Energieprobleme, erneuerbare Energien und Umweltfolgen

Das Energieproblem

Als Muskelkraft nicht mehr ausreichte, kamen das Rad und die Dampfmaschine, die mit Holz oder Kohle betrieben wurden. Zu dieser Zeit begannen die Menschen, die Energie zu verbrauchen, die sich über Hunderte von Millionen von Jahren angesammelt hatte. Diese sogenannten fossilen Brennstoffe sind die Überreste begrabener Pflanzen oder Tiere.

Jedes Jahr verbrauchen wir das, was sich über Millionen von Jahren gebildet hat. Wie lange reicht das Öl? Die Antwort ist einfach, aber Experten geben einen möglichen Zeitpunkt für den Produktionsgipfel an: Er liegt schätzungsweise zwischen 2020 und 2040. Danach kann die gesamte Nachfrage nicht mehr befriedigt werden und Öl wird nur noch in reicheren Ländern in ausreichendem Maße verfügbar sein.

Wasserkraft

Flusswasser wird durch einen Damm angestaut; Auslassschleusen leiten es zu Turbinen. Die Drehung der Turbine wird in Strom umgewandelt. Die Stauseen dienen auch der Speicherung von Wasser für Bewässerung und Trinkwasser sowie der Vermeidung gefährlicher Überschwemmungen. Im Gegenzug kann 1) die Überflutung großer Bereiche der Ufer, 2) die Destabilisierung von Deltas und 3) die Störung des aquatischen Lebens auftreten. Aus diesem Grund wurden in vielen Ländern große Anlagen zurückgebaut oder nicht mehr gebaut; moderne Anlagen werden jedoch weiterhin geplant und errichtet.

Kernenergie

Weltweit gibt es etwa 435 Kernkraftwerke (9 davon in Spanien), die rund 17 % des Stroms liefern. Es gibt auch etwa 50 Atom-U-Boote. In Kernreaktoren wird Uran, insbesondere Uran-235, durch Neutronenbeschuss gespalten (Spaltung), wobei Energie freigesetzt wird. Die entstehende Wärme wird genutzt, um Wasser zu verdampfen; der Dampf treibt eine Turbine an, die Elektrizität erzeugt. Nach drei oder vier Jahren ist ein Großteil des spaltbaren Materials verbraucht und der Brennstoff wird stillgelegt. Diese Abfälle sind für Tausende von Jahren gefährlich, und es gibt bislang keinen allgemein anerkannten, dauerhaft sicheren Ort auf der Erde zur Entsorgung hochradioaktiver Abfälle. Das erste kommerzielle Kernkraftwerk wurde 1956 gebaut.

Windenergie

Diese Energiequelle ist in den letzten zehn Jahren, vor allem in Europa, etwa um das Zehnfache gewachsen. Die Zukunft liegt in Offshore-Windparks auf dem Meer, weil der Wind dort konstanter ist. Allerdings zeigen Studien, dass Vogelzugrouten betroffen sein können und Vögel Opfer großer Windräder werden.

Solarenergie

Solarenergie ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle und kann auf zwei Arten genutzt werden: durch direkte Umwandlung in Strom mit Solarzellen oder thermisch in solarthermischen Anlagen. In solarthermischen Kraftwerken wird Wasser erhitzt, der entstehende Dampf bewegt eine Turbine und erzeugt Elektrizität. Diese Energiequelle ist besonders geeignet für tropische Länder mit intensiver und konstanter Sonneneinstrahlung.

Energie durch Biokraftstoffe

Viele Fahrzeuge fahren mit Benzin, dem Alkohol beigemischt wird. Ethanol wird durch Vergärung von Mais oder Zuckerrohr gewonnen. Ein weiterer Biokraftstoff ist Biodiesel, der aus Ölsaaten hergestellt wird und Diesel ersetzen kann. Allerdings ist nichts perfekt: Die Produktion von Biokraftstoffen verbraucht auch Öl und erfordert große landwirtschaftliche Flächen zur Erzeugung der pflanzlichen Rohstoffe.

Energie aus Wasserstoff

Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Der Vorteil von Wasserstoff ist, dass bei seiner Verbrennung nur Wasserdampf entsteht.

Es gibt zwei grundlegende Möglichkeiten, Wasserstoff zu erzeugen:

• Photovoltaik/Elektrolyse: Photovoltaik-Module verschmutzen nicht und können die Sonnenenergie nutzen, um Wasser elektrolytisch in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen.
• Reformierung von Erdgas: Erdgas ist ein Gemisch aus Methan, Butan und anderen Gasen. Der Nachteil ist, dass diese Reaktion nur bei hohen Temperaturen funktioniert, die häufig durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt werden.

Kernfusion

In Sternen findet durch Kernfusion eine enorme Energiemenge statt. Wissenschaftler haben diese Reaktion bereits im Labor teilweise erreicht. Der große Vorteil der Kernfusion wäre, dass sie vergleichsweise wenig langlebigen radioaktiven Abfall produziert und weniger verschmutzt.

Andere Alternativen sind Geothermie und Gezeitenkraftwerke.

Die Überbevölkerung und der hohe Verbrauch erzeugen Ungleichgewichte, die als Auswirkungen bezeichnet werden.

Erhöhung des CO2-Gehalts

Die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre war über lange Zeit bei etwa 280 ppm stabil. Seit 1800 ist sie jedoch stark angestiegen und kletterte bis auf etwa 369 ppm (Angabe zu einem früheren Referenzzeitpunkt).

Globaler Klimawandel

1. Im 20. Jahrhundert ist die mittlere Temperatur von Atmosphäre und Ozeanen um etwa 0,7 °C gestiegen.
2. Es gab einen Rückgang des Volumens von Schnee und Eis in der Arktis (etwa 22 % seit 1970, gemessen in bestimmten Studien).
3. Meeresspiegelanstieg: 10–25 cm im letzten Jahrhundert.
4. Zunahme der Häufigkeit und Stärke tropischer Wirbelstürme: Wärmere äquatoriale Gewässer liefern mehr Energie für heftige Konvektion und damit stärkere Stürme.
5. Verminderte Geschwindigkeit des globalen Förderbandes (thermohaline Zirkulation). Der Antrieb dieser Strömung ist die Bildung von kaltem, dichtem Wasser, die in wärmeren Meeren schwieriger wird.

Was ist zu tun?

• Im Energiebereich: Kohlekraftwerke durch Anlagen ersetzen, die weniger umweltschädlich verbrennen (z. B. Gas) und auf alternative Energien setzen; CO2 abscheiden und lagern; mehr Kernkraftwerke bauen (umstritten).
• Im Verkehr: Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel fördern; sauberere Motoren, sauberer Diesel oder Hybridfahrzeuge einsetzen.
• Im Haushalt: Gebäudedämmung verbessern sowie effiziente Heiz- und Kühlsysteme einsetzen.
• In der Industrie: Recycling, saubere Technologien in energieintensiven Industrien wie Stahl-, Zement- und Papierherstellung verwenden.
• In der Landwirtschaft: Tierhaltungspraktiken verbessern, um Methanemissionen zu reduzieren.
• In der Forstwirtschaft: Abholzung stoppen und Wiederaufforstung fördern.

Derzeit besteht ein offensichtliches Problem mit der Verlangsamung globaler Meeresströmungen, die eine wichtige Rolle beim Transport von CO2 in die Tiefsee spielen. Wenn diese Mechanismen gestört werden, wird die Anreicherung von CO2 in der Atmosphäre nicht mehr gestoppt.

Saurer Regen

Bei der Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen werden neben CO2 auch Stickstoffoxide (NOx, häufig als NO2 bezeichnet) und Schwefeldioxid (SO2) erzeugt. Ein Teil des Stickstoffs stammt aus Düngemitteln. In der Atmosphäre reagieren diese Gase mit Wasser zu Säuren wie Kohlensäure (H2CO3), Salpetersäure (HNO3) und Schwefelsäure (H2SO4). Der Niederschlag wird dadurch sauer und verursacht erhebliche Schäden an Vegetation, Tierwelt, Seen und Gebäuden.

Bioakkumulation und Verschmutzung

Lebewesen sind einer Vielzahl gesundheitsschädlicher Stoffe ausgesetzt (Waschmittel, Arzneimittel, Insektizide etc.). Diese Stoffe lösen sich im Wasser und gelangen in unsere Nahrungsketten und in unser Blut. Das Beispiel der indigenen Völker der Arktis (sog. Eskimos) zeigt, dass auch weit entfernte Regionen stark belastet sein können; dies ist ein Hinweis auf ein globales Problem.

Minamata-Krankheit

Wenn häufig kontaminierte Produkte konsumiert werden, führt die schrittweise Anreicherung dieser Schadstoffe im Körper (Bioakkumulation) zu irreversiblen Schäden. Die Konzentration der bioakkumulierbaren Stoffe steigt entlang der Nahrungsketten von einer Stufe zur nächsten — ein Prozess, der als Biomagnifikation bekannt ist.

Feste Abfälle

Feste Abfälle sind sehr groß und schwer zu überblicken. Jeder Spanier erzeugt etwa 1,2 kg Abfall pro Tag. Siedlungsabfälle sind nicht nur ein lokales Problem; ihr Management ist global relevant. Kontrollierte Deponien minimieren optische Auswirkungen, doch zunehmende Abfallmengen erfordern oft auch die Einrichtung von Verbrennungsanlagen. Diese können Klima- und Gesundheitsprobleme verursachen, indem sie Treibhausgase und Feinstaub emittieren. Das Risiko lässt sich durch geeignete Filter und Emissionskontrollen verringern.

Pläne für das Überleben (Sustainable Development)

Der Begriff der nachhaltigen Entwicklung wurde 1987 durch eine UN-Kommission geprägt. Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die die Bedürfnisse der Gegenwart befriedigt, ohne zu riskieren, dass künftige Generationen ihre eigenen Bedürfnisse nicht befriedigen können. Weiter heißt es:

• Keine Nutzung erneuerbarer Ressourcen schneller als deren Ersatz möglich ist; soweit wie möglich durch alternative Ressourcen ersetzen.
• Keinen größeren Abfall in die Umwelt werfen, als diese aufnehmen kann.

Punkte für nachhaltige Entwicklung

1. Es besteht breite, wenn auch nicht einhellige Unterstützung von Politikern weltweit.
2. Nachhaltige Entwicklung würde erhebliche Mengen an Ressourcen in Richtung Dritte Welt umleiten.
3. Diese Idee hat starke Unterstützung in der wissenschaftlichen Welt.

Punkte gegen nachhaltige Entwicklung

1. Politiker sind möglicherweise nicht die besten Ansprechpartner, um ein Gleichgewicht mit den Unternehmen der Welt herzustellen.
2. Eine wirklich nachhaltige Entwicklung erfordert fortgeschrittene, zum Teil deindustrialisierte Länder.
3. Es gibt bemerkenswerte Ausnahmen und kritische Stimmen, etwa James Lovelock, den Verfechter der Gaia-Theorie.