Erörterung von verschieden Energiearten

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Blockheizkraftwerke Kohlekraftwerke

Brennstoffzelle Erdgas Erdöl

Erdwärme (geothermische Energie) Fernheizung

Gasturbine

Gezeitenkraftwerke Heizkraftwerke Kernenergie

Kombikraftwerke Solartechnik

Wasserkraftwerke Windenergie

Abschließender Vergleich mit eigener Meinung Literaturverzeichnis

Es gibt in der Bundesrepublik und in der gesamten Welt verschiedene Arten der Energie und Stromgewinnung. Am weitesten verbreitet sind Kohlekraftwerke, Atomkraftwerke, Wasserkraftwerke und fossile Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas. Allerdings haben sich in letzter Zeit auch Windräder, Solaranlagen und Gezeitenkraftwerke durchgesetzt. Allerdings wird auch die Erdwärme durch verschiedene Techniken genutzt und auch die Kraft der Meereswellen wird sich zu nutzte gemacht. Vereinzelt tauchen auch Blockheizkraftwerke auf, Dampfkraftwerke werden ebenfalls verwendet.

Im Folgenden möchte ich nun die nuklearen, die fossilen und die alternativen Energiequellen erläutern, und ihre Vor und Nachteile offenlegen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Art der Energiegewinnung zu finden, die am ökologisch verträglichsten ist und genügend Energie für die Zukunft bereitstellt.

Blockheizkraftwerke

Blockheizkraftwerke sind Stomerzeugungsanlagen mit

Verbrennungsmotoren, bei denen die Abwärme (Wärme die der Motor beim Betrieb freigibt) zur Heizung dient. Diese Blockheizkraftwerke sind allerdings nur bei Ganzjahresheizbedarf (z.B.: Krankenhäusern) sinnvoll. Blockheizkraftwerke sind im Unterschied zu Heizkraftwerken keine Dampfkraftwerke, sondern werden mit Verbrennungsmotoren betrieben. Der Motor treibt einen Generator zur Stromerzeugung an. Die Abwärme des Motors, die sich als Wärmestrahlung in den Auspuffgasen äußert, wird an einen Heizkreislauf angeschlossen. Das ist ein großer Vorteil der Blockheizkraftwerke, denn sie bieten Strom, und Wärme zum Heizen, zugleich. Da das Verhältnis von Stromerzeugung zu Wärmeerzeugung stets gleich ist, ist ein Blockheizkraftwerk nur dort sinnvoll, wo über das ganze Jahr ein gleichbleibender Wärmebedarf besteht. Für Industriebetriebe rechnet sich ein Blockheizkraftwerk auch, da sie sich selbst mit Strom und Wärme versorgen können. Zudem ist es ihnen möglich, bei geringerem Energiebedarf, einen Teil ins öffentliche Netz einzuspeisen. Ein Nachteil dieses Kraftwerks ist, dass sehr hohe Investitionen für den Lärmschutz aufgebracht werden müssen. Geschieht dies nicht, können Tiere, die in naher Umgebung, leben verstört oder verscheucht werden. Außerdem ist bei der Nutzung eines Gasmotors (wird dann mit Erdgas oder Biogas betrieben) ein Katalysator nötig, um die Stickoxide unter dem Grenzwert zu halten. Zum Ausgleich der erhöhten Werte an Schadstoffen nach dem Kaltstart bis zur Betriebstemperatur, muss die Betriebszeit je Start einige Stunden betragen. Bei Betrieb mit einem Dieselmotor ist der Ausstoss an Schadstoffen so groß wie bei einem normalen PKW mit Dieselmotor. Ein Nachteil dieser Art der Wärmegewinnung ist, dass sie in der Nähe des Nutzungsortes entstehen muss, denn ein Transport über mehrere Kilometer würde zu zu großen Energieverlusten führen.

Auch das Reichtags und die Regierungsgebäude werden mit Blockheizkraftwerken umweltfreundlich beheizt. Noch ist aber nicht alles fertiggestellt. Dafür thronen im Nordostturm des Reichtags schon vier gewaltige Motoren, von denen jeder 400 Kilowatt Leistung bringt. Diese vier Motoren sind ein Blockheizkraftwerk. Hier kann die Anlage mit normalem und mit Biodiesel betrieben werden. Der Biodiesel besteht aus aufgearbeitetem Rapsöl. Es ist also Brennstoff, der vom Acker kommt. Ein Vorteil des Biodiesels gegenüber dem normalen Diesel ist, dass dieser Brennstoff nachwachsbar ist und nicht irgendwann zugrunde geht. Allerdings wird der Weltbevölkerung durch den Anbau von Rapsöl für die Nahrungsproduktion wichtige Ackerfläche entzogen. Der Betrieb mit dem nachwachsendem Brennstoff verringert den Kohlenstoffdioxidausstoss gegenüber fossilen Brennstoffen um 70%. Insgesamt werden in den Regierungsgebäuden drei Blockheizkraftwerke installiert. Die Energieversorgung auf diese Art kostet pro Jahr 7,6 Millionen Mark, das schient viel zu sein, es sind aber 500.000 Mark weniger als die Vollversorgung durch den örtlichen Energielieferanten gekostet hätte. Bei Betrieb mit Biodiesel erhöhen sich die Kosten um 2 Millionen Mark, die für die Aufarbeitung des Rapses verwendet wird, allerdings schafft der Anbau von Raps zur Gewinnung des Öls auch neue Arbeitsplätze in der Landwirtschaft. Ob sich die 2 Millionen Mark mehr Kosten für die neu geschaffenen Arbeitsplätze rechnen, ist nicht sicher, auf jeden Fall rechnet es sich aber für die Umwelt. Das Besondere dieser Anlage ist ein unterirdischer Speicher. Darin soll im Sommer nicht gebrauchte Wärme der Kraftwerke gespeichert werden. Dabei wird 70°C heißes Wasser durch Röhren in 300 Meter Tiefe gedrückt, im Sandstein gesammelt und im folgenden Winter wieder nach oben gepumpt. Im Winter geschieht alles in einem zweiten Speicher andersherum. Von eisiger Luft gekühltes Wasser soll in 50 Meter Tiefe herabgelassen werden und im Sommer den Klimaanlagen dienen.

Hier ist das Versorgungsnetz des Parlamenttracks zu sehen. Die Verbindung zum örtlichen Stromversorger Bewag dient dazu, dass zu Spitzenbedarfszeiten auch Strom vom Berliner Unternehmen zugeschaltet werden kann.

Alles in allem könnten Blockheizkraft werke ca. 10% der Energieversorgung decken. Ob sie sich durchsetzten werden ist allerdings ungewiß.

Hier ist das Blockheizkraftwerk eines Industriebetriebs zu sehen, der sich selbst mit Strom und Wärme versorgt. Im Hintergrund links ist der Erdgasmotor sichtbar, der zur Senkung der Stickoxide meist im Magerbetrieb läuft.

Kohlekraftwerke

Kohlekraftwerke sind mit Braun oder Steinkohle befeuerte Kraftwerke. Sie erzeugen in Deutschland ungefähr die Hälfte des Stroms. Sie haben zusammen eine Leistung von rund 50.000 Megawatt. Aufgrund der Reinigung des Abgasrauchs und der Reststoffverwertung wurde die Umweltverträglichkeit in den letzten Jahren erheblich verbessert. Diese Kraftwerke sind in der Regel Dampfkraftwerke. Der Dampf wird in einem Kessel erzeugt. Rohre die den Feuerraum durchziehen, werden von Flammen und Rauchgasen erhitzt, so dass Wasser in ihnen verdampft. Braunkohlen sind Kohlen, die einen Kohlenstoffgehalt von 60 bis 70% haben. Sie haben wegen des höheren Wasser und Aschegehalts einen niedrigeren Heizwert als Steinkohlen (1/4 bis 1/2 mal so viel). Als Steinkohle werden Kohlen mit 75 oder mehr Prozent Kohlenstoffanteil bezeichnet. Der Vorrat an Braunkohlen beträgt 500 Milliarden Tonnen. Davon werden jährlich 1,2 Milliarden Tonnen gefördert. Allerdings liegen nur geringe Teile der wirtschaftlich abbaubaren Gebiete in Europa. Deutschland hat mit 40 Milliarden Tonnen große Vorräte. Diese lassen sich billig im Tagebau gewinnen. Jährlich werden in Deutschland 375 Millionen Tonnen gefördert. Die Fördermenge soll allerdings auf 200 Millionen gedrosselt werden. Diese Menge deckt 21% des Energiebedarfs und 30% der Stromerzeugung, damit ist Braunkohle der wichtigste heimische Energieträger. Das Problem der Steinkohle ist ihre Abbautiefe. Man kann Steinkohle nicht per Tagebau fördern, da sie ca. 1200 Meter unter der Erdoberfläche liegt. Dafür macht der 7000 Milliarden Tonnen große Steinkohlevorrat der Welt den größten Teil des Energievorrats aus. Die Weltförderung von 3,5 Milliarden Tonnen deckt mehr als 20% des Energiebedarfs. Aufgrund der Lagertiefe ist der Abbau sehr kostspielig. In Deutschland ist die Steinkohle tiefer in der Erde als in anderen Ländern, und daher ist die deutsche Steinkohle dreimal so teuer wie die importierte. So muss der Abbau von jährlich 70 Millionen Tonnen staatlich subventioniert werden, um die hohen Förderkosten zu decken. Deshalb wird der Steinkohlenbergbau auch mit Importbeschränkungen geschützt. Ein Nachteil des Steinkohleabbaus gegenüber dem Tagebau ist, dass bei sehr tiefe Stollen auch Unglücke passieren (z.B.: ein Stollen einstürzt). Das letzte große Bergbauunglück war das von Lassing im letzten Jahr, als 10 Bergmänner im Stollen starben als sie einen verschütteten Kumpel retten wollten.

Ein Nachteil der Kohlekraftwerke ist, seine Rauchgasentwicklung dass ihre Schornsteine und Kühltürme eine Landschaftsbeeinträchtigung sind. Außerdem stört Lärm in unmittelbarer Nähe Tiere und Menschen. Das Schlimmste an ihnen ist, dass bei der Verbrennung von Kohle erhebliche Mengen Schadstoffe entstehen. Ein 700 Megawatt-Steinkohlekraftwerk (im Ruhrgebiet entstanden in den siebziger Jahren ein Dutzend Kohlekraftwerke dieser Größenordnung) verbraucht in der Stunde 6000 Tonnen Steinkohle. Ohne Umweltschutzmaßnahmen sondern nur mit der Rauchgasentstaubung be tragen die Emissionen 14.600 Tonnen Kohlendioxid und 130 Tonnen Flugstaub. Dies nicht noch nicht alles. Hinzu kommen 602 Tonnen Asche und auch eine geringe Abgabe an radioaktiven Bestandteilen der Kohle. Diese Abgabe ist so groß wie bei einem Kernkraft werk mit gleicher Größe, was ein Nachteil der Kohlekraftwerke gegenüber den Atomkraftwerken ist, denn hinzu kommen noch die Schadstoffe die bei der Verbrennung entstehen. Eindeutig gegen die Kohlekraftwerke sprechen sich die Luftemissionen aus, denn jährlich bekräftigen die deutschen Kohlekraftwerke mit einem Kohlendioxidausstoss von 300 Millionen Tonnen das Problem dieses Stoffes. Außerdem müssen auch 30 Millionen Tonnen Asche und Stäube entsorgt oder restverwertet werden. Die Kohlekraftwerke zählten früher zu den größten Luftverschmutzern, deswegen wurden sie in den 80erJahren der Großfeuerungsanlagen-Verordnung unterstellt. Grund zur Schaffung dieser Verordnung waren die erheblichen Waldschäden. Diese Verordnung legt Grenzwerte für die Emissionen an Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub, Chloriden, Floriden und Vorschriften für die Meßtechniken fest. (Auf die Grenzwerte der Ausstösse möchte ich im Näheren nicht eingehen, da dies nur für Experten verständlich ist.) Anfang der 90erJahre waren alle Anlagen im Westen mit vollständiger Rauchgasreinigung ausgestattet. Das Hauptproblem der Kohlekraftwerke ist damit nicht gelöst, denn im Osten stehen weiterhin Anlagen mit stark veralteter Technik unter deren Ausstössen aber alle Teile der Erde zu leiden haben. Außerdem lässt sich Kohlendioxid im Allgemeinen nicht einfangen. Einzige Vorteile dieser Energieart sind, dass Kohle sehr billig ist, durch die Nähe von Abbaugebiet zum Kraftwerk keine Transportkosten entstehen, und außerdem hat die Kohleindustrie viele Arbeitsplätze geschaffen. Ein großer Nachteil ist auch, dass durch den Tagebau viele Landschaften vernichtet werden. Dabei werden Tiere vertrieben und der Grundwasserspiegel muss oft abgesenkt werden. Es existieren sogar Abbaugebiete, in denen die Grube mehr als 500 Meter tief ist, z.B.: das Tagebaugebiet Hambach. Dort werden jährlich 1,2 Milliarden m³ Wasser abgepumpt. Dies beeinträchtigt den Grundwasserspiegel weit über den Tagebau hinaus. Die Gebiete werden später zwar wieder mit Seen und Wäldern hergestellt, trotzdem ist der Tagebau aber ein tiefer Einschnitt in die natürliche Gegebenheit der Landschaft. Zudem dauert diese Rekultivierung mehrere Jahrzehnte. So waren zum Beispiel 1990 erst 200 km² des in 20erJahren erschöpften Tagebaugebiets im rheinischen Revier wiederhergestellt. Nachteilhafterweise wurden in den letzten 50 Jahren auch 50.000 Menschen umgesiedelt. Dies scheint im ersten Augenblick gering, wenn man bedenkt wie viel Nutzen die Kohle den Menschen in den letzten Jahrzehnten gebracht hat. Allerdings hat jede Umsiedlung ein persönliches Schicksal, denn jedes Mal wird ein Person oder eine Familie aus dem Lebensumfeld gerissen. Ihre Häuser, für die sie lange Jahre gearbeitet haben werden dem Erdboden ebenso gleichgemacht wie ihre Wälder und Wiesen. Diese Umsiedelungen kosten die Allgemeinheit eine Menge Geld, und auch die Subventionen der Kohleförderung stoßen teils auf Unverständnis. Einigen Menschen ist es lieber, billige Kohle aus Australien zu kaufen, als teure aus der nahen Umgebung. Sie argumentieren damit, dass ein Einstellen der staatlichen Zuschüsse die Schließung von vielen Zechen bedeuten würde, allerdings in der letzten Zeit in der Bergbauindustrie so viele Arbeitsplätze abgebaut worden seien, dass sich die Subventionen sowieso nicht mehr rechnen würden. Sie denken, dass alle Subventionen sofort gestrichen werden sollten; dies würde zwar zu erhöhten Arbeitslosenzahlen führen, aber in einigen Jahren, wenn die Kohlevorräte in Deutschland erschöpft sind, würden die Bergmänner auch arbeitslos. Über diese Aussage kann man geteilter Meinung sein. Ich persönlich finde, dass ein Stopp der Subventionierung auf lange Sicht sicherlich sinnvoll ist, allerdings erst, wenn die Arbeitslosenzahl gesunken ist, und für die dann arbeitslosen Bergmänner genügend Arbeitsplätze zu Verfügung stehen. Dies wird auf jeden Fall noch einige Jahre dauern.

Generell stellen die Kohlekraftwerke die meiste Energie bereit, dafür verpesten sie die Luft aber so stark, dass im Ruhrgebiet öfters Smogalarm herrscht.

Blick auf ein Tagebaugebiet mit Nach der Rekultivierung wird daraus einem Bagger von 95 Metern Höhe ein Erholungsgebiet mit Seen

Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist ein Gerät, das zur Erzeugung von Strom dient. Dabei wird ein gasförmiger Brennstoff mit Luftsauerstoff vereinigt. Die Brennstoffzelle ist weltweit in verschiedenen Varianten in der Entwicklung. Ziel soll sein, die Zuverlässigkeit und die Preiswürdigkeit zu verbessern. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts konnte sich die Brennstoffzelle nicht durchsetzten, da geeignete Arbeitsmaterialen nicht vorhanden waren. Die Entwicklung wurde in den 60erJahren allerdings wieder aufgenommen, da sie zum Erzeugen von Strom in Unterseebooten und Raumfahrzeugen dienen sollte. Darin waren Lautlosigkeit, Vibrationsfreiheit und weitgehend schadstofffreie Energieumwandlung wichtig. Die bis heute nie erreichte Wirtschaftlichkeit war unbedeutend. Die unwirtschaftliche Arbeitsweise der Brennstoffzelle ist auch ihr größter Nachteil gewesen, und deshalb kam sie deshalb nur für Spezialanwendungen, wie die Raumfahrt, in Frage. Bei der Vereinigung des Luftsauerstoffes mit dem gasförmigen Brennelement entstehen so gut wie keine Schadstoffe. Die ist der herausragende Vorteil einer Brennstoffzelle gegenüber anderen Energiegewinnungsarten. Nimmt man als Brennstoff Wasserstoff, entsteht bei der Vereinigung mit dem Luftsauerstoff chemisch reinstes Wasser. Dies geschieht bei der Zirkonoxid-Brennstoffzelle die Erdgas (Wasserstoff) verwendet. Diese Brennstoffzelle wird als zukunftsfähigste Variante angesehen. Bei dieser Brennstoffzelle existiert eine hohe Reaktionstemperatur (1000°C). Dies hat einen Vorteil, den so kann man die Abwärme der Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff zum Heizen nutzen. Die Existenz von vielen unterschiedlichen Varianten ist dadurch zu erklären, dass die Aussicht auf hohe Wirkungsgrade der Stromerzeugung und geringe Emissionen die Entwicklung in den 80erJahren angeregt hat. Damals hatte man einen theoretischen Wirkungsgrad von bis zu 70%. Heute beträgt er sogar 90%. Der reelle Wirkungsgrad kann bei 65% angesehen werden. Das ist auch ein Vorteil der Brennstoffzelle, denn bei einem Kohlekraftwerk beträgt der Wirkungsgrad nur 45%, bei einem normalem Auto sogar nur 20%. Leider ist für den Bau einer Brennstoffzelle ein hoher Kostenaufwand nötig. Dies liegt daran, dass die Konstruktion eines System zur kontinuierlichen Brennstoff und Luftzufuhr ebenso Brennstoffzellenbatterie von Siemens schwierig ist wie die Abfuhr des Reaktionsprodukts Wasser. Leider gibt es bei Zellen mit hoher Betriebstemperatur auch Dichtungsprobleme, die zu lösen sind. Dies ist vor einigen Jahren aber der Siemens AG gelungen, denn sie konnte nach 20jähriger Entwicklung die mit 50 Kilowatt stärkste Brennstoffzellenbatterie präsentieren, sie war durch Zusammenschaltung von 460 Brennstoffzellen entstanden. Die Zellen verbrennen reinen Wasserstoff, deswegen entsteht als Abfall Wasser (0,5 Liter je abgegebener Kilowattstunde). Für die Möglichkeit ein Kilowatt Leistung zu schaffen, müssen 10000 DM investiert werden. Das ist viel, denn bei einem herkömmlichen Kraftwerk sind es nur 3000 DM. Dies ist ein Nachteil der Brennstoffzelle, allerdings kann man mit einer Verbilligung in den nächsten Jahren rechnen. Man denkt sogar schon an Brennstoffzellenkraftwerke und Betrieb von Elektroautos mit Brennstoffzellen.

Ihre Vorteile wie emissionsarme bis emissionsfreie Arbeitsweise, leise Arbeitsweise und dies ohne Vibrationen sind einzigartig. Auch die Konstruktionsprobleme wurden gelöst. Wenn die Kraftwerksfähigkeit erreicht ist wird es keine Nachteile mehr geben. Der unwirtschaftlichen Arbeitsweise könnte durch Subventionen für einen geringen Zeitraum geholfen werden, denn je mehr Brennstoffzellen gebaut werden, desto geringer werden folglich die Produktions- und Konstruktionskosten.

Der Widerstand gegen die emissionsreichen Energien wird die Entwicklung in den nächsten Jahren beschleunigen. Sollte die Wirtschaftlichkeit in absehbarer Zeit erreicht werden, denke ich, dass Brennstoffzellen die Energie der Zukunft sind.

Erdgas

Erdgas ist ein gasförmiger fossiler Brennstoff. Es ist ein wichtiger Energieträger für Wärme und Stromerzeugung. Erdgas deckt den Weltenergiebedarf zu 20%. Vor allem für die Industrieländer ist es von größer Bedeutung, denn sie beziehen 85% der Jahresförderung von Erdgas. Erdgase bestehen zu 75 bis 95 Prozent aus Methan und anderen Kohlenwasserstoffen. Ihr Vorteil ist, dass sie kaum Schwefel enthalten und daher bei der Verbrennung kein Schwefeldioxid entsteht. Deshalb kann bei Erdgaskraftwerken eine Rauchgasentschwefelung entfallen. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der Verbrennung auch weniger Kohlendioxid entsteht als bei der Verbrennung mit Erdöl oder Kohlen. das liegt daran, dass Erdgas weniger Kohlenstoff und mehr Wasserstoff enthält, dafür aber den gleichen Energieinhalt hat. Weil Erdgas einen hohe Verbrennungstemperatur hat, kann man die Abwärme auch zur Beheizung nutzen. Früher dachte man, dass Erdgas nur aus Gasen von Kohle und Erdöl entstanden sei, da es oft über Erdöl und Kohlelagerstätten zu finden ist. In letzter Zeit fand man Erdgas allerdings auch in einer Tiefe von 7000 Meter, was die Vermutung bestätigt, dass es bei der Bildung der Erdkruste eingeschlossen worden sei müßte. Man denkt, dass es durch Spalten nach oben gedrungen ist und sich dort teils zu Erdöl und Kohle umgewandelt hat. Wenn diese Vermutungen zutreffen würde das bedeuten, dass die Energievorräte an Erdgasen womöglich viel größer sind als bisher angenommen. Und der bisher angenommene Vorrat war schon gewaltig. Er wurde auf 99000 Milliarden m³ geschätzt. Bei einer jetzigen Förderung von 1,9 Mrd. m³ jährlich bedeutet das, dass Erdgas noch über 52000 Jahre zur Verfügung steht. Dieser riesige Vorrat ist der Hauptvorteil des Erdgases, und er könnte Vermutungen nach noch viel größer sein. Erdgas befindet sich zu 40% in Sibirien, zu 20% im Nahen Osten und nur zu rund 5% in Europa. In Europa ist es fast ausschließlich unter der Nordsee zu finden. Deutschland hat zwar einige Vorkommen, muss jedoch den größten Teil aus den anderen Staaten einführen. In Deutschland deckt Erdgas ca. 20 Prozent des Energiebedarfs, dieser Wert steigt jedoch stetig, da Erdgas für immer mehr Sachen verwendet wird. So sind Ölheizungen nur noch in alten Häusern vorhanden und auch die Warmwasseraufbereitung geschieht meistens mit Erdgas. Es dient auch für Blockheizkraftwerke mit Gasmotoren und zur Stromerzeugung in Dampfkraftwerken. Außerdem treibt es die Brennstoffzellen sowie teilweise auch die Automotoren an. Der Nachteil an Erdgasen sind die Katastrophengefahren. Durch Lecks in Lagertanks könnte Methan entweichen, und das ist ein hochwirksames Treibhausgas. Leider bringt der Transport in verflüssigtem Zustand über Schiff, Schienen und Straßen bei Unglücken eine sehr hohe Explosionsgefahr mit sich. Diesem Risiko wurde mit Pipelines aus dem Weg gegangen. Allein in Deutschland liegen Versorgungsröhren mit einer Gesamtlänge von 200000 Kilometern unter der Erde. Ein Vorteil des Erdgases ist auch, dass es einen sehr geringen Übertragungsverlust hat. Er wird mit lediglich 0,07% angegeben. Auch bei der Gewinnung gibt es nur geringe Verluste. Ein Nachteil des Erdgases gegenüber der Kohle ist, dass die Bohrinseln, die überall in der Nordsee stehen, ein Risiko bei Orkanen sind, denn sie könnten beschädigt werden. Bei Erdölbohrinseln ist das Risiko aber größer, denn austretendes Öl hat schon zu vielen Umweltkatastrophen geführt. Vielleicht beeinträchtigen die Lagertanks von Erdgas das Bild der Landschaft. Dies ist aber nicht als Problem oder Nachteil anzusehen, denn Kohlefördertürme, Kohletagebaugebiete, Erdöllager oder Kernkraftwerke tragen auch nicht zur Verschönerung der Umgebung bei.

Die Verbreitung von Erdgas wird in den nächsten Jahren sicherlich stark fort schreiten. Es wird auch der wichtigste Faktor sein um die Kohle und Ölförderung zu drosseln. Meiner Meinung nach ist Erdgas ein guter Energieträger. Es ist zwar ein fossiler Brennstoff, belastet die Umwelt allerdings nur geringfügig. Ich denke, dass dies den Öl und Kohleverbrauch im Haus halt spürbar senken wird.

Erdöl

Erdöl ist der wichtigste Energieträger, hauptsächlich als Treibstoff im Verkehr, als Brennstoff für Heizungen und für die Stromerzeugung. Es ist ein flüssiger fossiler Brennstoff, und in all seinen Anwendungsbereichen stark umweltbelastend. Rohöl ist der Ausgangsstoff für viele Dinge. Für Gas, Benzin, Kerosin, Dieselkraftstoff, Schmieröle, Heizöl, Bitumen, Waschmittel, Dünge und Unkrautvertilgungsmittel, Kleidung, Farben, Kunststoffe und Tierfutter. Dies ist der Vorteil von Erdöl, denn es ist sehr vielfältig einsetzbar. Leider hat es auch Nachteile. Durch das Wachstum der Erdbevölkerung steigt auch der Erdölbedarf, und Erdöl ist schwer zu finden und die Förderung teuer. Die Erdölreserve der Welt beträgt ca. 95 Milliarden Tonnen, da jährlich allerdings ca. 3 Mill.t gefördert werden, wird der Vorrat vielleicht schon in den nächsten 30 Jahren zur Neige gehen. Folglich muss man sparsam damit umgehen. Ein weiterer Nachteil ist, dass 50% des Öls unter dem Meeresboden lagern, und zur Förderung dieses Öls Bohrinseln eingesetzt werden müssen. Da in vielen Ländern intensiv nach Erdöl gesucht wird, sind weltweit über 700 Bohrinseln im Einsatz. Davon arbeiten die Meisten in einer Tiefe von bis zu 200 Metern. Für tiefere Bohrungen (3000 Meter) werden Bohrschiffe benötigt.

Hier sind verschiedene Bohrinseln abgebildet (nicht maßstablich). Der schwimmende Halbtaucher (links) wird am Boden verankert. Die Hubinsel (Mitte) steht auf riesigen abgesenkten Stützbeinen. Die feststehende Förderbohrinsel (rechts) sammelt Erdöl aus ihren Förderbohrungen in großen Lagertanks, die auf dem Meeresboden aufgesetzt sind.

Ein Problem dieser Bohrinseln ist, dass sie sehr groß sind (größer als ein Fussballfeld), und dass sie sehr standhaft sein müssen. Bei Sturm treffen über 25 Meter hohe Wellen auf sie. Ist das Öl erst einmal gefördert, muss es über Pipelines oder Schiffe an Land gebracht werden. Dieser Transport ist wegen der großen Mengen und Distanzen umweltgefährdend. Wegen der Umweltkatastrophen z.B.: 1978 als der Supertanker ,,Amoco Cadiz" strandete, 230000 Tonnen Erdöl ausliefen und 400 km französischer Küste verschmutzten, und weit schwereren Unfällen mit Öltankschiffen vor Alaska und Südafrika werden nur noch ,,kleinere" Schiffe eingesetzt, um etwaige Schäden gering zu halten. Das Umweltrisiko ist erneut ein Nachteil des Erdöls. Jährlich verschmutzen 150 Millionen Tonnen Rohöl (= der Jahresbedarf Deutschlands) das Meer. Durch Schäden an Pipelines entstehen viele Boden und Gewässerverschmutzungen, denn ein Liter Erdöl macht Millionen Liter Trinkwasser ungenießbar. Dies ist auch ein Problem in Asien und im Nahen Osten. Dort sind die Pipelines alt, und manche sind durch den Krieg zwischen Russen und Tschetschenen zerstört. Das Öl strömt aus den Rohren oft monatelang in die Landschaft und verschmutzt sie. Und gerade durch die unsichersten Zonen Asiens sollen Pipelines gebaut werden. So wurden am Kaspischen Meer gewaltig große Ölvorkommen von mehr als einer Milliarde Tonnen Erdöl entdeckt. Diese Fördergebiete werden nun erschlossen. Alles begann 1985 als die Russen bei Bohrarbeiten in Tengis einen explosionsartigen Ausbruch verursachten. Das führte zu einem Ölbrand, die Flammen schossen 150 Meter hoch. Die Quelle brannte zwei Jahre und kostete jeden Tag Millionen, doch der Vorrat war nicht erschöpft, sondern nur eben angezapft. Als Kasachstans 1991 unabhängig wurde, kamen die Ölmultis und kauften sich die bedeutendsten Ölfelder. Der US-Konzern Chevron sicherte sich mit einem 20 Milliarden-Dollar-Deal über 40 Jahre das auf 25 Milliarden Barrel geschätzte Tengis-Feld. Auch die chinesische Regierung kaufte ein Ölfeld für 4,3 Milliarden Dollar. Das ist die größte Auslandsinvestition aller Zeiten. Chinas Energiebedarf wird bis zum Jahr 2010 jährlich um 4,5% steigen, dann muss die Hälfte importiert werden, denn keiner braucht für den Wirtschaftsaufschwung mehr Öl als China. Dazu soll eine 3000 km lange Pipeline vom erworbenen Gebiet Aktöbe nach China gebaut werden. Die Chinesen hätten nichts gegen die kürzeste und billigste Variante, durch den Iran zum Persischen Golf, doch dagegen sperren sich die Amerikaner. Das Problem im Nahen Osten ist, dass das Öl auf seinem Transport durch alte und neue Konfliktzonen muss. Da streiten sich islamische Aseris und christliche Armenier, Georgier und Abchasen, Türken und Kurden, Chinesen und Uighuren, herrschen Bürgerkriege unter Afghanen und Tadschiken. Hier liegt das Problem der Ölfelder. Sie sind zwar zahlreich vorhanden, allerdings sind Pipelines gefährlich, denn sie könnten bei den Kriegen beschädigt werden, und schwere Umweltkatastrophen verursachen.

Schaubild der im Nahen Osten vorhandenen Ölfelder und der geplanten Pipelines Weltweit werden 30 Prozent des Energiebedarfs mit Öl gedeckt, in Deutschland sind es 40%. Allerdings geht der Prozentsatz in Deutschland aufgrund des Energiesparens stetig zurück. Über 50% des Öls werden in Deutschland als Treibstoffe für den Verkehr genutzt, 25% dienen als Brennstoffe für Heizung, Warmwasserbereitung und Stromerzeugung der Rest wird als Chemie-Rohstoff verwendet. Der größte Nachteil des Öls ist, dass es bei der Verbrennung Bestandteile frei werden lässt, die zu Luftverschmutzung und Vergrößerung des Ozonloch beitragen.

Öl ist also nicht nur ein Transportrisiko, sondern verschmutzt auch bei der Verbrennung die Luft erheblich. Außerdem ist die Ölreserve in 3040 Jahren erschöpft. Öl hat nur einen Vorteil: Es ist billig. Aber das soll sich bald ändern, denn die Fördermengen von Erdöl sollen gedrosselt werden, und dadurch wird es teuer werden. Dies wird man auch bei den Benzinpreisen sehen. Leider gibt es als Treibstoffe neben Öl nur geringe Alternativen, dafür hat man aber als Heizmittel andere Varianten zur Verfügung.

Ich denke, dass die Ölverwendung stark reduziert werden sollte. Dies wird meiner Meinung nach noch einige Jahre dauern, oder sogar überhaupt nicht geschehen, da erst vor kurzer Zeit Unmengen von Geld in die Erschließung von Erdölfeldern gesteckt wurden, und sich die Wirtschaftsriesen diesen Reibach natürlich nicht entgehen lassen werden, und Verluste schon gar nicht akzeptieren.

Erdwärme (geothermische Energie)

Erdwärme ist die Wärme des Erdinnern, die durch die Erdkruste langsam an die Oberfläche dringt. Sie ist mit verschiedenen Techniken nutzbar und kaum umweltbelastend. Aus dem 6000°C heißen Erdkern strömt Erdwärme zur Oberfläche. Diese Energie ist unerschöpflich. Die Erdwärme wird in Thermalquellen seid Jahrtausenden genutzt. Man unterscheidet zwischen den verschiedenen Arten der Erdwärmenutzung. Ein Nachteil dieser Energie ist, dass wegen des geringen Wärmestroms (0,06 Watt je m² = 1/3000 der Sonneneinstrahlung) in erster Linie nur Stellen in Betracht kommen, an denen die Erdkruste dünner ist, und die Temperatur mit der Tiefe daher rascher zunimmt. Diese Stellen sind oft an Vulkangürteln vorhanden. Dort gibt es tiefliegende austretende Heißwasser und Dampfvorkommen. Ein Vorteil ist, dass das Heißwasser sich zur Fernheizung nutzen lässt. Mit dem Dampf können Wärmekraftwerke betrieben werden. Leider geschieht das bisher erst in ca. 20 Ländern. Auf Vulkaninseln wie den Azoren bestreiten sie allein die Stromerzeugung. Dies ist auch ein Vorteil, den so werden dort keine Kohle oder andere Kraftwerke benötigt. Warmwasser von bis zu 60 und mehr °C kommt in geringer Tiefe (bis 2000 Meter) vor allem in Ablagerungsbecken urzeitlicher Meere vor. Diese Tiefenwässer müssen erbohrt werden, was auch in mehr als 50 Ländern geschieht. So werden bei Paris hunderttausende Wohnungen direkt oder über Wärmepumpen beheizt. Auch im bayrischen Erding wird diese Art der Energiegewinnung genutzt. Dort steht die größte Anlage Deutschlands. In Erding ist ein riesiger unterirdischer See mit 65°C heißem Wasser vorhanden. Auf den See stieß die Firma Texaco 1983 bei der Suche nach Öl. Ein Vorteil dieses Sees ist, dass er so groß ist. Man weiß nicht genau wie groß, allerdings ließ man 3 Monate lang eine Pumpe ohne Pause arbeiten, um das heiße Wasser abzuschöpfen, und der Wasserspiegel hat sich kaum gesenkt. Der See beheizt 2000 Wohnungen, ein Krankenhaus und ein Thermalbad. Ein Nachteil ist, dass diese geothermische Anlage so eine Auslastung haben muss, denn sonst wurden sich die 25 Millionen Mark Baukosten nicht rentieren. Ein Vorteil ist, dass durch diese Anlage pro Jahr drei Millionen Liter Heizöl und sieben Millionen Tonnen Kohlendioxid eingespart werden. Dies ist ein guter Beitrag zum Umweltschutz. In Deutschland laufen zwar nur 25 solcher Anlagen, allerdings ist die geothermische Energie stark im Kommen. Auch in Neubrandenburg werden seit den 80erJahren 3000 Wohnungen per Warmwasservorkommen in 1000 bis 2500 Metern Tiefe beheizt. Forschungsprojekte bauen auf die Erkundung von Warmwasservorkommen im Nordwesten Deutschlands. Geplant ist die Erschließung von Tiefen-Warmwasser im Raum der bayrischschwäbischen Heilbäder zur Fernheizung und Warmwasserbereitung für Gewerbebetriebe. Ein weiterer Pluspunkt ist, dass man Einführen einer Erdwärmesonde mit theoretisch die ganze Welt 100000 zwei Kunststoffrohren in ein Bohrloch Jahre lang mit der Wärme der ersten drei Kilometern der Erdkruste versorgen könnte. Man nutzt die Erdwärme auch anders. In 50 bis mehrere hundert Meter tiefe Bohrungen werden wenige Zentimeter dicke, am unteren Ende U-förmig gebogene Rohre gesteckt (werden als Erdwärmesonden bezeichnet). Dann nimmt Wasser im Hinab und Hinauf strömen Erdwärme auf, die mit Hilfe einer Wärmepumpe auf Heiztemperatur gebracht wird. In der Schweiz bestanden in den 90er Jahren mehrere tausend Anlagen für Wohnhäuser. Ein Vorteil ist, dass diese Erdwärmesonden umweltverträglich sind.

Eine weitere Möglichkeit ist das HDR-Verfahren. Dabei sollen einige tausend Meter tief in ungefähr 200°C heißem trockenem Gestein (Hot Dry Rock HDR) natürliche Spalten durch hydraulischen Druck zu einem Wärmetauscher aufgeweitet werden, worin oben hineingepreßtes Kaltwasser verdampft. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es noch im Forschungsstadium ist, und dass das Aufbrechen und Durchgängighalten der Spalten sehr schwierig ist. In Zusammenarbeit mit Frankreich, Großbritannien und der EG soll nun ein HDR-Pilotkraftwerk errichtet werden. Geht man bei der Erdwärmenutzung noch weiter in die Tiefe, lässt sich sogar Strom erzeugen. Zwischen 3500 und 7000 Metern ist das Gestein 150°C heiß. Wenn man es aufsprengt, und Wasser hindurch pumpt, so erhält man Dampf zurück, der Turbinen und Generatoren antreiben kann. Der Vorteil ist, dass sich ein Viertel des deutschen Strombedarfs so erzeugen ließe. Ein Forschungsprojekt über einen Zeitraum von 4 Monaten hat gezeigt, dass dieses Verfahren einfach ist, und nahezu vollautomatisch und umweltfreundlich zu betreiben ist. Der größte Vorteil ist, dass der Kreislauf im Projekt vollkommen verlustfrei funktionierte. Bei der Umweltverträglichkeit der Erdwärme gibt es auch einen Nachteil. Das Wasser löst aus dem Gestein giftige Chemikalien, so muss man das abgearbeitete Wasser meist in die Tiefe zurückleiten, um Gewässerverschmutzungen zu vermeiden. Außerdem kann die Bohrtätigkeit mit Lärm verbunden sein. Dies ist kein großes Handicap, denn nach Abschluss der Bohrarbeiten arbeitet die Anlage geräuscharm. Erdwärmekraftwerke erzeugen mehr Abwärme als Wärmekraftwerke, dies ist aber auch kein Problem, da man die Abwärme nutzten kann. Ein großer Vorteil ist, dass die Anlagen bei großen Wasservorkommen wirtschaftlich arbeiten, dies hängt allerdings auch von den Bohrkosten ab.

Leider macht diese Methode nur 1% des Weltenergiebedarfs aus, in einigen Länder deckt Erdwärme allerdings mehr Prozent des Energiebedarfs (in Deutschland nur 2%). Dieser Wert steigt aber ständig, was ich gut finde, denn ich denke, dass Erdwärme viel mehr verwendet werden sollte, wenn es an den Standorten möglich ist. Ich denke die Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit werden den Ausschlag zu mehr geothermischen Anlagen geben.

Die Abbildung zeigt, wie Erdwärme zur Bereitung von Heißwasser an der Erdoberfläche genutzt werden kann.

Fernheizung

Als Fernheizung bezeichnet man die Heizung von Gebäuden mit Heißwasser aus zentralen Heizwerke. Die Zentralen sind Heizwerke oder Heizkraftwerke. Sie haben viele Vorteile, sind aber nur bei einer hohen Anschlussdichte wirtschaftlich. Das liegt an den hohen Investitionskosten ins Verteilsnetz. So ist die Fernheizung im Innenstadtbereich sehr wirtschaftlich. Noch wirtschaftlicher wird sie, wenn sie ganzjährig genutzt wird, was den Anschluss von Industrie und Gewerbebetrieben sowie Krankenhäusern voraussetzt. Außerdem sind sie im Vergleich zu Fernheizungsrohre mit Wärmedämmung Einzelheizungen energiesparend und wesentlich emissionsärmer. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie für viele Brennstoffe geeignet sind: Erdgas, Erdöl, Kohle, Müll etc.. Um bei der Übertragung möglichst wenig Energie zu verlieren, tragen die Rohre eine aufwendige Wärmedämmung. Die Übertragungsverluste liegen im Durchschnitt unter 10%. Vakumisolierte Rohre könnten sie wesentlich reduzieren, diese Rohre sind allerdings sehr teuer. Die U-förmigen Rohrbögen in den Hauptleitungen (wie im Bild) haben den Zweck, die unterschiedliche Wärmeausdehnung des Rohrmaterials aufzunehmen. Das Verteilsnetz besteht meist aus zwei Rohren: Vor lauf (Wassertemperatur 80 bis 140°C) und Rücklauf (abgekühltes Wasser). In Skandinavien ist Fernheizung weit verbreitet: Dänemark versorgt rund 50, Finnland 40 und Schweden über 30 Prozent aller Wohnungen damit. In Deutschland sind es etwa 15 Prozent. Der Vorteil ist, dass dadurch in Deutschland gegenüber Einzelheizungen 2,7 Millionen Tonnen Steinkohle oder 2,2 Millionen Tonnen Heizöl gespart werden, und 5 Millionen Tonnen des umweltschädlichen Kohlendioxids nicht erzeugt werden. Man rechnet in Deutschland bis zum Jahr 2010 mit einem Ausbau der Fernheizung um 20%. Ein Vorteil ist, dass in der Zukunft die Einspeisung von Heißwasser aus Sonnenkollektoren in Fernheiznetze Bedeutung erlangen könnte.

Ich denke, dass sie die Fernheizung in naher Zukunft vor allem in Großstädten gegenüber der Einzelheizung durchsetzten wird, da sie billiger ist, und auch die Umwelt erheblich schont. Zum Ausbau der Fernheizung wird auch beitragen, dass die Gemeinden in der Lage sind in ihrer Energiepolitik Fernheizung (das heißt Anschlusspflicht) vorzuschreiben.

Spart Brennstoffe und schont daher die Umwelt: Um je 100 Prozent Nutzwärme zu erzielen, müssen bei Einzelfeuerung 160, bei Sammelheizung 135 und bei Fernheizung aus einem Heizkraftwerk nur noch 35 Prozent Primärenergie aufgewendet werden.

Gasturbine

Eine Gasturbine ist eine mit Erdgas oder Öl betriebene Wärmekraftmaschine. Die Gasturbine hat in der Stromerzeugung relativ geringe Emissionen. In der Gasturbine wird mit einem Verdichter Luft komprimiert. Durch Verbrennen eines Brennstoffs wird diese Luft erhitzt. Dieses Gemisch von Luft und Verbrennungsgasen (daher ,,Gas"Turbine) dehnt sich aus, und versetzt eine Turbine in Drehung, die dann Strom erzeugt. Der Nachteil der Gasturbinen ist, dass sie zwei Drittel der erzeugten Leistung dafür benötigt, die Luft zu komprimieren. Es gibt zwei verschiedene Entwicklungsrichtungen bei den Gasturbinen. Da sind die teueren Flugzeug-Strahltriebwerke, die innerhalb weniger Minuten auf volle Leistung kommen, und die billigen Industrie-Gasturbinen, die bis zur Volllast eine halbe Stunde benötigen. Früher wurden Gasturbine wegen der kurzen Zeit bis zur vollen Leistung nur in Spitzenbedarfszeiten verwendet, heute dienen sie aber auch für den Grundlaststrom; und Gasturbinen werden auch in Kombikraftwerken eingesetzt. Gasturbinen haben einige Vorteile. Es besteht die Möglichkeit mehrere Gasturbinen- Blöcke zu einen größeren Kraftwerk zusammenzustellen. Außerdem sind die Planungs- und Bauzeiten kurz (zwei Jahre). Auch die Investitionen in Gasturbinenkraftwerke haben Vorteile, denn die Investitionen betragen weniger als die Hälfte der Investitionen in andere Wärmekraftwerke. Das Brenngasluftgemisch muss sauber sein, denn sonst würden die Turbinenblätter zu rasch rotieren. Das ist vorteilhaft, denn so sind die Emissionen verhältnismäßig gering, vor allem beim Betrieb mit Erdgas. Die entstehenden Luftschadstoffe wie Staub, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff, Schwefeldioxid und Stickoxiden können durch sehr einfache Maßnahmen unter den Grenzwerten gehalten werden.

Die Hauptvorteile von Gasturbinen sind also die Umweltfreundlichkeit und die geringen Kosten des Baus im Vergleich zu anderen Wärmekraftwerken. Gasturbinen werden oft in Kombination mit Dampfturbinen in Kombikraftwerken verwendet (siehe auch Kombikraftwerke).

Ich denke, dass Gasturbinen gut zur Stromgewinnung geeignet sind, da sie sehr umweltfreundlich sind. Außerdem haben sie sich als Schiffsantrieb schon lange bewährt. In Zukunft werden meiner Meinung nach Gasturbinen immer mehr zu Stromgewinnung beitragen. Ich sehe ihre Nutzung vor allem aber in Kombikraftwerken.

Blick auf das Kombikraftwerk Emden. Die Gasturbine befindet sich hier hinten (hell). Rechts davon ist ihr Generator (dunkel) zu sehen.

Die Dampfturbine ist in dem dunkeln Gehäuse vorne links. Ihr Generator ist hier nicht sichtbar.

Gezeitenkraftwerke

Gezeitenkraftwerke sind Wasserkraftwerke, die die Gezeitenströme (vor allem Ebbe und Flut) nutzen. Dazu ist ein Gefälleunterschied (Gezeitenhub) von mindestens 5 Metern nötig. Die Funktionsweise ist simpel. Bei Flut treibt einströmendes, bei Ebbe ausströmendes Wasser die Turbinen an. In der gesamten Welt gibt es ca. 100 geeignete Bauplätze und viele Baupläne. Das erste Gezeitenkraftwerk der Welt ist die französische Anlage an der Rance-Mündung bei St. Malo. Auch in Großbritannien befasst man sich seit Langem mit einem großen Projekt. Man geht davon aus, dass es bis zu 5% des Energiebedarfs decken könnte. Das Problem hier ist das gleiche, wie bei den anderen auch. Die Bauzeit. Die Errichtung des Kraftwerks würde etliche Jahre dauern. Zudem gibt es noch viele weitere Nachteile: Die Energie, die weltweit durch Gezeitenkraftwerke entstehen könnte, liegt unter dem Jahresbedarf Deutschlands. Ein weiteres Problem ist, dass viele Länder keine geeigneten Standorte haben. Gezeitenkraftwerke können im günstigsten Fall nur 2000 der 8760 Stunden eines Jahres betrieben werden, da in der restlichen Zeit kein Gezeitenhub besteht. So lohnt sich der Betrieb dieser Kraftwerke nur dort, wo andere Energiequellen fehlen und wo Strom- Bedarfszentren in der Nähe liegen. Eine Errichtung eines Kraftwerks hat auch Auswirkungen auf die Tier und Pflanzenwelt, denn Meeresströme werden verändert und Fische dadurch irritiert. Die Erwartungen in solche Kraftwerke sind in den vergangenen Jahren stets zurückgeschraubt worden, da verschiedene von Japan getestete Systeme nicht mal ein Fünfzigstel der erwarteten Energie bereitstellten. Das Problem ist, dass die theoretisch riesige Energie der Wellen nur schwierig in nutzbare Elektrizität umgewandelt und zum Festland transportiert werden kann. Der Verlust beim Transport dieser Energie wäre so groß, dass nur ein Bruchteil davon ankommen würde.

Ich denke, dass Gezeitenkraftwerke nicht dazu beitragen werden die fossilen Brennstoffe abzulösen, da sie viele Nachteile haben. Ihr einziger Vorteil besteht darin, keine Luftverschmutzung zu verursachen, dafür beeinträchtigen sie die Umwelt aber in einer anderen Weise, denn sie verändern Meeresströme und stören dadurch die Tierwelt. Durch die nicht erfüllten Erwartungen wird man meiner Meinung nach in der Zukunft nicht mehr auf Gezeitenkraftwerke setzten.

Foto des Gezeitenkraftwerks bei St. Malo. Hier wird mit Hilfe des Gefälleunterschiedes zwischen Ebbe und Flut (hier 13,5 Meter) durch Turbinen Strom erzeugt. Der bereitgestellte Strom deckt den Bedarf einer Stadt mit 300.000 Einwohnern. Allerdings erzeugt dieses Kraftwerk nicht mal ein Tausendstel des französischen Energiebedarfs.

Heizkraftwerke

Heizkraftwerke sind Anlagen zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme und Strom. In Deutschland haben sie einen hohen Anteil an der Fernwärmeversorgung (siehe auch Fernwärme). Diese Kraftwerke werden meist Kohle betrieben. Dies ist zwar nicht sehr vorteilhaft, dafür sind die Emissionen im Vergleich zur Einzelheizung aber sehr gering (50%), da Heizkraftwerke der Großfeuerungsanlagenverordnung unterliegen, Einzelheizungen aber nicht. Der Vorteil der Heizkraftwerke ist, dass sie einen sehr hohen Wirkungsgrad haben, denn sie sparen durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme viel Brennstoff. Heizkraftwerke tragen 4 Prozent zur öffentlichen Stromversorgung bei. Durch ihren Betrieb wurden zwei Prozent des Energiebedarfs eingespart. Ein großer Vorteil ist auch, dass die Heizkraftwerke auch mit Müll und Holz betrieben werden können. So auch in Baden-Württemberg wo das größte mit Holz betriebene Heizkraftwerk Deutschlands steht. Dort werden mit kleinen Holzstückchen zahlreiche Gebäude mit Wärme versorgt. Dadurch, dass die Holzwärme bereits wirtschaftlich ist, entstehen immer mehr solcher Holzfeuerungsanlagen, an denen sich auch die Stromversorger beteiligen. Momentan deckt Holz 0,3 Prozent des Energieverbrauchs, allerdings sind bis zu 5% möglich. Ein Pluspunkt ist auch, dass das Holz nicht gefällt werden muss, sondern von Sägewerken bezogen wird, die diese Holzstücke nicht mehr benötigen, außerdem eigenen sich durch Sturmschäden beschädigte Bäume zur Befeuerung der Holzöfen.

Ich denke, dass die Heizkraftwerke in Zukunft öfter eingesetzt werden, da sie wirtschaftlich arbeiten. Außerdem sind sie umweltfreundlich, da sie große Mengen Kohlendioxid einsparen. Die Heizkraftwerke tragen auch dazu bei, die fossilen Brennstoffvorräte zu schonen. Meiner Meinung nach setzen sie sich auch kommunal durch, da Anlagen wie die Holzöfen oft von Gemeinden betrieben werden.

Kernenergie

Kernenergie ist die in Kernreaktoren und Kernkraftwerken durch Kernspaltung gewonnene Wärme und Elektrizität. Weltweit deckt die Kernenergie 18% des Strombedarfs, in Deutschland 30%. In Frankreich wird die Stromversorgung fast ausschließlich durch Kernenergie bestritten. Dies ist ein Nachteil, denn der mögliche Ausstieg aus der Atomenergie ist für Frankreich im Vergleich zu anderen Ländern erheblich schwerer. Im Normalbetrieb ist die Umweltbelastung relativ gering, allerdings besteht das Risiko schwerer Unfälle. Dies ist auch der größte Nachteil der Kernenergie, denn ein Störfall hätte schlimmste Auswirkungen. Die Landschaft würde in einem großen Umkreis verseucht werden, Menschen würden sterben oder radioaktiv verseucht werden, dadurch könnten sie später Krebs bekommen, und die Entstehung von Missgeburten ist möglich. Das Erbgut von Pflanzen und Tieren kann bei einem Unfall ebenfalls verseucht werden. Ein weiteres Problem der Kernenergie ist, dass die Entsorgung für die abgebrannten Brennstäbe umstritten ist. In der Natur ist die Kernenergie überall vorhanden, so kommt die Erdwärme teils durch den Zerfall von radioaktiven Stoffen im Erdinneren. Kernenergie ist die Energie, welche Blick auf das 1988 in Betrieb die Bausteine der Atomkerne zusammen genommene Kernkraftwerk hält. Diese Energie wird teilweise Isar2 nahe Landshut durch Kernspaltung, Kernfusion und radioaktiven Zerfall frei. Unter der Kernenergie versteht man den dadurch nutzbar gemachten Teil. Das erste Kernkraftwerk ging in der UdSSR 1952 in Betrieb. In den 60er Jahren wurden von den Industrieländern immer größere Anlagen gebaut. Ende des Jahres 1993 waren in ca. 35 Staaten etwa 500 Kernkraftwerkblöcke an die Stromnetze angeschlossen.

In einem Kernkraftwerk werden Dampfturbinen zum Antrieb der Wechselstromgeneratoren eingesetzt. Die Energie zur Dampferzeugung wird nicht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, sondern durch Kernspaltung gewonnen. Anstelle eines Kessel gibt es einen Kernreaktor, in dem die Kernenergie erzeugt wird. Darin lässt man eine kontrollierte Kettenreaktion ablaufen, bei der nur so viele Kerne gespalten werden, wie man zur Stromerzeugung benötigt. Zur Steuerung dieser Reaktion dienen sogenannte Regelstäbe aus Bor oder Kadmium, die in den Reaktorkern eingefahren werden. Je weiter sie in dem Kern sind, desto langsamer läuft die Reaktion ab, denn die Stäbe fangen einen Teil der zur Reaktion benötigten Neutronen ein. Werden die Regelstäbe ganz in den Kern geschoben, wird die Kettenreaktion abgebrochen. Bei dem radioaktiven Zerfall entsteht sehr viel Wärme. Das ist gut, denn die im Reaktor entstehende Wärme wird abgeführt. Dazu wird ein Gas oder eine Flüssigkeit als Kühlmittel hindurch gepumpt. Dieses nun aufgeheizte Kühlmittel wird zu einem Wärmetauscher geleitet. Im Wärmetauscher wird Wasser auf Siedetemperatur erhitzt. Der entstehende Dampf treibt Turbinen an, die mit Wechselstromgeneratoren verbunden sind, welche den Strom liefern. Bei großen Kraftwerken ist die entstehende Wärme so groß, dass riesige Kühltürme benötigt werden. Dies ist ein Nachteil, denn diese Türme beeinträchtigen das Bild der Landschaft. Allerdings sehen große Fördertürme oder Kohlekraftwerke auch nicht schön aus. Ein Naßkühlturm eines Kernkraftwerk gibt pro Sekunde eine Tonne Dampf an die Luft ab. Das sind im Jahr 30 Millionen Tonnen Wasser. Diese enorme Menge ist schlecht für die Umwelt, denn das Klima in der Umgebung eines Kernkraftwerks wird verändert. So entstehen Nebel und Wolken, die Sonneneinstrahlung wird vermindert und die Niederschläge häufen sich. Im Herbst ist die Lage besonders problematisch, da die Luftfeuchtigkeit sowieso hoch ist. Allerdings gelten diese Vorgänge für alle Kraftwerksarten, die Naßkühltürme besitzen, sie sind also nicht nur ein Problem der Kernkraftwerke. Zum Glück haben die Kühltürme keine Auswirkungen auf die Großwetterlage. Man hatte auch schon daran gedacht, das Wasser in Flüssen abzuleiten, das ist aber verboten, denn durch das eingeleitete warme Wasser würde die Temperatur des Flusses steigen, und die darin lebenden Tiere und Pflanzen könnten sterben.

Mit das größte Problem der Kernenergie und der Kernkraftwerk ist die Lagerung des nuklearen Abfalls, der jahrtausendelang radioaktiv bleibt. Die nicht wärmeentwickelnden Stoffe müssen nicht abgeschirmt werden. Dazu gehören Abfälle aus Kernkraftwerken (z.B. Putzmaterial). Wärmeentwickelnde Abfälle enthalten sehr viel Radioaktivität und erzeugen viel Wärme. Diese Abfälle müssen abgeschirmt, die Wärme abgeführt werden. Die Wissenschaftler arbeiten an einem System, in dem der Atommüll in Glas verfestigt werden kann, bis er nicht mehr radioaktiv ist. Die gebrauchten Brennelemente (500 Tonnen pro Jahr in Deutschland) werden mindestens ein Jahr in den Kernkraftwerken gelagert, bis die Wärme deutlich abgeklungen ist. Dann kommen sie in ein Zwischenlager oder in eine Wiederaufbereitungsanlage (WA). Die Brennstäbe aus den WA's müssen seit 1994 wieder in die Ursprungsländer zurückgenommen werden. In Deutschland müssen sie bis zur Errichtung eines Entlagers zwischengelagert werden. Diese Entlager sollen nur in tiefen geologischen Formationen errichtet werden. Unterschiedliche Barrieren (Verfestigungsmaterial, Behälter, Dämme, die Gesteinsformation selbst und ihre Deckgebirge) sollen dafür sorgen, dass die Abfälle in über 1000 Metern Tiefe so lange eingeschlossen bleiben, bis ihre Strahlung auf die normaler Uranlagerstädten abgeklungen ist. Es läuft auch ein Projekt, in dem die Abfälle in Salz eingelagert werden. Für die Entsorgung ist der Bund zuständig. Von Vorteil ist, dass er die Kosten nicht tragen braucht, denn die müssen vom Verursacher übernommen werden. So sind die Entsorgungskosten mit 1,5 Pfennig je Kilowattstunde im Strompreis enthalten. Auch für die Stillegung eines Kernkraftwerks (Kosten ca. 500 Mio. DM) werden in den Unternehmensbilanzen Rückstellungen aufgeführt.

In den deutschen Kernkraftwerken bestehen große Vorsichtsmaßnahmen, so gibt es sechs Barrieren die im Normalfall unüberwindlich sind. 1. Bleiben die Spaltprodukte in den Brennstofftabletten eingeschlossen. 2. Die gasdicht verschlossenen Hülsen der Brennstäbe lassen keine gefährlichen Stoffe durch. 3. Der Reaktorbehälter bildet eine weitere Barriere. 4. Sämtliche Einbauten, von denen eine Strahlengefährdung ausgehen kann, sind von dicken Betonwänden umgeben. 5. Ein stählerner Sicherheitsbehälter, auch Containment genannt, umgibt alle bisher erwähnten Einrichtungen. 6. Die letzte Barriere ist eine mehr als 1 Meter dicke Betonumhüllung, die auch durch abstürzende Flugzeuge nicht zerstört werden kann. Radioaktive Stoffe können in großem Umfang nur in die Umwelt gelangen, wenn sie alle sechs Barrieren überwinden. Das wäre nur dann möglich, wenn alle Kühlsysteme ausfallen würden. Im Normalfall würde die Kettenreaktion sofort abbrechen, jedoch könnte die Nachwärme nicht mehr abgeführt werden und den Reaktordruckbehälter zum Schmelzen bringen. Um dies zu verhindern gibt es in deutschen Kernkraftwerken vier von einander unabhängige Notfallkühlsysteme.

Der Reaktordruckbehälter (RDB) aus zähem Stahl mit 13 Metern Höhe, 5 Meter Durchmesser, 25 cm Wand stärke und ungefähr 500 Tonnen Gewicht. Der RDB umschließt den Reaktorkern und soll sicherstellen, dass dieser jederzeit mit Wasser zur Reaktorkühlung bedeckt ist.

Wären alle Kernkraftwerke der Welt mit der deutschen Sicherheit ausgestattet, so wäre die Wahrscheinlichkeit eines Störfalls viel geringer. Die Unsicherheit der osteuropäischen Kraftwerke hat die Akzeptanz der Anlagen in der Öffentlichkeit stark verringert. Ob die Kraftwerke in der Zukunft weiter bestehen werden ist auch besonders davon abhängig, wie das Volk zu ihnen steht. Die Kernenergie hat allerdings auch Vorteile. So ist hat sie in den 60erJahren dazu beigetragen, die damals noch sehr starke Luftverschmutzung durch Kohlekraftwerke zu lindern. Außerdem ist eine Kilowattstunde Atomstrom billiger als eine Kilowattstunde Kohlenstrom. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei der Kernenergie keine großen Lagerungskosten entstehen, denn mit einer Tonne Kernbrennstoff kommt man sehr lange aus. Ein Problem ist nur, dass auch dieser Brennstoffvorrat an Uran und Plutonium nicht unerschöpflich ist, so wird in ungefähr hundert Jahren kein Brennstoff für Kernkraftwerke mehr zur Verfügung stehen. Durch den Betrieb von Kernkraftwerken ist die Umwelt in den vergangen Jahren geschont worden, denn durch den Betrieb dieser Kraftwerke wurden 2,7 Mio. Tonnen Schwefeldioxid, 1,4 Mio. t Stickoxide und 300.000 t Staub eingespart, die wesentlich zum Waldsterben und zum Vergrößern des Ozonlochs beigetragen hätten. Außerdem wäre eine globale Erderwärmung möglich gewesen. Die Folgen davon dürften bekannt sein.

Die Wissenschaftler hoffen, dass es einmal gelingen wird, Kernenergie statt durch Spaltung durch Verschmelzen von Atomkernen zu gewinnen. Das Prinzip dieser Kernfusion ist, dass leichte Atomkerne, zum Beispiel Wasserstoffkerne, zu schweren Kernen vereinigt werden, wodurch gewaltige Energiemengen frei werden, ohne dass Abfälle entstehen. Wenn es gelänge, die Fusionsenergie kontrolliert nutzbar zu machen, würde man damit eine fast unerschöpfliche Energiequelle erschließen. Uran ist knapp und teuer. Wasserstoff dagegen kann nie knapp werden, denn es kommt in Verbindung mit Sauerstoff im Wasser vor. Bis zur Realisierung dieser Vorstellung werden aber noch einige Jahrzehnte vergehen, falls es überhaupt einmal möglich sein sollte.

Kernkraftwerke sind also wie gesagt umweltfreundlich, außer wenn es zu schlimmen Störfällen kommt. Über einen Ausstieg aus der Atomenergie kann ich nicht urteilen, ich denke jedoch, dass bei Einführung des deutschen Sicherheitsstandarts in alle Atomkraftwerke der Welt ein vorläufiger Weiterbetrieb in Ordnung wäre. Außerdem sollte man die Kraftwerke nur noch in Kraft Wärmekoppelung betreiben. Das heißt, dass die Wärme die zur Zeit noch an den Naßkühltürmen an das Wasser abgegeben wird, kann dann zum Heizen von Wohnungen und öffentlichen Einrichtungen verwendet wird. Dies geschieht bereits in einigen wenigen Kernkraftwerken. Ein flächendeckender Koppelungsbetrieb würde zudem noch einem Beitrag zum Energiesparen leisten. Meiner Meinung nach sollte man den Ausstieg nicht überstürzen, sonder lieber in einigen Jahren, nach Ausreifung der Solar und Windenergie, auf dieses Thema zurückkommen.

Blick auf das Kernforschungszentrum Karlsruhe. Hier wird in internationaler Zusammenarbeit die Reaktion zwischen Kernschmelze und Beton untersucht, um Anhalts punkte zur Verbesserung der Reaktorsicherheit zu gewinnen.

Kombikraftwerke

Ein Kombikraftwerk ist eine Kombination von zwei Kraftwerkstypen in einer Anlage. Die am weitesten verbreitete Kombination ist die von Gas und Dampfturbine. Der größte Vorteil der Kombikraftwerke ist ihr hoher Wirkungsgrad, denn dadurch sind die Emissionen im Vergleich zu Einzelanlagen wesentlich geringer, und dass ist gut für die Umwelt. Die Kombikraftwerke entstanden in den 50erJahren, aber erst seit den 70ern wird ihre Entwicklung vorangetrieben. Der Kern des Kraftwerks ist eine Gasturbine mit Generator. Der Vorteil daran ist, dass man die 500°C heißen Abgase weiter nutzen kann. Die Abgase dienen als vorgewärmte Verbrennungsluft eines Dampfkraftwerkes. Dies spart Energie. (In den USA wird dieses System auch bei Kohlekraftwerken angewendet. Der Wirkungsgrad steigt dann um 5%.) Bei den Kombikraftwerken heizen die Abgase nun einen Dampfkessel, der Dampf treibt eine Turbine an. Diese Gas und Dampfkraftwerke (Kombikraftwerke) haben mit einem Wirkungsgrad von über 50 Prozent bei der Stromerzeugung den höchsten aller Wärmekraftwerke. Dies ist gut, denn so bringen sie für den gleichen Verbrauch von Brennstoffen erheblich mehr Leistung. Bei getrennter Stromerzeugung mit Gas und Dampfturbinen wäre der Brennstoffbedarf für die gleiche Menge Strom 10% höher. Die Emissionen sind folglich geringer. Bei Betrieb mit Erdgas entsteht fast kein Schwefeldioxid, da Erdgas meist schwefelfrei ist. Auch die Stickoxide lassen sich durch einfache Maßnahmen in Grenzen halten. Dadurch wird die Umwelt geschont. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Rauchgasreinigung bei Kombikraftwerken viel billiger ist als bei Kohlekraftwerken. In Deutschland wird nun an einer umweltverträglichen Nutzung von Kohle durch Kohlenumwandlung gearbeitet. In Kombikraftwerken für Braunkohle soll die Kohle vergast, und das Gas, nach Reinigung von Schwefel und Staub, als Gasturbinen-Brennstoff verwendet werden. Die ersten Anlagen dieser Versuchsreihe wurden in den 90erJahren in Betrieb genommen. Auch hier wird ein großer Beitrag zum Umweltschutz geleistet, denn die Ausstösse von Staub, Schwefeldioxid, und Stickoxiden sind 6090% geringer als die von Braunkohlekraftwerken mit herkömmlicher Technik. Die Bedeutung dieser Kombikraftwerke liegt also in Energiesparen und Umweltverträglichkeit.

Ich denke, dass die mit Kohle betriebenen Kombikraftwerke erst um das Jahr 2010 öfter zu sehen sein werden, weil dann die in den 80ern gebauten normalen Kohlekraftwerke nachgerüstet oder ersetzt werden müßten. Eine Chance für die Kombi`s sehe ich auch in der Variante mit Brennstoffzellen, die allerdings noch nicht einsatzbereit ist. Ansonsten sind die Vorteile der Kombikraftwerke wie Sparsamkeit und Umweltfreundlichkeit deutlich und werden die Verbreitung in Deutschland und der ganzen Welt ein großes Stück voran treiben.

Im Kombiprozeß erzeugen die heißen Abgase der Gasturbine Dampf für eine Dampfturbine, beide Turbinen treiben je einen (Bild) oder aber einen gemeinsamen Generator an.

Solartechnik

Solartechnik ist der Sammelbegriff für alle Techniken die zur unmittelbaren Nutzung der Sonneneinstrahlung für Antrieb, Strom, und Wärme dienen. Die Sonneneinstrahlung wird mit Spiegel und Kollektoren genutzt. Der Vorteil der Solartechnik ist, dass sie durchweg eine sehr gute Umweltverträglichkeit hat. Für die Solartechnik spricht auch, dass die Brennstoffe knapp werden, und man so auf die Energien der Natur zurückkommen sollte, und die Sonne ist eine natürliche Energiequelle. Hauptsächlich dienen die Sonnenkollektoren der Erzeugung von Heizwärme und Wasserwärme. Das Prinzip davon ist simpel. Ein paar Schläuche, die auf dem Dach in der Sonne liegen, heizen das durchfließende Wasser auf (bis zu 150°C). Die Sonnenenergie ist erst seit einigen Jahren wieder ein Thema, denn fossile Brennstoffe waren und sind so billig, dass Solaranlagen nicht rentabel sind. Allein die Anschaffung einer Solaranlage für ein Einfamilienhaus, das damit nur das Leitungswasser erhitzen will kostet bis zu 13000 DM. Sollen mit der Sonnenenergie auch noch die Räume geheizt werden, können die Kosten bis zu 26000 DM betragen, hinzu kommen noch die Montagekosten von 5000 DM. Dies ist auch der Nachteil der Anlagen, denn ohne eine staatliche Förderung (bis zu 80% der Kosten) würden sich auf den deutschen Dächern nur ein Minimum der existierenden Kollektoren befinden. Die Wärme aus den Kollektoren ist noch 1,3 mal so teuer wie die aus Gas oder Öl. Ein weiterer Nachteil ist, dass es bislang nur ca. 50 Firmen gibt, die Solaranlagen anbieten. Die Fläche, die für die Kollektoren Foto einer Fassade auf der etliche benötigt wird ist nicht groß. Quadratmeter von einer Solaranlage Pro Person kann man mit 1,2 Quadrat bedeckt sind. Diese Anlagen werden metern belegter Dachfläche rechnen, von Architekten seit Langem immer und dafür muss im Tank Platz für 70 besser in das Erscheinungsbild Liter Wasser sein. Der Vorteil ist, der Gebäude eingegliedert. dass schon mit fünf m² Fläche über ein Jahr 70% der Brauchwassererwärmung abgedeckt werden können. Aufgrund der staatlichen Förderung wurden 1997 380.000 Quadratmeter Kollektorfläche montiert. Das sind 40% mehr als 1996. Die Meter verteilten sich auf 40000 bis 60000 neue Anlagen. Dies ist ein guter Betrag zur Minderung des Kohlendioxidausstosses. Ein weiterer Pluspunkt sind die vielen Montagemöglichkeiten der Solaranlagen. Eine Aufstellung ist an folgenden Stellen möglich: Hausdach, Garagendach, Fassade, Brüstung, Balkon, Garten, usw. Aufgrund der Bewußtheit der Umweltfreundlichkeit und der Brennstoffknappheit wollen viele Länder ihren Sonnenenergieanteil am Energieangebot vergrößern. Die Schläuche liegen oft in einem Kasten mit einer gläsernen Abdeckung und einer schwarz gestrichenen wärmeaufnehmenden Platte. Dieser Kasten ist ein Flachkollektor. Die Schläuche oder Rohre liegen direkt auf der Platte, so dass das Wasser die Wärme aufnimmt und abtransportiert. Nachts wird das warme Wasser in einem wärmeisoliertem Tank gespeichert. Für Gebäudeheizungen wird die Wärme auf Vorrat in großen Speichern gelagert. In Schweden hat man Gruppen von Häusern gebaut, die an große Speichertanks angeschlossen sind, und das ganze Jahr über mit fast aus schließlich gespeicherter Sonnenenergie beheizt werden. Andere Dinge werden komplett mit der Sonnenenergie betrieben, wie zum Bei spiel die Funksender von Meeresbojen oder Verkehrssignalen (Bild). Auch in weit außerhalb gelegen Gebieten werden die Kollektoren bei Häusern genutzt, denn dass ist dort billiger als eine kilometerlange Stromleitung zu verlegen. Hierzu eignet sich allerdings auch die Windenergie. Vor Kurzem wurden die stromerzeugenden Solarzellen entwickelt. Diese Technik heißt Photovoltaik und die Entwicklung ist ausgereift. Man arbeitet nur noch daran die Herstellung billiger zu machen, und die Markteinführung voranzutreiben. Nachteilhaft an Photovaltaik ist, dass der erzeugte Strom 8 mal so teuer ist (1 bis 3 DM je Kilowattstunde) wie der Strom aus der Steckdose. Nun zur Erklärung der Technik. Das sind dünne Halbleiter, die, wenn Licht auf die Grenzschicht zwischen ihnen trifft, Strom abgeben. Die Stromstärke nimmt mit Beleuchtungsstärke und beleuchteter Fläche zu. Die Herstellung der kristallinen Zellen ist sehr energieaufwendig und folglich auch teuer. Das ist ein Nachteil, denn zu den Kosten kommt noch der Materialpreis für das Glas, das die Zellen vor Unwettern schützt. Eingesetzt werden die ersten Zellen seit den 80erJahren in Satelliten. Aber auch dort wo Stromleitungen zu teuer wären, etwa in Ferienhäusern, Almhütten, auf Booten, in Leuchttürmen und Seezeichen, zum Wasserpumpen und zur Stromversorgung von Krankenhäusern in der dritten Welt werden sie verwendet. Außerdem werden jedes Jahr Millionen elektrischer Kleingeräte mit den Dünnschichtzellen bestückt, was ein Vorteil ist, denn dies hat den Wegfall der Batterien ermöglicht. Beim Betrieb der Anlage entsteht ebenso wie beim Sonnenkollektor kein Lärm, was ein Pluspunkt ist, denn so werden Menschen und Tiere dadurch nicht gestört. Die Probleme der Sonnenenergie sind: Die geringe Energiedichte je Quadratmeter, was eine große Kollektorfläche verlangt. Dies ist gleichbedeutend mit einem hohen Materialbedarf. Bei Sonnenkollektoren gibt es kein Flächenproblem, denn die werden meist auf Fassaden und Dächern angebracht. Die Ungleichmäßigkeit (Wechsel von Tag und Nacht, Sommer und Winter, Wolken und Wetter), die große Energiespeicher nötig macht, wenn die heute gewohnte Energieversorgung rund um die Uhr gewährleistet sein soll. Die Anlagen werden für die Umwelt erst dann schädlich wenn sie brennen, denn dabei können giftige Dämpfe austreten. Da die Dachflächen allerdings nur höchstens 10 Prozent der Stromerzeugung decken können, hat man Solarkraftwerke entwickelt. Das sind Großanlagen der Photovoltaik. Dort wird die Sonnenenergie über Spiegel oder Dampfturbinen in Strom umgewandelt. Die Solarkraftwerke werden ihrem Aus sehen auch Solarfarmen genannt. Dies ist eine der zwei Möglichkeiten von Solarkraftwerken (Bild). Die andere eine Turmanlage. Sie hat aber gegen über der Farmanlage Nachteile, denn sie ist unwirtschaftlicher. In den Solarfarmen konzentrieren lange Röhrenkollektoren das Sonnen licht auf ein Rohr in ihrer Brennlinie. In dem Rohr wird Öl erhitzt, dessen Wärme dann Wasserdampf erzeugt. Dieser Dampf treibt einen Turbogenerator an. Wenn die Wolken sich kurz vor die Sonne schieben, wird diese Zeit mit Ölspeichern überbrückt. Ist sie Sonne länger verdeckt, werden Erdgaskessel herangezogen. Im Bild sind die Abstände (wie bei allen Farmen) so gewählt, dass sie sich nicht gegenseitig beschatten. Der Nachteil dieser Farmen ist, dass sie Ackerfläche beanspruchen. Außerdem kann man solche Anlagen als Beeinträchtigung aber auch als Bereicherung der Landschaft empfinden. Bei Turmanlagen (im Bild _ die erste 1964 von Giovanni Francia mit eigenen Mitteln in einem Hinterhof nahe Genua entwickelte Solarturmanlage der Welt. Sie hat 116 Spiegel mit einem Durchmesser von je 70 cm. Sie ist das Vorbild aller später entwickelten Anlagen.) bündeln Spiegel das auftreffende Licht der Sonne auf einen Empfänger an der Turmspitze. Der Vorteil der Turmanlagen ist der geringere Landschaftsbedarf. Diese Solarthermischen Anlagen sind emissionsfrei und daher umweltfreundlich. Ein Nachteil ist nur die Abwärme der Kraftwerkskühlung. Wenn sie aber demnächst zum Heizen wendet werden kann, was vielleicht möglich ist, hat sie auch einen Nutzen. Bei Spiegelwänden, die die Strahlen auf einen Punkt bündeln ist sogar schon Wirtschaftlichkeit erreicht worden. Diese Wände erzeugen Temperaturen von 4000°C, und werden beim Schmelzen von Metallen und zum Brennen von Kalk ein gesetzt. Ich denke, dass Sonnenkollektoren auf den Dächer bald öfter zu sehen sein werden, da sie sehr umweltfreundlich sind, und dies der Bevölkerung immer wichtiger wird. Eine Senkung der Kosten würde dabei helfen, denn ohne staatliche Förderungen ständen nur wenige Anlagen auf den Dächern. Die Stromerzeugung wird auf privaten Dächern vorerst eine Seltenheit bleiben, da dies sehr teuer ist. In einem großen Umfang, wie bei den Solarfarmen, sehe ich aber gute Chancen, sofern die Beeinträchtigung der Landschaft akzeptiert wird. Solarenergie ist (vor allem im Bereich der Warmwasseraufbereitung) die Energie der Zukunft.

Wasserkraftwerke

Wasserkraftwerke sind Anlagen zur Stromerzeugung aus der Kraft des Wassers. Wasserkraftwerke sind für die Umwelt gut verträglich und erzeugen weltweit 20% des Stroms wobei noch einige Reserven bestehen. In Deutschland kommen nur 3,6 Prozent des Stroms aus Wasserkraftwerken. Leider sind auch keine Reserven mehr vorhanden. Die 3,6% werden von 650 großen und 4000 kleinen Kraftwerken erzeugt, zusätzlich importiert man Strom vor allem von den österreichischen und schweizerischen Stauanlagen. Die klassische Bauform ist ein Speicherkraftwerk. Das sind Wasserkraftwerke mit einem hochgelegenem Speichersee. Darin wird Wasser über Tage, Wochen oder Jahre gesammelt um Zeiten des hohen Bedarfs Strom zu erzeugen. Die Speicherkraftwerke sind wichtige Ergänzungen zu Grundlastkraftwerken. Das ist gut, denn so geht weniger Energie bei die fossilen Brennstoffen verloren. Würden normale Kraftwerke auch den Strombedarf zu Spitzenzeiten allein decken, würde bei plötzlich nachlassendem Bedarf Kohle oder Öl verschwendet werden. Das Wasser kann aber wieder in den See gepumpt werden und so erneut Strom erzeugen, außerdem läuft durch Flüsse oder Bäche immer wieder Wasser in die Speicherseen nach. Wasserkraft ist die klassische erneuerbare Energie. Wasserkraftwerke gehören zu den ersten Kraftwerken überhaupt. Das Walchensee-Kraftwerk (Bild) ist seit 1924 in Betrieb. Es nutzt die 200 Meter Höhenunterschied zwischen dem Walchensee und dem Kochelsee. Im Vergleich zu manchen neueren Anlagen ist es gut in die Landschaft eingepasst. Das ist auch das Problem der Kraft Werke. Sie beeinträchtigen Landschaften, und künstliche angelegte Speicherkraftwerke (Bild nächste Seite) bringen ganze Flüsse aus dem Gleichgewicht. Die Fische können nicht mehr in ihren natürlichen Lebensraum schwimmen. Ein weiterer Nachteil der Wasserkraft werke ist die Erde und der Staub, die sich im angestauten Wasser ablagern. So kann ein Staubecken in Kolumbien infolge der Ablagerungen in 15 Jahren 80% weniger Wasser fassen. Der nächste Nachteil ist, dass nicht jedes Land über geeignete Standorte von Wasserkraftwerken verfügt. Außerdem kann durch die Wasser-Speicherkraftwerke der Grundwasserspiegel und das örtliche Klima verändert werden. Natürlich gibt es auch Vorteile. Die Speicherkraftwerken sind leicht zu unterhalten und arbeiten sehr zuverlässig. Zudem ist der erzeugte Strom nicht so teuer, wie der aus fossilen Brennstoffen. Ein Nachteil ist jedoch auch, dass große Staumauern erforderlich sind, und die Bauzeit daher sehr lang ist. In Gebirge sind Stauseen öfters zu sehen. Sie stauen das im Sommer abfließende Gletscherwasser auf, wovon dann im Winter ebenfalls Strom erzeugt wird. Das Prinzip der Wasserkraftwerke ist einfach und wird schon seit 1870 zur Stromerzeugung angewandt. Aus einem Stau strömt Wasser zu einer oder mehreren Turbinen, diese treiben je einen Generator zur Stromerzeugung an. Die Turbinen und Generatoren sind in einem Maschinenhaus untergebracht. Ich sehe für die Wasserkraftwerke eine gute Zukunft, denn sie erzeugen weder Abwässer noch Abgase und schonen daher die Umwelt. Durch die Wirtschaftlichkeit der Anlagen wird der Bau solcher Kraftwerke fortschreiten, sofern sich geeignete Bauplätze finden. Bei der Überlegung zum Bau eines Speicherwerks könnte auch der ge ringe Personalbedarf sowie die lange Haltbarkeit den Ausschlag geben. Ich denke, dass sich Umweltschützer allerdings gegen den Bau großer An lagen wegen der Umweltbeeinträchtigungen wehren werden. Ich halte es aber für besser die Flüsse aufzustauen, als die Luft mit Abgasen zu verpesten.

Ein Gebirgsstausee in Österreich

Windenergie

Seit der Ölkrise 1973 wird die Erzeugung von Strom aus Wind von küstenreichen Staaten gefördert. An der Nord und Ostsee sind kleine und mittelgroße Windkraftanlagen dank Subventionen schon wirtschaftlich. Windmühlen waren bis weit ins 19. Jahrhundert weit verbreitet, ehe sie wegen der Unregelmäßigkeit des Windes von Motoren verdrängt wurden. Seit der Ölkrise 1973 ist die Windenergie allerdings wieder aktuell. Viele Staaten fördern die Windkraftanlagen zur Stromerzeugung. Das ist gut, denn sie sind sehr umweltverträglich. Die dreiflügeligen Propeller (Bild nächste Seite) der Windkraftanlagen sind nicht mehr der beste Weg zur Stromerzeugung, denn sie haben nur Eine Wirtschaftlichkeit von 45%. Die moderneren Anlagen haben Rotoren (Bild) mit einem wesentlich größerem Durchmesser, da die Wirtschaftlichkeit hier bei bis zu 60% liegt. Der Vorteil von Windkraftanlagen ist, dass sie keine Abgase erzeugen. Auch der Lärm ist durch die Entwicklung der 2flügeligen Rotoren gesunken. Windanlagen haben aber noch weitere Vorteile. So herrschen in den meisten Ländern die günstigsten Windverhältisse im Winter, wenn der Energiebedarf am höchsten ist. Die Bauzeit ist im Vergleich zu Kraftwerken auch sehr kurz, etwa 1 Monat gegenüber mehr als 10 Jahre für ein Kernkraftwerk. Ein Problem ist, dass die Anlagen Winden von bis zu 150 km/h standhalten müssen. Da dies technisch möglich ist, hat es auch einen Vorteil. Denn bei doppelter Windgeschwindigkeit wird 8mal soviel Strom erzeugt. Ein weiterer Vorteil ist, dass kleine Windkraftanlagen abgelegene Bauernhöfe oder Ähnliches mit Strom versorgen können. Ein Nachteil ist, dass die Anlagen von einigen Menschen als Landschaftsbildveränderung angesehen werden. Andere finden sie aber auch schön. Ein Vorteil ist, dass für die Anlagen nicht viel Platz benötigt wird. Der beanspruchte Raum ist so groß wie der Mastfuss, so können die Anlagen problemlos auf Feldern oder Weiden stehen. Windkraftanlagen haben aber zur Zeit Noch einen geringen Anteil an der Bild der Windkraftanlagen des Stromerzeugung, der jedoch ständig Windparks ,,Nordfriesland" an Steigt. Man deckt, dass ein Viertel der Westküste Schleswig-Hol des deutschen Stroms künftig vom Wind gegenüber der Insel Sylt. erzeugt werden kann. Die Anlagen rechnen sich bei 2000 Stunden Betriebszeit im Jahr. An der Nordsee (Bild) werden aber problemlos 2500 Stunden erreicht, so dass die Anlagen teils auch Gewinne abwerfen.

Ich denke, dass Windanlagen nicht nur an den Küsten einen Großteil des Stroms liefern werden, sondern auch in den Mittelgebirgen. Der Lärm wird kein Hindernis sein, da zum Schutz davor ein Abstand von 400 Metern zu Wohnsiedlungen vorgeschrieben ist. Beruhigend ist auch, dass das anfangs hoch eingeschätzte Vogelschlagproblem (Gefährdung von Vögeln durch die Rotorblätter) sehr gering ist. Die Umweltfreundlichkeit wird den Ausschlag zu mehr Anlagen geben, so dass vielleicht bald nicht nur 40.000 sondern über 100.000 in Betrieb sein werden. Zu mehr Anlagen trägt auch die Einschätzung von Fachleuten bei, die sich gegen große Anlagen aussprechen und viele kleinere bevorzugen. Sie begründen ihre Einschätzung damit, dass große Anlagen von bis zu 150 Metern Höhe einen größeren Schaden anrichten können, wenn es doch einmal zum Eintritt eines sehr unwahrscheinlichen Rotorblattbruchs kommen sollte. Am größten wird sich natürlich die Umweltverträglichkeit auf die Diskussionen zu Windkraftanlagen auswirken. Für mich ist die Windenergie eine wichtige Zukunftsenergie, denn ich finde, dass einige Großkraftwerke mit vielen Masten und Leitungen die Landschaften mehr verschandeln als viele Windkraftanlagen. Meiner Meinung nach könnte es jeder akzeptieren in Sichtweite zu solch einer Anlage zu leben.

Abschließender Vergleich

Ich denke, dass in der Zukunft Blockheizkraftwerke, Erdwärme, Fernheizung, Gasturbinen, Kombikraftwerke, Erdgas Solartechnik, Wasserkraftwerke und die Windenergie den größten Teil der Energie bereitstellen werden. Allerdings räume ich auch den Heizkraftwerken, und bei weiterer Entwicklung vor allem der Brennstoffzelle eine gute Chance ein. Ich denke, dass die Kernenergie ebenfalls eine Rolle spielen wird.

Eine Entscheidung zu einer Energieart halte ich für sehr schwierig, denn jede Energie hat ihre Vor und Nachteile.

Bei Blockheizkraftwerken ist der Hauptvorteil, dass Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Dafür sind sie aber nur an Standorten sinnvoll, an denen das ganze Jahr der gleiche Heizbedarf besteht. Außerdem müssen für den Lärmschutz hohe Investitionen aufgebracht werden, und die Stickoxide die entstehen, sind nur mit einem Katalysator unter den Grenzwerten zu halten. Anderseits ist es möglich Wärme aus dem Sommer für den Winter, und winterliche Kälte für den Sommer tief im Boden zu speichern.

Kohle ist billig. Dafür verpestet sie aber die Umwelt besonders stark. Dies hat sich zwar seit den 80erJahren verbessert, ist aber immer noch sehr umweltbelastend. Ein Vorteil ist, dass sie viele Arbeitsplätze geschaffen hat. Ein Nachteil, dass sie durch den Tagebau Landschaften vernichtet, Tiere vertreibt, und die Umsiedlung von Menschen erfordert. Ein Vorteil sind auch die kurzen Transportwege von den Abbaugebieten zu den Kraftwerken. Ein Problem beim Ausstieg aus der Kohleenergie ist, dass sie zur Zeit etwa 50 Prozent des deutschen Stroms erzeugt.

Die Brennstoffzellen sind sehr umweltverträglich, dafür sind die Kosten aber hoch. Ein Vorteil ist, dass sie mit Wasserstoff betrieben wird, und so als Redaktionsprodukt nur Wasser entsteht. Außerdem ist sie geräuscharm. Ein Nachteil ist nur ihre Unwirtschaftlichkeit. Ein Vorteil ist auch, dass die Abwärme zur Heizung genutzt werden kann. Wenn Brennstoffzellenkraftwerke entwickelt werden, wird die Wirtschaftlichkeit verbessert, was eine Verbreitung der Zellen fördern würde.

Erdgas ist zwar ein fossiler Brennstoff, dafür aber nur gering umweltbelastend. Ich denke, dass er die zur Zeit beste Möglichkeit ist, um die Förderung von Kohle und Öl zu reduzieren. Ein Nachteil ist das hohe Risiko bei Unfällen. Auch die Bohrinseln beherbergen ein geringes Risiko. Vorteilhaft sind die geringen Übertragungsverluste. Einen Nachteil bringen aber die langen Transporte mit sich. Die Kosten hierfür sind mit Pipelines allerdings geringer als mit LKW's oder Schiffen.

Erdöl hat einige Nachteile. Es hat ein höheres Transportrisiko als Erdgas, da bei Unglücken schwerere Schäden verursacht werden (Verklebung von Vögeln, Verschmutzung des Meeres). Ein Vorteil ist, dass Erdöl viele Verwendungsmöglichkeiten hat und billig ist. Allerdings könnte der Preis durch die geforderte Drosselung der Fördermengen bald steigen, was man auch an den Benzinpreisen sehen wird, denn als Treibstoffe gibt es neben Öl nur geringe Alternativen. Allerdings hat man als Heizmittel noch viele andere Möglichkeiten. Ein Nachteil ist, dass Erdöl bei der Verbrennung die Luft verschmutzt. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Ölreserve in 3040 Jahren erschöpft sein wird.

Die Nutzung von Erdwärme hat viele Vorteile. So ist Erdwärme umweltfreundlich, da keine Abgase erzeugt werden. Außerdem ist die Erdwärme wirtschaftlich. Ein Nachteil ist, dass beim Bohren Lärm entsteht, und dass das Wasser aus dem Gestein giftige Chemikalien löst. Durch die Rückführung ins Gestein ist es aber kein großes Problem. Als Ausgleich zum Bohrlärm arbeiten die Anlagen für die Erdwärme anschließend geräuscharm. Ein Vorteil ist, dass bald mittels der Erdwärme nicht nur geheizt, sondern auch Strom erzeugt werden kann. Leider wird nur 1% des Weltenergiebedarfs durch Erdwärme bestritten, dafür gibt es aber gute Ausbaumöglichkeiten der Energie.

Fernheizung ist keine Energieart, dafür aber eine gute Methode seine Wohnung energiesparend zu beheizen, denn sie spart im Vergleich zu Einzelheizungen viel Brennstoff. Ein Nachteil ist, dass sie sich nur in großen Städten und nicht auf dem Lande als wirtschaftlich erweist. Ein Vorteil ist, dass sie sich in Skandinavien (bis zu 50% der Häuser werden damit beheizt) bewährt hat. Ein Nachteil ist, dass die Kosten für das Verteilsnetz hoch sind. Dies wird dadurch ausgeglichen, dass die Gemeinden zur Schaffung von Rentabilität in der Lage sind Anschlusspflicht vorzuschreiben.

Gasturbinen sind umweltfreundlich, da bei der Verwendung sehr geringe Emissionen entstehen. Ein Vorteil ist, dass die Möglichkeit besteht mehrere Turbinen zu einem Kraftwerk zusammenzustellen. Ein Nachteil ist, dass 60% der erzeugten Leistung für die eigene Arbeit verwendet werden müssen. Ein Vorteil ist, dass ihr in Kombikraftwerken gute Zukunftschancen eingeräumt werden.

Gezeitenkraftwerke werden nicht als aussichtsreich für die Zukunft eingestuft, da sich die Energie der Wellen nur schwer nutzen läßt. Außerdem beeinträchtigen sie Meeresströme, und sie können auch nur ein Viertel des Jahres betrieben werden. Ihr einziger Vorteil besteht darin, keine Luftverschmutzung zu verursachen. Nachteilhaft ist, dass nicht alle Länder geeignete Standplätze vorweisen können, und ein Bau problematisch ist. Außerdem ist die erzeugte Energie minimal. Ein Problem ist auch die Übertragung der Energie zum Festland.

Die Kernenergie ist risikoreich, dafür im Normalfall aber sehr umweltfreundlich, da sie keine Emissionen erzeugt. Ein Vorteil ist, dass sie billiger ist als die Kohleenergie und keine großen Lagerkosten vorhanden sind, da man mit einer Tonne Uran sehr lange auskommt. Nachteilhaft ist, dass nicht alle Kraftwerke auf dem deutschen Sicherheitsstandart sind, und so besonders die Kraftwerke in den östlichen Ländern ein hohes Unfallrisiko haben. Ein Nachteil ist, dass die Folgen eines Unfalls meist verheerend sind. Wenn die deutschen Sicherheitsstandarts in allen Kraftwerken der Welt eingeführt werden würden, ist eine vorläufige Weiterbetreibung der Anlagen allerdings nicht sehr gefährlich.

Kombikraftwerken werden in der Zukunft gute Chancen zugestanden, da sie wirtschaftlich sind und der Umwelt nicht schaden. Ein Vorteil ist, dass im Vergleich zu anderen Wärmekraftwerken 10% des Brennstoffs gespart werden. Die Vorteile könnten sich dadurch erweitern, dass bald auch Kohle als Brennstoff genutzt werden könnte.

Heizkraftwerke haben einen Nachteil, denn sie werden meist mit Kohle betrieben. Ein Vorteil ist, dass sie durch die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme 50% des Brennstoffs sparen. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch Holz als Brennstoff verwendet werden kann, und die Wirtschaftlichkeit hoch ist.

Die Solartechnik ist teuer, dies ist ihr größter Nachteil. Dafür erzeugen sie allerdings keine Abgase und erfordern beim Gebrauch auf dem Hausdach keinen Platz. Ein Nachteil ist, dass Solarkraftwerke viel Landschaftsfläche beanspruchen und die Landschaft durch ihr Aussehen beeinträchtigt werden kann. Ein Vorteil ist, dass die Solartechnik subventioniert wird und die stromerzeugenden Solarzellen entwickelt worden sind. Ein Vorteil ist, dass sie in entlegenen Gebieten gut genutzt werden kann.

Wasserkraftwerke haben den Nachteil, dass sie Flüssläufe verändern und den Lebensraum der Tiere aus dem Gleichgewicht bringen zu können. Außerdem hat nicht jedes Land geeignete Standplätze und die Bauzeit ist lang. Ein Vorteil ist, dass Wasserkraftwerke zuverlässig arbeiten, eine lange Einsatzfähigkeit besitzen, keine Abgase erzeugen und oft gut in die Umwelt eingepasst werden können.

Die Windenergie hat viele Vorteile. So ist sie an der Küste wirtschaftlich, dank neuer Entwicklungen geräuschärmer und zuverlässig. Sie kann auch gut in weit außerhalb liegenden Gebiete verwendet werden, und spart daher eine Stromleitung. Allerdings können sie das Landschaftsbild verschlechtern (finde ich persönlich nicht).

Alles in allem sind die Solar und die Windenergie meine Favoriten für die Zukunft. Einen Beitrag werden auch die Wasserkraftwerke, Kombikraftwerke und die Blockheizkraftwerke leisten und in den Städten wird sich die Fernheizung verbreiten. Auch Erdgas wird öfter genutzt werden.

Ich denke aber, dass ein Ausstieg aus der Kohle, Öl oder Kernenergie noch etliche Jahre dauern wird, obwohl die alternativen Energien in der Lage wären genügend Energie bereitzustellen. Einen Ausstieg aus der Kernenergie halte ich in Deutschland nicht für sofort nötig, denn ich denke, dass man sich zuerst mit dem Kohlendioxidproblem beschäftigen sollte, welches bei der Kernkraft ja nicht vorhanden ist. Für den privaten Gebrauch halte ich eine Gas oder Fernheizung besser als eine Ölheizung, da sie umweltfreundlicher sind.

Auch die Weiterentwicklung der Brennstoffzellen halte ich für wichtig, damit die letzten vorhanden Reserven an fossilen Brennstoffen für die Zukunft und die nachfolgenden Generationen gesichert werden können.

Literaturverzeichnis

Ich habe u.a. Material aus folgender Liste verwendet:

Follmann, Prof. Dr. Gerhard u.a. im Bassermann Lexikon erschienen 1991 im Bassermann Verlag Niedernhausen

Gudemann, WolfEckhardt u.a. in Bertelsmann Universallexikon erschienen 1995 im Bertelsmann Lexikon Verlag GmbH

Hurdes, J. V. in Energie für jedermann erschienen 1982 im C.F. Müller Sachbuch Verlag

Jollands, David u.a. in Wissen Universal: Energie, Kraft und Rohstoffe erschienen 1990 im Tessloff Verlag Hamburg

Matthöfer, Hans in Forschung aktuell _ Energiequellen für morgen? erschienen 1976 im Umschau Verlag

Müller, W. D. u.a. in Die Geschichte der Kernenergie in Deutschland erschienen 1998 in Microsoft ENCARTA: Enzyklopädie 98

Übelacker, Dr. Erich u.a. in Was ist Was: Atomenergie erschienen 1992 im Tessloff Verlag Hamburg

Wirtz, Gerhard in Warum Solaranlagen? Wenn nicht jetzt, wann dann! erschienen 1998 als Infomaterial zu Solaranlagen für Baufirmen

Dederichs, Mario R. in Poker um das flüssige Gold

Güntheroth, Horst in Ökö unterm Hohen Haus

Janzing, Bernward in Schnitzel aus dem Schwarzwald Thews, Klaus in Sonnenbad vom Dach

Thomas, Norbert in Am Sparen verdienen

Wedemeyer, Georg in Ein Boiler für die Bayern & Mist gemacht, Strom gewonnen alle erschienen im Stern am 5.11.1998 (Ausgabe 46/98)