6. Energieerzeugung. 6.1Grundlagen

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Sophia Abel
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1 6. Energieerzeugung 6.1Grundlagen

2 Stoffwandelnde Prozesse in der Energieerzeugung Fast alle auf der Erde verfügbare Energie ist auf Sonnenenergie zurückzuführen - Strahlung (Photovoltaik, Solartechnik) - fossile Brennstoffe -Wind - Wasserkraft Ausnahmen: - Gezeiten -Kernkraft

3 Energieformen und ihre Nutzung (energiewirtschaftliche Unterscheidung) - Beispiele - potenzielle Energie kinetische Energie chemische Energie thermische Energie elektrische Energie - Wasserkraftwerk - Windkraft/Wasserkraft - die in der Kohle oder dem Erdöl gespeicherte Energie - Wärme bei der Kohleverbrennung - elektrischer Strom elektromagnetische Energie - Mikrowelle nukleare Energie - Kernspaltung, Kernfusion

4 Maßnahmen zur Energiesicherheit - Diversifizierung von Energieträgern (einschließlich des Ausbaus der Kernenergie) und des Energieimportes aus verschiedenen Lieferländern und Exportregionen; - maximale Ausnutzung heimischer Ressourcen und Maximierung von Energieeinsparmöglichkeiten in der Industrie, im Transportsektor und in Privathaushalten; - Bildung strategischer Reserven (von mindestens 90 Tagen); - Flankierung derartiger Strategien durch den Auf- und Ausbau guter politischer Beziehungen mit den Produzentenund Transitländern

5 Ziele der Energiepolitik I Effizienz des Wirtschaftssystems, Wachstumspolitik, Kostengünstigkeit und Sicherheit des Versorgungssystems, Diversifikation von Versorgungsstrukturen, Regulierung von dem Wettbewerb entzogenen Bereichen, Setzen eines marktwirtschaftlichen Ordnungsrahmens, Einsparpolitik, Förderung für heimische Industrien auf dem Energiesektor, Beeinflussung des Energieeinsatzes, z. B. Entwicklung und Markteinführung regenerativer Energien, Förderung fortschrittlicher Energietechnologien, Umwelt- und Klimaschutz.

6 Maßnahmen der Energiepolitik II spezifische Steuern wie Mineralöl- und Kfz-Steuer, allgemeine Energiesteuern wie Ökosteuer etc. Abschreibungsmöglichkeiten, Zölle, Handelsbeschränkungen (z. B. Importkontigentierung), Verwendungsverbote, Gesetze und rechtliche Regelungen (z. B. Bundestarifordnung für Strom oder Freigabe des Strompreises, Energieeinsparungsgesetz etc.), Zulassungsgenehmigungen, Subventionen (z. B. Kohlepfennig oder Tausend-Dächer-Programm), Forschungsförderung, Festlegung von Quoten zulässiger Emissionen, die evt. Handelbar sind, handelbare Zertifikate für umweltfreundliche Energieerzeugung.

7 Energiewirtschaft und Energiepreis Unfallschäden, Erkrankungen, bleibende Gesundheitsschäden, Invalidität und Todesfälle durch Unfälle oder Einwirkung von Schadstoffen, Landschaftszerstörung, Meeres- und Bodenverschmutzung durch Transport oder Lagerung von Erdöl, Erdölprodukten und Erdgas, Luftverschmutzung, klimatische Veränderungen (anthropogener Treibhauseffekt), Beeinträchtigungen der Tier- und Pflanzenwelt, Gebäudeschäden, Landwirtschaftliche Produktionsausfälle, Überschwemmungen, Maßnahmen zur Lärmbekämpfung, Maßnahmen zur Vorbeugung von Unfällen, (End-) Lagerung von Abfallprodukten

8 Energieproduktion Deutschland (2004) Erzeugungsmatrix Grundlast-Stromerzeugung

9 Bewertung der Energieformen: - politisch / technisch / wirtschaftlich? - Bewertung kann nach verschiedensten Kriterien erfolgen: Verfügbarkeit, Umweltbelastung, Stoffströme, Nachhaltigkeit, Effizienz, Materialeinsatz, Unfallhäufigkeit, Grundlast möglich, Amortisationszeit, Beitrag zum Treibhauseffekt? - Relevanz der Kriterien - Ranking der Kriterien

10 Bewertungskriterium: Umweltbelastung Nutzungsarten (Verkehr, Heizungsanlagen, industrielle Prozesswärme) Schadstoffbelastungen bei Gewinnung, Transport und Stoffumwandlung Flächenbedarf luft- und wassergetragene Abprodukte, Strahlenbelastung Sicherheitsrisiken für Beschäftigte und Umgebung (Unfälle!!)

11 Aber: gesamte Kette der Umweltbelastung von der Versorgung bis zur Entsorgung beachten Weitere wichtige Faktoren bei der Bewertung verschiedener Verfahren zur Energiegewinnung : - Nachhaltigkeit - Lösung Grund- oder Teilproblem (Grund-, Teillast) - Brennstoffgewinnung (Tagebau Bergbau, Platzbedarf bei Windenergie, Photovoltaik, Anbau von Biomasse) - Transport des Brennstoffs - Betrieb der Umwandlungsanlagen - Gewinnung und Verarbeitung des Materials, das zur Errichtung der Umwandlungsanlagen notwendig ist - Transport der Sekundärenergie zu den Verbrauchern - Umwandlung bei den Verbrauchern - Entsorgung der Abfälle und der Anlagen

12 Bewertungskriterium: Stoffströme Bewertung kann nach verschiedensten Kriterien erfolgen - Relevanz der Kriterien - Massen bleiben bei chemischen Energieumwandlungen erhalten, d.h. Vorteile für rein physikalische Prozesse Aber: Materialaufwendungen für Anlagenbau und Entsorgung bleiben dabei unberücksichtigt ergeben hinsichtlich der Umweltverträglichkeit nur begrenzte Aussagen

13 Stoffströme: Vergleich eines 1300 MW-Leichtwasserreaktors mit zwei 650 MW-Steinkohlekraftwerken Kernkraftwerk geringfügige radio- Steinkohlekraftwerk 2000 t Staub aktive Ableitungen t SO 2 in die Atmosphäre 6000 t NO x 170 t t Natururan KKW Steinkohle SKKW hochaktiver niedrig-, mittel t t Abfall aktiver Abfall Asche Gips ohne 180 t 520 t mit 15 t 2400 t Wiederaufarbeitung

14 Bewertungskriterium: Entsorgung - Energiehaushalt der Steinkohle ist im Vergleich zum Uran sehr gering 170 t 32 t angereichertes Uran - Hauptteile der Steinkohlekraftwerk-Emission belasten die Atmosphäre CO 2!!, SO 2, NO x ABER: Die Quantität der Abprodukte ist allein nicht aussagekräftig. Die Entsorgung der 15 t hochradioaktiven Abfalls t Behältermaterial erfordert einen größeren Aufwand als die Entsorgung von t Asche. Entsorgung radioaktiver Abfälle in Zwischen- und Endlagern 93% der Abfälle sind schwach radioaktivund nach spätestens 300 Jahren abgeklungen

15 Bewertungskriterium: Umweltbelastung bei Materialherstellung energetischer Vergleich allein ermöglicht noch keine Aussage zur Umweltbelastung einer Technik Materialeinsatz für den Bau der Anlage bezogen auf die Erzeugung von Strom

16 Bewertungskriterium: - Energetische Amortisationszeit Zeit, die eine Anlage betrieben werden muss, bis die Energie eingespeist ist, die zur Errichtung der Anlage notwendig war. (Achtung! Energetische Betrachtung, keine Kostenbetrachtung) Kohlekraftwerk KKW (Leichtwasserreaktor) 2 Monate 2-4 Monate Photovoltaik - monokristalline Zellen 4-7 Jahre - polykristalline Zellen 3-7 Jahre - amorphe Zellen 2,5-5 Jahre Windenergie 5 Monate - 1 Jahr

17 Energetische Wirtschaftlichkeit (Erntefaktor, ε) Gesamtenergieerzeugung des Systems während der Lebensdauer ε = Energieaufwendung für Bau+Betrieb+Wartung+Entsorgung+Folgeschäden Quelle: Fossile Energie (Dampf-KW) 8 Kernenergie (LWR) 7 Solarenergie (Solarzelle) 4 Energie (Wasserkraft) Energie (Windkraft) 8 ε

18 Schlussfolgerungen Unter umweltpolitischen Gesichtspunkten kann weder der Nutzung der Kohle noch der Kernenergie eine eindeutige Präferenz eingeräumt werden. Da jede der beiden Energiequellen Umweltbelastungen und -gefährdungen mit sich bringen kann, eignet sich keine von ihnen zur massiven Ausdehnung des Energieangebotes. Auch die regenerativen Energiequellen sind nach dem derzeitigen Stand des Wissens ohne große Umweltbelastungen nicht in der Lage, Träger einer expansiven Angebotsstrategie zu werden. Energiesparen ist der wirksamste Beitrag zum Umweltschutz Quelle: Sachverständigenrat im Sondergutachten Energie und Umwelt, 1981

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