Kleiner Wegweiser durch den „Energie-Dschungel“


Kohle, Gas, Kernenergie und erneuerbare Energien – wer blickt da noch durch? Woraus besteht eigentlich Erdöl? Warum ist Kohle umweltschädlich – wo sie doch eigentlich Teil der Umwelt ist? Was ist mit Sonne, Wind und Wasser? Sind das Alternativen für eine „saubere“ Energieversorgung? Hier ein kleiner Wegweiser durch den „Dschungel“ all der vielen Energieträger …

In Deutschland nutzen wir einen regelrechten Energiemix, um Strom zu erzeugen. Bild: DLR
In Deutschland nutzen wir einen regelrechten Energie-Mix, um Strom zu erzeugen. Bild: DLR
In Deutschland nutzen wir einen regelrechten Energie-Mix, um Strom zu erzeugen. Die Grafik zeigt, wie groß der Anteil der verschiedenen Energie-Quellen bei der Stromerzeugung ist. Braun- und Steinkohle haben momentan noch den größten Anteil, aber die „erneuerbaren Energien“ werden immer wichtiger.

Braun- und Steinkohle

Braunkohle wird mit riesigen Baggern abgebaut. Bild: BMU
Braunkohle wird mit riesigen Baggern abgebaut. Bild: BMU

Was wir heute als Kohle bezeichnen, hat einmal gelebt: Es handelt sich um Pflanzenreste, die im Laufe von vielen Millionen Jahren in den tieferen Erdschichten zersetzt und unter großem Druck chemisch „verwandelt“ wurden. Und obwohl es die Kohle daher schon so lange gibt, wird sie irgendwann aufgebraucht sein. Wann? Das können selbst Experten nicht genau voraussagen. Vielleicht reichen die Vorkommen noch 50 oder 100 Jahre, vielleicht auch noch 200 Jahre. Aber irgendwann ist damit Schluss.

Und das ist nicht ihr einziger Nachteil: Bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken entsteht nicht nur Strom, sondern als „Abfallprodukt“ auch das schädliche CO2 – ein Gas, das den Treibhauseffekt verstärkt und damit den Klimawandel fördert.

Da wir aber in den nächsten Jahren weiterhin auf Kohle angewiesen sein werden, müssen wir aus ihr das Beste machen. Soll heißen: Je mehr Energie man aus Kohle gewinnen kann, desto weniger Kohle muss man einsetzen, um den Bedarf zu decken, und desto weniger CO2 wird freigesetzt. Deswegen arbeitet das DLR an modernen Technologien für Kraftwerke mit einem möglichst hohen „Wirkungsgrad“, wie das die Fachleute nennen. Das lohnt sich: Denn fast die Hälfte des Stroms in Deutschland wird aus Braun- und Steinkohle erzeugt.

Kernenergie

In Kernkraftwerken wird radioaktives Material genutzt, um Wasserdampf zu erzeugen. Bild: BMU
In Kernkraftwerken wird radioaktives Material genutzt, um Strom zu erzeugen. Bild: BMU

Ein Kernkraftwerk erzeugt Elektrizität mit Hilfe von radioaktiven Materialien. Über 23 Prozent des deutschen Stroms kommt aus Kernkraftwerken. Obwohl sie kein CO2 produzieren, gibt es hier trotzdem viele kritische Punkte. Da wären zum Beispiel die Stoffe, mit denen gearbeitet wird. Uran und Plutonium sind solche Stoffe – sie geben radioaktive Strahlung ab, die für Lebewesen gefährlich ist. Plutonium ist zudem eine der giftigsten Substanzen der Welt.

Kritiker halten daher die Kernkraft für viel zu unsicher. Tatsächlich wurden bereits im Jahre 1986 bei dem Reaktor-Unglück von Tschernobyl große Mengen an Radioaktivität freigesetzt: In ganz Europa kam es zu einem Anstieg der radioaktiven Strahlung. Und als sich Anfang März 2011 die schreckliche Katastrophe im japanischen Kernkraftwerk Fukushima ereignete, flammte auch in Deutschland die Diskussion um einen Ausstieg aus der Atomenergie wieder auf. Neben der Sicherheit der Kernkraftwerke selbst ist dabei auch ein anderes Problem noch weitgehend ungelöst: Wohin mit dem radioaktiven Müll, der noch Tausende von Jahren strahlen wird? Für die sogenannte „Endlagerung“ ist bisher noch keine wirkliche Lösung in Sicht.

Erdgas

Erdgas zählt wie Erdöl zu den „fossilen“ Brennstoffen. Bild: Photos.com
Erdgas zählt wie Erdöl zu den „fossilen“ Brennstoffen. Bild: Photos.com

Erdgas trägt heute mit 13 Prozent zur Stromerzeugung in Deutschland bei. Man findet dieses Gas oft zusammen mit Öl unter der Erde – und es ist auch wie Öl und Kohle vor Millionen Jahren dort entstanden. Gas gilt als relativ „sauberer” Brennstoff, da bei seiner Verbrennung weniger CO2 freigesetzt wird als bei Kohle und deutlich weniger andere schädliche Stoffe entstehen.

„Ist doch schon mal gut”, könnte man denken. Aber es gibt da noch einen Haken: In Deutschland existieren keine großen Erdgas-Vorkommen. Deswegen sind wir von anderen Ländern abhängig: Ob und wie viel Erdgas wir erhalten und was uns das kostet – das alles entscheiden dann eben nicht wir …

Windkraft

Die Kraft des Winds wird heute verstärkt genutzt, um Strom zu erzeugen. Bild: BMU
Die Kraft des Windes wird heute verstärkt genutzt, um Strom zu erzeugen. Bild: BMU

Wind kann Strom erzeugen, indem er große Windräder antreibt. So hat man früher Korn zu Mehl gemahlen: mit den guten alten Windmühlen, die man heute vor allem noch in Holland sieht. Bei der Stromerzeugung sind es aber keine Windmühlen, sondern riesige moderne Windräder, die mit einem Generator verbunden sind.

Die Kraft des Windes gehört zu den sogenannten „erneuerbaren Energien“. Die heißen so, weil sie unerschöpflich sind, sich also gewissermaßen andauernd erneuern.

Allerdings: Anwohner klagen über die „Verschandelung“ der Landschaft und ältere Anlagen erzeugen manchmal auch störende Geräusche. Der entscheidende Schwachpunkt ist aber, dass der Wind bekanntlich unberechenbar ist – mal weht er stärker, mal schwächer oder gar nicht. Diese Probleme sind alle geringer, wenn Windanlagen draußen auf dem Meer gebaut werden. Im April 2010 wurde eine solche Anlage vor der deutschen Nordseeküste in Betrieb genommen.

Übrigens: Bis 2009 war Deutschland Weltmeister in der Produktion von Windkraft. Jetzt haben sich die USA an die Spitze gesetzt.

Biomasse

Auch wenn es auf den ersten Blick ungewöhnlich erscheint: Aus Biomasse lässt sich sauberer Strom gewinnen. Bilb: BMU
Auch wenn es auf den ersten Blick ungewöhnlich erscheint: Aus Biomasse lässt sich sauberer Strom gewinnen. Bild: BMU

Als Biomasse bezeichnet man zum Beispiel Bäume, Stroh und – ja auch Kuhmist und die sogenannte Gülle. Biomasse wird in Deutschland auf zwei Arten zur Stromerzeugung eingesetzt. Erstens gibt es Biogas-Anlagen: Dort werden beispielsweise Biomüll und Gülle in Biogas umgewandelt. Und zweitens Kraftwerke, in denen überwiegend Holz verfeuert wird, so dass man Wasserdampf erzeugt, der wiederum Turbinen antreibt.

Der Anteil von Biomasse an der Stromversorgung in Deutschland liegt bei 4 Prozent. Daneben wird Biomasse auch ganz anders als Energieträger genutzt – denn „Energie“ ist ja mehr als nur Strom: Wenn man zu Hause einen Kamin hat und darin Holz verbrennt, heizt man mit Biomasse. Auch moderne Heizkessel existieren inzwischen, die mit Holzstückchen befeuert werden – sogenannten Holzpellets. Und auch zum Autofahren wird teilweise Biomasse verwendet: als Bio-Kraftstoff.

Wasserkraft

Gezeitenkraftwerke dagegen nutzen die Kraft, die durch Ebbe und Flut entsteht. Bild: DLR
Gezeitenkraftwerke nutzen die Kraft, die durch Ebbe und Flut entsteht. Bild: BMU

Auch Wasser wurde früher – wie der Wind – genutzt, um Mühlen anzutreiben. Und auch hier gilt: Mit Wasser kann man Strom erzeugen – „sauberen“ Strom. Weltweit gesehen, ist Wasserkraft mit 15 Prozent zurzeit die wichtigste erneuerbare Energiequelle zur Stromversorgung. In Deutschland liefert Wasserkraft nur 3 Prozent des Stroms.

Dabei kommen unterschiedliche Typen von Kraftwerken zum Einsatz. Bei sogenannten Laufwasser-Kraftwerken wird das Wasser eines Flusses erst einmal gestaut. Der Druck des aufgestauten Wassers wird dann zur Stromerzeugung genutzt. Wellen- und Gezeitenkraftwerke dagegen nutzen die Kraft, die durch Ebbe und Flut entsteht.

Erdöl

Erdöl wird erst in sogenannten Raffinerien verabeitet, bevor es zur Stromproduktion verbrannt werden kann. Bild: Photos.com
Erdöl wird erst in sogenannten Raffinerien verarbeitet, bevor es zur Stromproduktion verbrannt werden kann. Bild: Photos.com

Erdöl zählt neben Kohle und Erdgas zu den fossilen Brennstoffen. Wie diese anderen Substanzen schon vor Jahrmillionen entstanden, treibt es heute in Form von Benzin oder Diesel Motoren in Autos und Maschinen aller Art an. Teilweise wird es auch in Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt. Bei der Stromerzeugung macht Öl aber weltweit nur 5 Prozent aus! Erdöl ist weltweit nur noch in begrenztem Umfang vorhanden und daher sehr wertvoll – deswegen wird es auch das „schwarze Gold” genannt.

Allerdings entstehen bei seiner Verbrennung viele Schadstoffe. Und auch die Förderung ist mit hohen Umweltbelastungen verbunden. Vor allem, wenn es zu Unfällen kommt: Etwa wenn ein Tanker verunglückt und dann riesige Ölteppiche das Meer verschmutzen. Oder ganz dramatisch: Als im Frühjahr 2010 an einer defekten Ölplattform vor der amerikanischen Küste gigantische Ölmengen austraten – ihr habt es sicher im Fernsehen gesehen.

Solarenergie

Die enorme Kraft der Sonne lässt sich auf verschiedene Arten zur Stromerzeugung nutzen. Bild: DLR
Die enorme Kraft der Sonne lässt sich auf verschiedene Arten zur Stromerzeugung nutzen. Bild: DLR

Eigentlich steckt die Sonne hinter vielen der erneuerbaren Energien: Wind gibt es zum Beispiel nur, weil die Sonne die Atmosphäre aufheizt und dadurch Luftbewegungen entstehen. Und die Sonne lässt die Pflanzen wachsen, so dass auch in der Biomasse gewissermaßen die Energie der Sonne enthalten ist. Doch wenn von Sonnenenergie – oder Solarenergie – die Rede ist, spricht man in der Regel von ihrer direkten Nutzung.

Und genutzt werden kann da eine ganze Menge: Die Sonne strahlt eine Energiemenge auf die Erde ab, die 15.000 Mal größer ist als der Energieverbrauch aller Menschen auf der ganzen Welt! Selbst wenn man nur einen Bruchteil dieser gewaltigen und unerschöpflichen Energie nutzen könnte, wäre das eine enorme Erleichterung für die Umwelt. Denn die direkte Nutzung der Solarenergie ist absolut umweltfreundlich: keine Abgase, kein Lärm, kein Verbrauch von Ressourcen!

Zur Nutzung der Solarenergie gibt es zwei Wege: Erstens kann man mit Solarzellen das Sonnenlicht sofort in Strom verwandeln – Photovoltaik ist der Fachbegriff. Ihr kennt ja die blau schimmernden Solarzellen auf den Hausdächern. Zweitens lässt sich in sonnenreichen Ländern die Wärme der Sonnenstrahlung durch Spiegel sammeln, um Kraftwerke zu betreiben.

Wie man solche „solarthermischen Kraftwerke“ künftig noch mehr und besser einsetzen könnte, wird vom DLR erforscht: auf einer großen Testanlage in Spanien, genauer in Almería. Und auch im Sonnenofen in Köln und zusammen mit Kollegen aus Jülich am dortigen Solarturm.