Energiequellen und Fossile Brennstoffe: Definitionen, Klassifikation und Nutzung

Grundlagen der Energie und Energiequellen

Was ist Energie?

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten oder zu produzieren.

Was ist eine Energiequelle?

Eine Energiequelle ist das Material oder der Stoff, aus dem Energie gewonnen wird.

Die wichtigste Energiequelle: Die Sonne

Die Sonne ist die wichtigste Energiequelle, da sie die Grundlage für das Leben auf unserem Planeten bildet.

Klassifikation von Energiequellen

Einteilung nach Verfügbarkeit

Energiequellen werden hauptsächlich nach ihrer Verfügbarkeit klassifiziert:

• Erneuerbare Energien: Stehen kurz- oder mittelfristig unbegrenzt zur Verfügung. Beispiele: Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft, Bioenergie (biothermisch).
• Nicht erneuerbare Energien (Fossile Brennstoffe): Sind endlich und benötigen Millionen von Jahren zur Neubildung. Beispiele: Erdöl, Erdgas, Kohle.

Fossile Brennstoffe: Definition und Nutzung

Was sind fossile Brennstoffe?

Fossile Brennstoffe sind nicht erneuerbare Energieträger, die aus der organischen Substanz abgestorbener Lebewesen über geologische Zeiträume hinweg entstehen.

Welche Energieressourcen werden am häufigsten genutzt?

Die am häufigsten genutzten Energieressourcen sind fossile Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle).

Einsatzbereiche von Kohle, Erdöl und Erdgas

• Erdöl: Automobilindustrie, Petrochemie, Energieerzeugung.
• Kohle: Haushalte, Industrie.
• Erdgas: Stromerzeugung, privater Haushaltssektor.

Warum wurden Kohle und Öl teilweise ersetzt?

Der Einsatz von Kohle wurde zugunsten von Erdöl reduziert, da Erdöl effizienter ist und die Handhabung einfacher ist. Steigende Preise spielten ebenfalls eine Rolle.

Warum sind fossile Brennstoffe erschöpflich?

Sie sind erschöpflich, weil sie in viel größeren Mengen extrahiert werden, als sie in geologisch relevanten Zeiträumen neu produziert werden können.

Kernenergie und Uran

Der fossile Brennstoff, der bei der Erzeugung von Kernenergie genutzt wird, ist das Isotop Uran-235.

Vorteile Erneuerbarer Energien

Die Vorteile erneuerbarer Energien sind:

• Sie sind nicht erschöpfbar.
• Sie verursachen weniger Umweltverschmutzung.
• Sie sind weniger aggressiv gegenüber der Umwelt.

Erdgas: Zusammensetzung, Gewinnung und Anwendung

Zusammensetzung von Erdgas

Erdgas ist ein fossiler Brennstoff, der hauptsächlich aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen besteht. Der Hauptbestandteil ist Methan.

Vorkommen und Entstehung von Erdgas

Erdgas entsteht aus organischen Stoffen in anaeroben Umgebungen (ohne Sauerstoff), bei milden Temperaturen und Drücken. Es findet sich oft in der Nähe von Erdölfeldern.

Was ist Biogas?

Biogas ist ein Gas, das durch die Zersetzung von organischem Material (Biomasse) entsteht.

Extraktion und Transport von Erdgas

Gewinnung von Erdgas

Wenn das Gas mit Öl gemischt ist, ergibt sich das Produkt natürlich. Wenn es mit Wasser gemischt ist, wird es mithilfe von Pumpen gefördert.

Transport und Speicherung

Der Transport erfolgt über Pipelines, Tankwagen und Schiffe. Um den Transport zu erleichtern, muss das Gas oft verflüssigt werden (LNG). Erdgas wird meist in flüssiger Form gespeichert.

Vorteile und Anwendung von Erdgas

Erdgas gilt als sauberer, ist leichter zu extrahieren und muss nicht zwingend raffiniert werden.

Anwendungsbereiche: Haushalte, Industrie, Handel.

Umweltgefahren durch Erdgas

Obwohl Erdgas sauberer verbrennt als Kohle oder Öl, kann es bei Leckagen (Methan) ein starkes Treibhauspotenzial entfalten.

Erdöl: Definition, Prozesse und Umweltfolgen

Was ist Erdöl?

Erdöl ist ein fossiler Brennstoff, eine zähe, grünliche, braune oder schwarze Flüssigkeit, die aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen besteht.

Zusammensetzung und Kohlenwasserstoffe

Erdöl besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen.

Kohlenwasserstoffe: Moleküle, die aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen in unterschiedlicher Anzahl bestehen.

Bildung von Erdöl und Erdgas

Faktoren, die zur Produktion von Erdöl oder Erdgas erforderlich sind:

• Hoher Druck
• Hohe Temperaturen
• Anaerobe Umgebung (Abwesenheit von Sauerstoff)

Phasen der Erdölgewinnung und -verarbeitung

1. Prospektion und Abbau (Exploration)
2. Transport und Raffination
3. Lagerung und Distribution

Prospektion und Extraktion

Was ist Prospektion?

Prospektion ist der Prozess der Suche nach Ölfeldern. Dies geschieht durch die Untersuchung seismischer Wellen, die durch unterirdische Schichten gesendet werden.

Extraktion des Öls

Das Öl wird durch Bohranlagen an die Oberfläche gefördert, indem Rohre in die Lagerstätte getrieben werden.

Rohöl und Raffination

Was ist Rohöl?

Rohöl ist Erdöl, das noch keinen Raffinationsprozess durchlaufen hat.

Was ist Raffination?

Die Raffination ist ein industrieller Prozess, den Rohöl durchläuft, um verschiedene nützliche Produkte zu gewinnen.

Die Destillation von Erdöl

Die Destillation ist der Vorgang, bei dem verschiedene Produkte (Destillate) aus dem Rohöl entsprechend ihren unterschiedlichen Siedepunkten getrennt werden.

Wichtige Destillationsprodukte

Zu den wichtigsten Verbindungen, die aus der Destillation von Erdöl gewonnen werden, gehören:

• Gase (Propan, Butan)
• Benzin und Naphtha
• Kerosin
• Gasöl (Diesel)

Leichte Kohlenwasserstoffe

Leichte Kohlenwasserstoffe (wie Propan, Butan und Methan) gelten als qualitativ hochwertiger, da sie wertvollere Produkte liefern, leichter zu handhaben sind und in der petrochemischen Industrie eingesetzt werden können.

Lagerung und Verteilung von Erdöl

Erdöl wird in Tanks gespeichert und per Schiff, Bahn oder auf der Straße verteilt.

Hauptanwendungen von Erdöl

Die Anwendungen teilen sich wie folgt auf:

• 90% als Energiequelle und Rohstoff.
• 10% für die petrochemische Industrie.

Produzenten und Verbraucher

Wichtige Öl produzierende Länder sind unter anderem Saudi-Arabien, die USA, Russland und der Irak.

Umweltgefahren durch Erdöl

Die Verbrennung von Erdöl setzt Kohlendioxid (CO₂) frei, was den Treibhauseffekt verstärkt. Zudem entstehen Schadstoffe, die zu saurem Regen führen können.