner erhät man zusätzlich wertvolle Rohstoffe für die chemische Industrie. Koks aus Kohle wird für die Eisen- und Stahlindustrie in Hochöfen bereits seit dem sechzehnten Jahrhundert verwendet. Im vorigen Jahrhundert wurde auch in Heizkesseln für Zentralheizungen in Wohngebäuden als Brennstoff Koks verwendet und ist bis heute noch vereinzelt anzutreffen.

Versorgungslage
Im Jahr 2004 wurden die weltweiten förderfähigen Kohlereserven auf 783,1 Milliarden Tonnen Steinkohleeinheiten geschätzt. Bei gleich bleibendem Verbrauch reichen diese Vorräte noch für ca. 200 Jahre. Die größten bekannten Kohlelagerstätten liegen in den USA, Russland, China, Indien, der EU und Australien.

Die in Deutschland lagernden Steinkohlevorräte sind international nicht wettbewerbsfähig zu fördern. Durch die Vorkommen in großen Tiefen ist der Abbau so kostenintensiv, dass ihre Förderkosten etwa das dreifache des Preises für Importkohle betragen. In Australien kann beispielsweise Steinkohle im Tagebauverfahren kostengünstig abgebaut werden. Jedoch kaufen in den letzten Zeit die Chinesen sehr viel Kohle auf und dadurch steigt der Preis auf dem Weltmarkt. Möglicherweise wird es wieder interessant in Deutschland in der Nähe von Hamm in Westfalen spezielle Kohle zu fördern, um genügend preiswerten Koks für die einheimische Stahlindustrie im Ruhrgebiet bereitzuhalten.

Fördertürme der stillgelegten Zeche Radbod in Hamm (Westfalen)

Verwendung
Kohle wird heute überwiegend zur Stromerzeugung in Kraftwerken eingesetzt. Zur Raumheizung findet sie nur noch in Einzelfällen Verwendung. Ein nicht unbeträchtlicher Anteil von Kohle wird in der Form von Koks in Hochöfen zur Eisenherstellung benutzt. Der Einsatz von Kohle zur Herstellung von Stadtgas, welches zum Heizen, Kochen und zur Straßenbeleuchtung Verwendung fand, ist heute nicht mehr üblich. Das Stadtgas wurde durch Erdgas ersetzt. Eine andere Verwendung findet Kohle in der Kohleverflüssigung. Dabei wird die feste Kohle in flüssigen Treibstoff umgewandelt. Diese Verfahren wird großtechnische heute nur noch in Südafrika praktiziert. Auf dem Weltmarkt müsste der Ölpreis auf weit über 60 USD steigen, damit die Kohleverflüssigung wirtschaftlich zu betreiben ist. Es existieren zwei Arten Kohleverflüssigung. Einmal die direkte Hydrierung nach Bergius-Pier und der Fischer-Tropsch-Synthese, der eine Kohlevergasung vorausgeht. Große Bedeutung hatte die Kohleverflüssigung in den Zeiten des Nationalsozialismus. Nach dem Zweiten Weltkrieg verlor die Kohleverflüssigung ihre Wichtigkeit, da preiswertes Rohöl in ausreichender Menge zur Verfügung stand. Da gegen Südafrika zur Zeit der Apartheid ein Embargo bestand, war das Land zur Kohleverflüssigung gezwungen, um einer Treibstoffknappheit entgegenzuwirken.

Erdöl - ein knappes und teueres Gut Peak Oil is now

Historisches
Seit dem Altertum sind im Mittelmeerraum oberirdische Erölvorkommen bekannt. Das Erdöl wurde zur Abdichtung von Booten und Brennstoff für Fackeln verwandt. Um 1850 begann die planmäßige Exploration und Gewinnung von Erdöl. In die Geschichte eingegangen ist die Bohrung, die Edwin L. Drake im August 1859 in Pennsylvania niederbrachte. Er stieß in einer Tiefe von ca. 20 m auf ein größeres Erdölvorkommen. Der Hauptverwendungszweck von Erdöl bzw. Petroleum war damals Lampenbrennstoff. Erdöl löste den Waltran als Brennstoff ab. Bekannt ist auch, dass John .D. Rockefeller, der Gründer von Standard Oil, in China kostenlos Petroleumlampen abgab, um einen Markt für Petroleum als Brennstoff zu schaffen.

Bestandteile
Erdöl ist ein natürlich vorkommendes Gemisch aus einer Vielzahl verschiedener organischer Verbindungen. Die hauptsächlichen Bestandteile sind Alkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe. Weitere Bestandteile sind organische Schwefelverbindungen. Seine Zusammensetzung ist je nach Fördergebiet unterschiedlich.

Entstehung und Vorkommen
Im Allgemeinen wird angenommen, dass Erdöl aus abgestorbenen tierischen und pflanzlichen Überresten entstanden ist. Diese sanken im urzeitlichen Meer zu Boden und wurden von Sediment überdeckt. Durch Druck und Hitze wandelten sich diese Überreste im Laufe der Zeit in Erdöl um. Die größten bekannten Erdöllagerstätten liegen in Saudi-Arabien, Russland, den USA, Mexiko und dem Iran sowie im Irak.

Verarbeitung
Erdöl kommt in Form von Rohöl in der Natur vor. Nach der Förderung muss es verschiedene Bearbeitungsstufen durchlaufen um seinen Einsatzzweck erfüllen zu können.

Gleich nach der Förderung wird Sand und Wasser abgeschieden. Anschließend wird das Rohöl entsalzt, um Korrosionsschäden in den Verarbeitungsanlgen zu vermeiden. Der nächste Verarbeitungsschritt ist die refraktionierte Destillation. Hierbei wird das vorerwärmte Rohöl in einer Destillationsklonne in seine verschieden flüchtige Bestandteile aufgetrennt. Am Kopf der Kolonne werden die flüchtigsten Anteile, die Leichtbenzine, abgezogen. In der Mitte der Kolonne wird das Gasöl, der Ausgangsstoff für Diesel und Heizöl gewonnen.

Destillationskolonne

Am unteren Ende werden die Schweröle abgezogen. Die schwerflüchtigen Anteile, der Rückstand, verbleibt am Boden der Destillationskolonne. Er besteht vornehmlich aus Schmierölen, Paraffinen, Wachsen und Bitumen.

Der Rückstand wird einer erneuten refraktionierten Destillation unterworfen, um weitere Produkte zu gewinnen. Diesmal jedoch im Vakuum um die benötigten Temperaturen zu senken. So wird eine thermische Zersetzung der schwerflüchtigen Bestandteile vermieden. Nach der Destillation schließen sich, je nach gewünschten Produkten, weitere Veredelungsschritte an.

Versorgungsanlage
Im Jahr 2004 wurden die Welterdölreserven je nach Quelle auf 1260 Milliarden Barrel (= 171,7 Milliarden Tonnen) bzw. 1148 Milliarden Barrel (= 156,6 Milliarden Tonnen) geschätzt. Nach Vorraussagen reichen die Reserven noch ca. 50 Jahre. Nach Expertenmeinung ist das Erdölfördermaximum (Peak Oil is now) bereits erreicht. D. h. zukünftig werden nur noch geringere Mengen zu höheren Preisen auf den Markt gelangen. Gleichzeitig steigt der Verbrauch durch die Industrialisierung der Schwellenländer in Asien.

Im Januar 2008 überstieg der Preis für ein Barrel Erdöl die 100 Dollar Marke und erreichte im Juli 140 Dollar pro Barrel, und lag auf ein bisheriges Rekordniveau. Durch die Finanzkrise stürzte der Preis im Februar 2009 auf 40 Dollar. Inzwischen liegt er wieder bei über 90 Dollar pro Fass. (Stand Feb. 2011)  Die Politik und die Bevölkerung sehen dem ohnmächtig entgegen. Immer mehr Staatskonzerne wie in Russland, Dubai, Venezuela oder auch Saudi Arabien beherrschen das Öl-Geschäft. Diese autoritären Regime verknappen das Angebot weil ungenügend investiert wird. Zum Beispiel produziert Venezuela heute nur noch 2,4 Millionen Barrrel, während 1999 noch rund 3,3 Millionen Barrel gefördert wurden.

In Russland werden private Firmen aus dem Gas- und Ölgeschäft verdrängt. In der westlichen Welt gehen die Erdölvorräte als erstes zu Ende; neue zu erschließende Erdölfelder liegen nur noch im Bereich autoritär regierter Staaten. Der Autor M.R. Simmons kommt in seinem im Jahr 2007 erschienen Buch zu dem Schluss, dass Saudi-Arabien weit weniger Ölreserven besitzt, als behauptet wird. Das saudi-arabische Königshaus behandelt die tatsächliche Fördermenge wie ein Staatsgeheimnis. Wie werden sich die in naher Zukunft sinkenden Fördermengen auf unser tägliches Leben auswirken?

Öltanklager in Hamm Westfalen

Verwendung
Seit dem 20. Jahrhundert stellt Erdöl einen wichtigen industriellen Rohstoff dar. Es dient in der Form von Otto-Kraftstoff, Diesel, Schweröl und Kerosin als Treibstoff für den Transport von Menschen und Gütern. Als Heizöl verschiedener Sorten wird es zur Raumheizung und zur Warmwasserbereitung verwendet. Auch zur Stromerzeugung wird Erdöl verwendet. Weitere Produkte, die aus Erdöl hergestellt werden sind die Schmierstoffe verschiedenster Art wie Motor- und Getriebeöl. Erdöl ist auch ein wichtiger Grundstoff in der Chemischen Industrie. So werden Kunststoffe, Farben und Lacke, Tenside in Wasch- und Reinigungsmiiteln sowie Arzneimittel aus Erdöl hergestellt. Außerdem findet das bei der Raffination anfallende Bitumen Verwendung im Straßenbau.

Erdgas, ein vielfältiger Energieträger

Historisches
Der Überlieferung nach nutzten die Chinesen ca. 900 v. Chr. Erdgas, auf das sie bei der Salzgewinnung stießen, zur Salztrocknung.In der Neuzeit begann die Nutzung von Gas als Energieträger etwa um das Jahr 1800. Im Jahr 1813 wurde in London die Westminster Bridge mit Gaslaternen beleuchtet. Dabei handelte es sich aber noch um Stadtgas, das aus Kohle gewonnen wurde. Bereits 1860 wurde das erste Kraftfahrzeug mit Gas betrieben. In Deutschland wurde 1910 bei Hamburg das erste Erdgaslager entdeckt, während einer Bohrung nach Wasser. Erdgas begann seinen Siegeszug Mitte der sechziger Jahre, als es das von den Stadtwerken produzierte Stadtgas ersetzte. Dies wurde möglich, da in den Niederlanden ergiebige Erdgasvorkommen entdeckt wurden.

Bestandteile
Erdgas ist ein natürlich vorkommendes Gemisch aus einer Vielzahl verschiedener Kohlenwasserstoffe. Der hauptsächliche Bestandteil ist Methan. Das ist der einfachste mögliche Kohlenwasserstoff. Daneben sind noch andere höhere Alkane (Ethan, Propan, Butan) vorhanden. Ein Nebenbestandteil ist Schwefelwasserstoff, der vor der Weiterverarbeitung entfernt werden muss.

Entstehung und Vorkommen
Wie Erdöl ist Erdgas aus abgestorbenen tierischen und pflanzlichen Überresten entstanden. Diese sanken im urzeitlichen Meer zu Boden und wurden von Sediment überdeckt. Durch Druck und Hitze wandelten sich diese Überreste im Laufe der Zeit in Erdgas um. Ein großer Teil des aktuell genutzten Erdgases ist jedoch bakteriellen Ursprungs. Das organische Material wurde dabei von Mikroorganismen direkt in Erdgas umgewandelt. Im Gegensatz zu der Umwandlung des organischen Materials zu Erdgas in der Tiefe durch Druck und Hitze war hier die Erdgasentstehung bereits in geringen Tiefen möglich. Das heute in der Bundesrepublik Deutschland verwandte Erdgas stammt zu ca. 1/3 aus Russland zu je 1/5 aus Norwegen und den Niederlanden. In Deutschland selbst wird ein weiteres 1/5 gefördert. Dies geschieht vor allem in der norddeutschen Tiefebene.

Erdgasaufkommen in Deutschland 2004

Verarbeitung
Das an die Öberfläche gefördertes Erdgas muss vor seiner Weiterverwendung gereinigt werden. Um einen reibungslosen Transport zu gewährleisten wird dem Erdgas das Wasser entzogen. Dies kann unter anderem mittels Absorptionstrockung oder Molekularsieb erfolgen. Außerdem muss der Schwefelwasserstoff entfernt werden. Der Transport des Erdgases kann per Pipeline oder als bei -162 oC verflüssigtes LNG (Liquified Natural Gas) in Tankschiffen erfolgen. Vor allem offshore gefördertes Erdgas wird flüssig in Tankern transportiert.

Versorungslage
Im Jahr 2004 beliefen sich die nachgewiesenen Reserven auf rund 170.000 Milliarden m³. Nach Schätzungen ergibt das eine Reichweite von etwa 67 Jahren. Wenn mit modernen technischen Möglichkeiten noch weitere umfangreiche Lagerstätten erschlossen werden können, reichen die Erdgasvorräte vermutlich 150 Jahre. Die Förderung und der Transport von Erdgas sind jedoch von der politischen Weltlage abhängig. Eine sichere Versorgungslage hängt von langfristigen Lieferverträgen ab. Daran sind meistens mehrere Staaten beteildigt, durch denen das Gas durch Rohrleitungen ströt.Gut in Erinnenung sind die Versorgungsengpässe in Westeuropa zum Jahreswechsel 2006/2007 als Russland die Gaslieferungen nach Weißrussland einstellte. Im Januar 2009 kam es zu Lieferengpässen aus Russland in die Europäische Union, die fast drei Wochen andauerten. Dadurch konnten in Bulgarien im kalten Januar 2009 viele Wohnungen nicht genügend geheizt werden. In Deutschland gibt es Erdgasspeicher, die einen Versorgungsengpass überbrücken können. Grund der russischen Lieferengpässen war der Streit um das Erdgas zwischen der Ukraine und Russland. Durch die Ukraine verlaufen die Transitleitungen. Nicht nur wegen der aktuellen Finanzkrise, braucht der russische Energiekonzern Gasprom jeden Cent in seine Kasse. In Zukunft liegen die großen Erdgasvorkommen fast nur noch in Bereichen autoritärer Staaten.

Verwendung
Wie Erdöl wird Erdgas zur Raumheizung und zur Warmwasserbereitung in Industrie, Gewerbe und Privathaushalten verwendet. Es wird ebenfalls zur Stromerzeugung in Kraftwerken eingesetzt. Hier dient es vor allem zum Abfangen von Lastspitzen, da Gasturbinen in der Lage sind schnell zusätzlichen Strom bereitzustellen. Erdgas wird auch zur Erzeugung von Prozesswärme in der Industrie eingesetzt. In letzter Zeit findet Erdgas auch immer mehr Verwendung als Treibstoff in Pkws, Lkws und Bussen. Neben ökologischen Aspekten dürfte hierfür auch die steuerbegünstigung gegenüber rein mineralischen Treibstoffen verantwortlich sein. Mit Erdgas lassen sich auch Brennstoffzellen betreiben, die zur Raumheizung und zur Stromerzeugung dienen. Dazu muss das Erdgas jedoch durch einen vorgeschalteten Prozess in Wasserstoff umgewandelt werden. Seit einigen Jahren laufen auch Versuche, den in Brennstoffzellen an Bord von Kraftfahrzeugen erzeugten elektrischen Strom, zum Antrieb von Elektromotoren einzusetzen. Darüber hinaus gibt es weitere interessante Anwendungen wie den Erdgas-Grill, den Erdgas-Terassenstrahler und den Erdgas-Wäschetrockner. Die Installation von Leitungen und Geräten darf nur ein ausgebildeter Fachmann durchführen. Nur er kennt die technischen Regeln für Gas-Installationen und ebenso das technische Fachwissen und die einschlägigen Vorschriften.

Die Reichweite der weltweiten Energievorräte

„Wie lange noch?“, titelte DER SPIEGEL einen Artikel über die Reichweite von Rohstoffen in einem special im Jahr 2006.

Zur Vorhersage der Reichweite von Energievorräten wird oftmals das statische Modell verwendet. Dabei wird die statische Reichweite ermittelt, indem der Quotient aus den als gesichert geltenden und nach dem Stand der Technik wirtschaftlich förderbaren Energiereserven und dem heutigen Verbrauch gebildet wird. Dabei werden je nach Quelle Reichweiten von 45 Jahren bei Uran, 50 Jahren bei Erdöl, 60 Jahren bei Erdgas und 180 Jahre bei Kohle genannt.

Diagramm der statischen Reichweiten konventioneller Energievorräte

Da der weltweite Energieverbrauch nicht konstant bleibt sondern ständig ansteigt und kaum noch förderungswürdige neue Lagerstätten entdeckt werden, sind solche Prognosen trotz des technischen Forschritts in der Fördertechnik sehr unzuverlässig. So rechnet die IEA (International Energie Agency) mit Reichweiten von 32 Jahren bei Uran, 27 Jahren bei Erdöl, 32 Jahren bei Erdgas und 92 Jahren bei Kohle.

Ein schlagartiges Ende der konventionellen Energievorräte ist aber nicht abzusehen. Es wird eher zu einer stetigen Verknappung konventioneller Energieformen kommen, verbunden mit rasanten Preissteigerungen, welche ungeahnte soziale Auswirkungen haben werden.

Ein Beispiel für diese Verknappung ist der sogenannte „Peak-Oil“ (Fördermaximum) eines Ölfeldes. In der Frühphase der Förderung nach der Erschließung steigt die Fördermenge steil an, bis sie ihr Maximum erreicht. Auf diesem Niveau bleibt die Fördermenge stabil, bis sie anschließend stetig abnimmt und keine wirtschaftliche Ausbeute mehr erreicht wird. Im Ölfeld ist zwar noch Erdöl vorhanden, es lässt sich aber nicht mehr kostendeckend fördern.

Fest steht, dass der weltweite Engergieverbrauch allein wegen des Wachstums der Weltbevölkerung steigen wird. Leben heute ca. 6 Milliarden Menschen auf der Erde, so wird die Zahl der Menschen 2020 auf 8,2 Milliarden geschätzt. 2050 wird eine Bevölkerung von 10 Milliarden angenommen.

Erdölnutzung durch einen kleinen Teil der Weltbevölkerung im 20. u. 21. Jahrhundert

In den Jahren von 1971 bis 2004 stieg der weltweite Primärenergieverbrauch um 102 %, dies entspricht einem jährlichen Wachstum von 2,1 %. Im Vergleich dazu wuchs die Weltbevölkerung im gleichen Zeitraum um 1,6 % jährlich. Dabei verringerte sich der Anteil der in der OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development = Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung) zusammen geschlossenen Industriestaaten am weltweiten Primärenergieverbrauch von 61 % in 1971 auf 49 % in 2004, während sich der Anteil Asiens mit China von 13 % in 1971 auf 26 % in 2004 verdoppelte.

Bis auf Uran sind die konventionellen Energievorräte nicht anderes als gespeichterte Sonnenenergie, die in geologischen Zeitspannen durch chemische und physikalische Prozesse in die Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas verwandelt wurde. Dabei wurde der Atmosphäre Kohlendioxd entzogen, das nun bei der Verbrennung wieder freigesetzt wird und zur Klimaveränderung beiträgt.

Um die Energieversorgung der wachsenden Weltbevölkerung zu sichern und gleichzeitig die natürlichen Lebensgrundlagen zu erhalten ist eine bessere Ausnutzung der Energie (Steigerung der Energieeffizienz) und der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien unerlässlich.

Kohlendioxid, Treibhauseffekt und Klimawandel

Treibhauseffekt und Klimawandel
Bei der Verbrennung fossiler Brennerstoffe entstehten nach der chemischen Gleichung C + O2 -> CO2 aus 12,0107 g Kohlenstoff und 31,9988 g Sauerstoff 44,0095 g Kohlendioxid. Dies sind ca. 3,67 g Kohlendioxid pro Gramm Kohlenstoff. Kohlendioxid ist ein geruch- und farbloses Gas mit einer Molmasse von 44,0095 g/mol und einer Dichte von 1,98 kg/m³. Durch seinen chemischen Aufbau absorbiert Kohlendioxid einige Anteile langwelliger elektromagnetischer Strahlung (Infrarotbereich), während es für kurzwellige elektromagnetisch Strahlung (UV-Bereich) durchlässig ist. Diese Verhalten führt zum sogenannten Treibhauseffekt. Beim Treibhauseffekt gelangt die kurzwellige Strahlung von der Sonne auf die Erdoberfläche und erwärmt diese. Diese Wärme wird nachts in nachts (wenn die Sonne nicht mehr scheint) als langwellige Strahlung in den Weltraum zurück gegeben. Treibhausgase wie Kohlendioxid verhindern diese Ableitung dadurch, dass sie diese langwellige Strahlung absorbieren, die so nicht mehr entweichen kann. Die Erde heizt sich auf.

Auswirkungen des Klimawandels
Diese Klimaveränderung hat Auswirkungen auf unser aller Leben. So werden in einigen Teilen der Erde verstärkt Orkane und sintfluntartige Regenfälle auftreten, in anderen Teilen werden bislang fruchtbare Äcker in trockene Wüsteneien verwandelt. Durch das Abschmelzen der Polkappen werden niedrig gelegene Küstengebiete und Inseln überflutet. Diese Veränderungen können eine Völkerwanderung in bisher noch nicht gekanntem Ausmaß in Bewegung setzen. Pflanzen und bestimmte Bakterien sind in der Lage durch Photosynthese Biomasse zu erzeugen und so Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen.

Sauerer Regen
Alle fossile Brennstoffe enthalten Schwefel oder Schwefelverbindungen. Diese Schwefelverbindungen reagieren bei der Verbrennung mit dem Sauerstoff der Luft nach S + O2 -> SO2 zu Schwefeldioxid. Schwefeldioxid ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das sich gut im Wasser löst. Mit Wasser reagiert Schwefeldioxd nach H2O + SO2 -> H2SO3 zu schwefliger Säure. Schwefeldioxid wird in der Lebensmittelindustrie als Konservierungs- und Antioxidationsmittel eingesetzt. Bereits in geringen Konzentrationen führt Schwefeldioxid beim Menschen zu Kopfschmerzen und Übelkeit bis hin zum Erbrechen. Außerdem macht man Schwefeldioxid-Emissionen mit für das Waldsterben verantwortlich. Schweflige Säure, die beim Kontakt von Schwefeldioxid mit Wasser entsteht, ist ein Teil des "saueren Regens", der ebenfalls im Verdacht steht den Wald zu schädigen. Sie bildet sich durch Auswaschen von Schwefeldioxid in der Atmosphäre durch Regen. Außerdem verursacht sie Korrosion an Metallteilen.

Um die Auswirkungen der Emissionen von Schwefeldioxid zu mindern müssen fossile Brennstoffe entweder vor der Verbrennung aufwendig Entschwefelt werden oder die Abgase (Rauchgase) müssen gereinigt werden (Rauchgasreinigung).

Belastung durch Stäube
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen immer auch Stäube. Als Staub bezeichnet man dauerhaft in der Luft schwebende kleinste feste Partikel. Dazu gehören auch die bei der Verbrennung entstehenden Rußpartikel. Es wird zwischen Grob- und Feinstaub unterschieden. Grobstaub hat eine Partikelgröße von über 10 µm und gilt als gesundheitlich unbedenklich, da er in den Atemwegen zurückgehalten wird und die Lunge nicht erreicht. Feinstaub mit einer Partikelgröße von 10 µm oder weniger erreicht dagegen die Lungenbläschen und kann unterschiedlichste Krankheiten auslösen. Aktuell gibt es die Diskussion um die Feinstaubverordnung, die ein Fahrverbot für nicht schadstoffreduzierte Kraftfahrzeugen in den Innenstäden ab 2008 vorsieht. Auch für Öfen die mit Festbrennstoffen wie zum Beispiel Holz betrieben werden , werden demnächst Feinstaubfilter im Abgaskamin verlangt.

Andere Umweltbelastungen, die bei der Verwendung fossiler Brennstoffe entstehen können
Neben der Umweltproblematik, die bei der Verbrennug fossiler Brennstoffe auftreten kann, existiert eine Vielzahl von Umweltbeeinträchtigungen, die bei der Exploration, der Förderung, dem Transport und Aufarbeitung entstehen können. Hier sind nur beispielhaft, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, einige aufgeführ. Immer wieder kommt es beim Transport von Erdöl mit Tankschiffen zu Havarien bei denen ganze Küstenstriche mit Öl verseucht werden. Am besten dürfte noch der Unfall der "Exxon Valdez" im Jahr 1989 in Erinnerung sein. Damals wurden ca. 2000 km Küste vor Alaska verschmutzt. Die Auswirkungen solcher Verschmutzungen sind oft noch nach Jahrzenten spürbar. Der Landschaftsverbrauch beim Abbau von Braunkohle im Tagebauverfahren ist riesig. Um die Vorräte möglichst weitgehend abbauen zu können, werden manchmal ganze Dörfer umgesiedelt. Falls die tiefste Stelle der Förderung unter dem Grundwasserspiegel liegt, muss auch das Grundwasser abgesenkt werden. Dadurch fallen die oberen Erdschichten trocken, was die Flora der Gegend negativ beeinflusst. Beim Abbau von Steinkohle entstehen unter Tage Hohlräume, die zum Absenken der Öberfläche führen. Oftmals werden dabei Gebäude beschädigt. Von Bergschäden können die Menschen im Ruhrgebiet ein Lied singen.

Energie - Bedeutung für den Menschen

Wärme / Licht / Mobilität - Am Anfang war das Feuer
Licht und Wärme sind elementare Grundbedürfnisse des Menschen, die durch die Nutzung von Energie gedeckt werden. Eine erste Nutzung von Feuer durch den Menschen fand vermutlich vor 750.000 Jahren statt. Damals war der Mensch jedoch noch nicht in der Lage Feuer selbst zu entzünden. Er war, auf durch natürliche Weise (Blitzschlag) entstandenes Feuer, angewiesen. Dieses musste dann Tag und Nacht durch ständigen Nachschub an Brennmaterial (Energie)am Leben gehalten werden. Ständig war es durch Regenfälle und andere Unbilden der Natur bedroht.

Die Beherrschung des Feuers und damit die Kontrolle über die die Verwendung von Energie führte zu einem Entwicklungsschub der Menschheit. Durch seine Wärme war die Besiedlung kälterer Regionen möglich, sein Licht verlängerte den Tag und durch die Zubereitung von Speisen wurde seine Nahrung leichter verdaulich. Außerdem wurden durch das Erhitzen schädliche Parasiten im Fleisch, dem damaligen Hauptnahrungsmittel, abgetötet. Als Brennstoff diente Holz.

Ein weiterer Fortschritt war die Fähigkeit Feuer zu entzünden. Drei Methoden waren weit verbreitet, der Handquirl, der Feuerbohrer und der Funkenschlag. Beim Handquirl und beim Feuerbohrer wird ein Stab aus weichem Holz in einer Unterlage aus hartem Holz gedreht. So wurde mechanische Energie in Wärme umgewandelt. Auf die entstandene heiße Stelle wird Zunder gebracht der zu glimmen beginnt. Beim Feuerschlag wurde aus Pyrit und Feuerstein ein Funke geschlagen, der auf den vorbereiteten Zunder fiel, so dass das Feuer entfacht werden konnte.

Osterfeuer- Ein alter Brauch der heute noch gepflegt wird

Über Jahrtausende dienten offene Feuerstellen als Licht- und Wärmequelle, bis etwa im Mittelalter die ersten auf gemauerten Herde entstanden. öfen und Herde die in ihrer heutigen Form die Energie zu Wärme umsetzen, sind etwa ab dem Jahr 1800 bekannt.

Im 19. Jahrhundert entstand noch eine andere Art der Nutzung der Energie, die Mobilität. Durch die Einführung der Eisenbahn (in Deutschland 1835 zwischen Nürnberg und Fürth) ein weiterer Fortschritt für den Menschen statt. War Mobilität vorher entweder auf kurze Strecken beschränkt oder sehr mühselig (Postkutsche), so war sie nun für viele Menschen eine Selbstverständlichkeit. Auch der massenhafte Austausch von Gütern war nun über weite Entfernungen möglich.

Heute werden diese Bedürfnisse des Menschen in vielfältiger Form gedeckt. Licht, meist mit der Energie des elektrischen Stroms erzeugt, erhellt unseren Alltag mit den verschiedensten Leuchtmitteln. Natriumdampflampen als Nachfolger der seit dem 19. Jahrhundert verwendeten Gaslaternen beleuchten unsere Straßen. Leuchtstoffröhren und Glühlampen dienen uns zur Raumbeleuchtung. Viele unterschiedliche Energieträger, seien sie fossil oder regenerativ, ermöglichen uns heute ein behagliches Wohnraumklima, weit entfernt von den früheren offen Feuerstellen, bei denen man man vorne glühte und hinten fror. Auch die Mobilität ist aus unserm Leben nicht mehr wegzudenken. Durch die Erfindung des Automobils und des Flugzeuges, die sehr viel Energie verbrauchen, nahm sie einen ungeahnten Aufstieg. Millionen Menschen pendeln täglich von ihrem Wohnort zu ihrem Arbeitsplatz. Urlaubsreisen in andere Kontinente lassen sich ohne Probleme verwirklichen. Milliarden Tonnen an industriellen Gütern werden jährlich über weite Strecken von den Erzeugern zu den Verbrauchern transportiert.

Zwei weitere Aspekte des modernen Lebens sind ohne Energie nicht möglich. Die Unterhaltung und die Telekommunikation. Jede Form der modernen Unterhaltung bedarf der Energie, sei es in der Herstellung und in der Verteilung der Medien wie CDs und DVDs oder in der Verbreitung von Inhalten wie Radio- und Fernsehsendungen. Die moderne Telekommunikation, wie Telefon, SMS und E-Mail, ermöglicht es uns heute in sekundenschnelle rund um die Welt Kontakt aufzunehmen. Kein Vergleich mehr zu den früheren monatelangen Postlaufzeiten im Pferdekutschenzeitalter.

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