Energiequellen: Konventionell, Erneuerbar & Alternativ

Klassifizierung von Energiequellen

Nach Erneuerbarkeit

• Erneuerbare Energien: Energiequellen, die sich schneller erneuern, als sie verbraucht werden oder unerschöpflich sind. Beispiele: Solarenergie, Windenergie.
• Nicht erneuerbare Energien: Energiequellen, deren Vorräte begrenzt sind und die sich über menschliche Zeiträume nicht erneuern. Beispiele: Kohle, Erdöl, Erdgas, Uran.

Nach Umweltauswirkungen

• Umweltbelastende Energien: Ihre Nutzung verursacht signifikante Schadstoffemissionen oder andere Umweltbelastungen. Beispiel: Erdöl, Kohle.
• Saubere Energien: Weitgehend umweltfreundlich und mit geringen oder keinen schädlichen Emissionen bei der Nutzung. Beispiele: Windenergie, Solarenergie, Gezeitenenergie.

Nach Verfügbarkeit und Nutzung

• Konventionelle Energien: Traditionell und weit verbreitet genutzte Energieformen, oft nicht erneuerbar oder mit signifikanten Umweltauswirkungen. Beispiele: Fossile Brennstoffe, Kernenergie, große Wasserkraftwerke.
• Alternative Energien: Neuere, oft erneuerbare und umweltfreundlichere Energieformen mit geringeren Umweltauswirkungen. Beispiele: Windenergie, Solarenergie, Geothermie, Gezeitenenergie.

Konventionelle Energien

Kohleenergie

Eigenschaften: Kohle ist ein fossiler Brennstoff, der weltweit vorkommt. Es ist ein organisches Sedimentgestein, das aus Pflanzenresten entstanden ist. Kohle wird als Energiequelle in der Industrie (z. B. Metallurgie) und zur Stromerzeugung genutzt. Verschiedene Kohlearten sind: Torf (<60% Kohlenstoff), Braunkohle (60-75% Kohlenstoff), Steinkohle (>75% Kohlenstoff, am häufigsten), Anthrazit (>90% Kohlenstoff, hoher Heizwert).

Auswirkungen: Die Verbrennung von Kohle erzeugt erhebliche CO₂-Emissionen und andere Schadstoffe (z. B. Schwefeldioxid) und trägt maßgeblich zur globalen Erwärmung und Luftverschmutzung bei.

Erdöl und Erdgas

Eigenschaften: Erdöl ist eine grundlegende Energiequelle für die chemische Industrie, die Stromerzeugung und als Kraftstoff im Verkehrswesen. Erdgas entsteht oft zusammen mit Erdöl. Im Gegensatz zu Erdöl kann Erdgas leichter transportiert (Pipelines, LNG) und direkt genutzt werden. Neben der privaten Heiz- und Kochnutzung wird es auch in Kraftwerken zur Stromerzeugung verbrannt.

Auswirkungen: Erdöl verursacht Umweltschäden und Risiken bei der Förderung, dem Transport (z. B. Ölverschmutzungen) und der Nutzung durch die Emission von CO₂ und anderen Schadstoffen. Erdgas verbrennt sauberer als Erdöl (weniger CO₂ pro Energieeinheit), ist aber ebenfalls ein fossiler Brennstoff, dessen Förderung und Nutzung Methanemissionen (ein starkes Treibhausgas) verursachen kann.

Kernenergie (Kernspaltung)

Eigenschaften: Kernkraftwerke nutzen die bei der Kernspaltung (meist von Uran) im Reaktor erzeugte Wärme. Diese Wärme erzeugt Dampf, der eine Turbine antreibt. Die Turbine wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um, und ein Generator wandelt diese schließlich in elektrische Energie um.

Auswirkungen: Keine direkten CO₂-Emissionen im Betrieb, aber Risiken durch radioaktive Strahlung, die Entstehung langlebigen Atommülls, dessen sichere Endlagerung ungelöst ist, und die thermische Belastung von Gewässern durch Kühlwasser. Das Risiko schwerer Unfälle ist gering, aber die potenziellen Folgen sind katastrophal.

Wasserkraft

Eigenschaften: Nutzt die potenzielle und kinetische Energie von fließendem oder gestautem Wasser (z. B. in Flüssen oder Stauseen) zur Stromerzeugung mittels Turbinen und Generatoren.

Auswirkungen: Erneuerbar und CO₂-frei im Betrieb, aber der Bau großer Staudämme führt zu erheblichen Eingriffen in Ökosysteme (Flussläufe, Lebensräume), möglicher Umsiedlung von Menschen, Beeinträchtigung der Sedimentation und dem Risiko von Dammbrüchen.

Alternative Energien

Windenergie

Windenergie wird hauptsächlich durch Windkraftanlagen genutzt, die die kinetische Energie des Windes in elektrischen Strom umwandeln. Kleinere Anwendungen sind Windpumpen (zur Wasserförderung) und traditionelle Windmühlen (z. B. zum Mahlen).

Diese Energieform produziert im Betrieb keine Schadstoffemissionen, kann jedoch Lärm verursachen und das Landschaftsbild beeinträchtigen (visuelle Auswirkungen). Auch Auswirkungen auf Vögel und Fledermäuse sind möglich.

Solarenergie

Solarenergie fängt die Strahlung der Sonne ein, um sie in nutzbare Energie umzuwandeln. Die zwei Haupttechnologien sind: Solarthermie (nutzt Sonnenenergie zur direkten Wärmeerzeugung, z. B. für Warmwasser) und Photovoltaik (wandelt Sonnenlicht mithilfe von Solarzellen direkt in elektrischen Strom um).

Solarenergie ist sauber und erneuerbar, aber die Energieerzeugung ist wetterabhängig (Tag/Nacht, Bewölkung) und benötigt Flächen. Die Herstellung von Solarmodulen ist energieintensiv und erfordert Rohstoffe.

Geothermie

Geothermie nutzt die im Erdinneren gespeicherte Wärme. Sie ist eine saubere, erneuerbare und grundlastfähige Energiequelle. Der geothermische Gradient (Temperaturanstieg mit der Tiefe) ermöglicht die Wärmegewinnung (Heizung) oder Stromerzeugung mittels geothermischer Anlagen. Die Nutzung ist standortabhängig von den geologischen Bedingungen.

Island ist ein Beispiel für eine Region mit hoher geothermischer Aktivität und Nutzung.

Wasserstoff als Energieträger

Wasserstoff (H₂) ist keine primäre Energiequelle, sondern ein Energieträger. Er kann als Alternative zu fossilen Brennstoffen dienen, z. B. in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung (emittiert nur Wasser) oder als Brennstoff. Ein zentrales Problem ist die Herstellung: Die Gewinnung von Wasserstoff, meist durch Elektrolyse von Wasser (Aufspaltung von H₂O in H₂ und O₂ mithilfe von Strom), ist energieintensiv. Wasserstoff ist nur dann "grün" und nachhaltig, wenn der zur Elektrolyse verwendete Strom aus erneuerbaren Quellen stammt.

Gezeitenenergie

Eine Form der Wasserkraft, die die Energie der Meeresgezeiten (Ebbe und Flut) zur Stromerzeugung nutzt, meist mittels Gezeitenkraftwerken in Buchten oder Flussmündungen mit hohem Tidenhub. Das Energiepotenzial ist groß, die Energie ist sauber, erneuerbar und vorhersagbar. Die Errichtung ist jedoch teuer und stark standortabhängig. Mögliche Auswirkungen auf Küstenökosysteme müssen berücksichtigt werden.

Bioenergie

Bioenergie wird aus Biomasse gewonnen, d. h. organischer Substanz pflanzlichen oder tierischen Ursprungs (Holz, Energiepflanzen, Gülle, organische Abfälle). Sie kann zur Erzeugung von Wärme, Strom oder Kraftstoffen genutzt werden. Gängige Biokraftstoffe sind Bioethanol (aus zucker- oder stärkehaltigen Pflanzen, als Benzinersatz) und Biodiesel (aus ölhaltigen Pflanzen, als Dieselersatz). Biomasse gilt als CO₂-neutral, da bei der Verbrennung nur das CO₂ freigesetzt wird, das die Pflanzen zuvor aus der Atmosphäre aufgenommen haben. Jedoch können Anbau (Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, Düngemittel), Transport und Verarbeitung die Umweltbilanz beeinflussen.