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.
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.
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.
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?
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.
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.
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.
„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.
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.
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.
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.
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.
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.