Stoffwandelnde Prozesse in der Energieerzeugung Fast alle auf der Erde verfügbare Energie ist auf Sonnenenergie zurückzuführen Ausnahmen: - Gezeiten -Kernkraft - Strahlung (Photovoltaik, Solartechnik) - fossile Brennstoffe -Wind - Wasserkraft
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
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
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
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) 10-20 Energie (Windkraft) 8 ε
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
Eine jährliche CO 2 -Vermeidung von 10 Mio. t in Deutschland ist alternativ möglich durch: 1. den Betrieb von 9000 großen Windkraftanlagen (500 kw, 2200h/a)* 2. den Betrieb von 7 Mio. Photovoltaik-Dachanlagen (2 kw, 700h/a)* 3. die Ersetzung von 50 Mio. Kühlschränken (340 kwh/a); plus 60 Mio. Waschmaschinen (200 kwh/a) durch heutige Bestgeräte (100 bzw. 130 kwh/a) 4. die Nachrüstung von 1,3 Mio. Heizöl-beheizten Altbau-Einfamilienhäusern (140 m 2, 225 kwh/m 2 a) vom heutigen durchschnittlichen Wärmedämmstandard auf den Standard für Neubauten (90 kwh/m 2 a) 5. die Ersetzung von rund 17 Mio. PKW (Ø Fahrleistung 11000 km/a, 9 l/100 km) durch Fahrzeuge, die 20% weniger Treibstoff verbrauchen (7,2 l/100 km) 6. die Ersetzung von 6 großen Steinkohlekraftwerken (700 MW, 4500h/a, Netto- Nutzungsgrad 37%) durch Erdgas-GuD-Anlagen (Netto-Nutzungsgrad 55%) 7. die Ersetzung von 22 großen Steinkohlekraftwerken (700 MW, 4500h/a, Netto- Nutzungsgrad 37%) durch neue Steinkohlenkraftwerke (Netto-Nutzungsgrad 44%) 8. den Betrieb eines 1300-MW-Kernkraftwerks mit rund 7700 h/a* gerechnet gegen eine Stromerzeugung von 10 Mrd. kwh aus Stein- und Braunkohle (je 50%) (Quelle: Meller/Hildebrand 1999)
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
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) 10-20 Energie (Windkraft) 8 ε
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