Energiequellen, Gewinnung und Umweltauswirkungen

Energiequellen: Definition und Formen

Energiequellen sind Ressourcen, die in der Natur vorhanden sind und die direkt oder durch technologische Prozesse in irgendeiner Form von Energie umgewandelt werden können.

Erneuerbare Energiequellen (Saubere Energie)

Diese Quellen werden von der Natur schnell regeneriert und gelten daher als nahezu unerschöpflich. Sie produzieren keine Luftverschmutzung.

• Bekannteste Beispiele: Hydraulische Energie (Wasserkraft), Windenergie und Solarenergie.

Nicht erneuerbare Energiequellen

Diese Ressourcen sind nur in begrenzten Mengen auf der Erde vorhanden und können erschöpft werden.

• Beispiele: Kohle, Erdöl und Erdgas (fossile Brennstoffe) sowie Kernenergie.

Eigenschaften nicht erneuerbarer Energien: Sie sind nicht vom Wetter abhängig, haben eine große Leistung, aber relativ hohe Betriebskosten und sind stark umweltschädigend.

Grundformen der Primärenergie

Zu den Grundformen der Primärenergie zählen:

• Strahlungsenergie
• Chemische Energie
• Thermische Energie
• Mechanische Energie
• Kernenergie

Mineralgewinnende Industrie und Exploration

Die mineralgewinnende Industrie ist verantwortlich für die Gewinnung natürlicher Materialien, die als Energieträger dienen, wie Kohle, Uran, Erdöl oder Erdgas.

Methoden der Exploration

Geologische Erkundung

Umfasst Feldarbeit, die Analyse von Luftbildern sowie das Sammeln von Gesteinen und Fossilien, um deren Alter und Zusammensetzung zu bestimmen.

Geochemische Erkundung

Untersuchung der Eigenschaften unterirdischer Formationen mithilfe spezieller Messgeräte.

Kriterien für die Ausbeutung von Ressourcen

Vor der Gewinnung werden verschiedene Faktoren untersucht:

• Standort (Lage): Untersuchung der benötigten Straßen und Transportmittel für den Transport der Ressourcen, des Personals und der technischen Ausrüstung.
• Art des Materials: Bestimmung der Produkteigenschaften, um die erforderlichen Betriebsabläufe und Techniken festzulegen.
• Schwierigkeiten bei der Ausbeutung: Analyse der Struktur der Bodenschichten und der Beschaffenheit des Ausbeutungsstandorts, um ein geeignetes System und die notwendige Technik zu bestimmen.
• Wirtschaftlichkeit: Wenn die oben genannten Daten günstig sind, folgt eine wirtschaftliche Studie über die Kosten für Implementierung und Wartung im Verhältnis zu den erwarteten Vorteilen über die Zeit.

Methoden der Materialgewinnung

Tagebau

Wird angewendet, wenn das Material sehr nah an der Oberfläche liegt. Es werden große Maschinen eingesetzt, um Materialien zu entfernen und Terrassen zu bilden, was die Extraktion erleichtert.

Untertagebau (Bergwerke unter Tage)

Erfordert offene Schächte und Galerien von der Oberfläche aus. Diese dienen dem Zugang für Menschen und Maschinen und erleichtern die Gewinnung sowie den Transport des Materials.

Komponenten eines Förderbrunnens (Ölförderung)

• Brenner (Fackeln): Elemente, die Gas verbrennen, das nicht kommerziell verarbeitet werden kann.
• Struktur/Plattform: Hält die Rohre. Die Plattform verfügt über mehrere Rohre.
• Personal und Infrastruktur: Die gesamte Extraktion erfordert Personal und unterstützende Infrastruktur (z. B. private Krankenstationen).
• Verarbeitungsbrücke: Eine Reihe von Anlagen zur Verarbeitung des extrahierten Öls, um Spuren von Wasser oder Schlamm zu entfernen.
• Unterseeische Lagerung: Ein riesiger Speicher, der unter der Plattform auf dem Meeresboden verankert ist und das behandelte Öl speichert.
• Systeme zur Öleinleitung: Ermöglichen das Umladen des Materials und die Beladung von Frachttankern.

Verschiedene Kohlearten

• Anthrazit (Steinkohle)

  Verwendung: Häusliche und industrielle Zwecke.

  Eigenschaften: ca. 95% Kohlenstoff, Heizwert ca. 8000 kcal/kg.

• Kokskohle (Bituminöse Kohle)

  Verwendung: Hauptsächlich in der Eisen- und Stahlindustrie.

  Eigenschaften: 75% bis 90% Kohlenstoff, Heizwert ca. 9000 kcal/kg.

• Braunkohle (Weichkohle)

  Verwendung: Brennstoff in Kohlekraftwerken.

  Eigenschaften: ca. 70% Kohlenstoff, Heizwert ca. 5000 kcal/kg.

• Torf (Niedrigwertiger Brennstoff)

  Verwendung: Aufgrund des geringen Heizwerts kaum als Brennstoff genutzt.

  Eigenschaften: ca. 50% Kohlenstoff, Heizwert ca. 4000 kcal/kg.

Technologien zur Energiegewinnung

Nutzung von Bewegungsenergie

Genutzt werden: Wasserkraft, Windenergie und Gezeitenenergie (Mareomotrice).

• Turbine: Eine mechanische Vorrichtung, die die kinetische Energie von Wasser, Dampf, Gas oder Luft in eine Drehbewegung umwandelt.
• Drehstromgenerator: Eine Maschine, die die mechanische Energie der Turbine in elektrische Energie umwandelt.

Thermische und Geothermische Kraftwerke

Genutzt werden: Konventionelle Kraftwerke, Geothermie und solarthermische Anlagen (Heliothermik).

• Kessel: Hier wird die Flüssigkeit erhitzt und in Gas (Dampf) umgewandelt, das dann eine Turbine antreibt.
• Kondensator: Hier kondensiert das Gas, nachdem es die Turbine verlassen hat, und wird zurück in den Kessel geleitet, um den Zyklus zu wiederholen. Die Kühlung des Kondensators wird mit Wasser aus einem Fluss oder dem Meer durchgeführt.

Photovoltaik

Die Photovoltaik-Anlage ist in der Lage, die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umzuwandeln.

Umweltauswirkungen der Energiewirtschaft

Alle Bauwerke und Anlagen im Energiesektor (Industrien, Kraftwerke) haben Auswirkungen auf die Umwelt.

Spezifische Umweltfolgen

• Bergbau (Kohle und Uran): Führt zu Erosion und Sterilisierung des Bodens.
• Ölextraktion: Verursacht Abfälle rund um die Bohrlöcher und Gasemissionen.
• Raffinierung von Brennstoffen: Erfordert die Verwendung großer Mengen Wasser und anderer Flüssigkeiten.
• Transport: Tankerunfälle können zu Ölkatastrophen (Ölpest) führen.
• Stromerzeugung in konventionellen Kraftwerken: Emission großer Mengen umweltschädlicher Gase in die Atmosphäre.
• Stromerzeugung in Kernkraftwerken: Risiko von Lecks radioaktiver Partikel und Notwendigkeit der Lagerung nuklearer Abfälle.

Abhilfemaßnahmen und Umweltschutz

Verringerung der Umweltverschmutzung

• Förderung der Nutzung alternativer Energien und Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe zur Senkung der CO2-Emissionen.
• Förderung der Nutzung ökologischer Kraftstoffe.
• Filtration und Waschen der Gase, die durch industrielle Prozesse entstehen.

Behandlung von Abfällen

• Förderung der Mülltrennung und getrennten Sammlung von Abfällen.
• Wiederverwendung und Recycling von Materialien.
• Verbesserung der Kontrollsysteme für die Verpackung und Lagerung radioaktiver Abfälle.

Nachhaltigkeit in Verkehr und Tourismus

• Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel, wann immer möglich.
• Kurze Strecken zu Fuß oder mit dem Fahrrad zurücklegen.
• Regelmäßige Überprüfung des Zustands von Reifen und Motor.
• Fahrgemeinschaften bilden (gemeinsame Nutzung des Autos mit Freunden oder Kollegen).