Arbeitsblatt: alternative Energien

Alternative Energien Energie ist überall um uns. Wir können Energie aber nicht sehen, fühlen, riechen oder schmecken, also nicht im klassischen Sinn mit unseren Sinnen erfassen. Streng genommen können wir Energie auch nicht „erzeugen und auch nicht „verbrauchen, obwohl wir jeden Tag bei vielen Gelegenheiten davon sprechen. Was wir können, ist die vorhandene Energie umwandeln und dabei einen Nutzen für uns erzielen. Ein simples Beispiel: Der Wind weht über eine Wiese, an deren Rand eine Mühle steht – eine Windmühle. Der Wind nun treibt die Flügel der Mühle, diese wiederum verschiedene Wellen und andere Einrichtungen im Innern der Mühle. Am Ende dieses Prozesses erhalten wir Mehl, zum Beispiel. Und die Energie? Die Windenergie wurde umgewandelt in Bewegungsund Reibungsenergie, mit deren Hilfe das Korn zu Mehl gemahlen wurde. Ein Teil der Energie des Windes ist gewissermaßen durch den Mahlvorgang in das Mehl übergegangen und ein anderer nicht benötigter Teil als Wärmeenergie in die Luft abgegeben worden. Die Energie vom Anfang blieb erhalten, sie wurde nur umgewandelt und während dieser Umwandlung entstand ein Nutzen, Korn wurde zu Mehl. Die meiste Energie, also den meisten Nutzen für unsere millionenfachen Lebensprozesse gewinnen wir seit Hunderten von Jahren aus der Umwandlung so genannter fossiler Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl. Pflanzen haben vor Jahrmillionen die Energie der Sonne „gespeichert und mit in ihr dunkles Grab genommen, aus dem wir sie heute befreien. Dann werden sie einer Umwandlung unterzogen, z.B. der Verbrennung oder, eleganter ausgedrückt, der Verstromung Hier entsteht das erste, für jeden spürbare Problem, das wir mit fossilen Energieträgern haben: der hohe Anteil an CO2, Kohlendioxid, immerhin rund 22 Millionen Tonnen jährlich. Sie sind verantwortlich für den so genannten Treibhauseffekt und die damit verbundene globale Erwärmung. So angenehm auf den ersten Blick für uns Bewohner der nördlichen Halbkugel ein wärmeres Klima zu sein scheint, mit den wachsenden extremen Wettererscheinungen können wir uns schon weniger anfreunden. Veränderung der Niederschlagsverhältnisse führen einerseits zu Überschwemmungen gigantischen Ausmaßes und andererseits dehnen sich die Dürregebiete auf unserer Erde weiter aus. Hunger und Verelendung für eine wachsende Zahl von Menschen sind die Folgen. Ebenso wird die Versorgung mit Trinkwasser erschwert. Der Meeresspiegel steigt an. Die Lebensbedingungen für viele Tier- und Pflanzenarten ändern sich grundlegend. 1 Und ein zweites Problem tut sich auf: die Vorräte an fossilen Energieträgern oder – siehe oben – Brennstoffen sind endlich. Legt man die gegenwärtige Produktionsrate bei Kohle zugrunde, reichen die weltweiten Vorräte noch ca. 200 Jahre. Bei Erdöl und Erdgas ist der Zeitraum ihrer Verfügbarkeit noch kürzer. Und der Bedarf steigt! Für beide Probleme liegt die Lösung in der Anwendung alternativer Formen der Energieumwandlung und der Nutzung alternativer Energieträger, kurz in den alternativen Energien. Dabei stehen die Frage der Erneuerbarkeit (der Regenerierung) dieser Energieträger in einem für menschliche Maße überschaubaren Zeitraum und damit ihre Nachhaltigkeit im Vordergrund. Alternative Energien Bioenergie Bei diesen Verfahren wird die der Biomasse bzw. Energiepflanzen innewohnende Energie zur Stromerzeugung genutzt. Holz, Pflanzenöl, Biodiesel, Biogas und Biowasserstoff seien als Stichworte genannt. In die Umwelt wird dabei nur so viel CO2 abgegeben, wie die Pflanzen im Verlaufe ihres Wachstums derselben entzogen haben, ein Nullsummenspiel also. Bedacht werden muss jedoch auch der Anfall von Feinstaub und Stickoxiden bei der Verbrennung. Die Menge der gewonnenen Energie ist verglichen zum Bedarf relativ gering. Ein höheres Resultat ließe sich nur unter grundlegenden Eingriffen in die Natur und Umwelt erzielen. Monokulturen und Urbarmachung von Flächen wären die Folgen. Kleine und mittlere Biogasanlagen haben sich aber in einem überschaubaren Rahmen bereits bewährt. Geothermie Bei der Nutzung der Erdwärme sind große Fortschritte zu verzeichnen. Sowohl im oberflächennahen Bereich, in wachsendem Maße nutzen z.B. Eigenheimbesitzer diese Alternative zur Energieerzeugung, als auch in der tiefen Geothermie sind dabei die Umweltauswirkungen nahezu gegenstandslos. Allerdings ist auch bei diesen Verfahren bisher die Ausbeute begrenzt. Solarenergie Die mehr oder weniger direkte Nutzung der Sonnenenergie ist ein jahrhunderte alter Traum, der Wirklichkeit wird. Photovoltaikanlagen, Sonnenkollektoren und –wärmekraftwerke, Solarchemie und Thermikkraftwerke stehen dafür. Diese saubere und elegante Form der Energiegewinnung „verbraucht jedoch selbst im Zuge der Herstellung der Anlagen erheblich viel Energie. 2 Wasserkraft Staudämme, in denen Wasser riesige Generatoren antreibt, Gezeitenkraftwerke, die energetischen Nutzen aus dem Unterschied von Ebbe und Flut ziehen, Nutzung der Strömungsenergie des Meeres, ebenso wie der Wellenenergie, Osmosekraftwerke, die den Unterschied zwischen aneinander stoßenden Salz- und Süßwasserressourcen ausnutzen, all das sind Methoden, an deren Anfang das altbekannte Wasserrad stand. Die Nutzung der dem Wasser innewohnenden Energie ist uralt. Große Staumauern und Talsperren greifen jedoch gleichzeitig spürbar in das Ökosystem ein. Windenergie Die riesigen Finger der immer mehr verbreiteten Windmühlen verändern nachhaltig zunächst das Landschaftsbild. Ihr energetischer Nutzen liegt auf der Hand. Ausgedehnte Windparks zu einer höheren Energieausbeute stellen aber zugleich auch spürbare Eingriffe in das Ökosystem dar. Neue Lösungen versprechen auch Aufwind- oder Thermikkraftwerke dar Verdunstungskälte Wer einmal seine Hand auf die Rückseite des Kühlschrankes hält, kann die entstehende Wärme am eigenen Leib spüren. Bei der adiabaten Kühlung entsteht Wärme, die ebenfalls mittels entsprechender Anlagen zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Alles dies sind Methoden alternativer Energiegewinnung. Und sicher werden in den nächsten Jahren weitere hinzukommen. Große Aufmerksamkeit gilt bei allen diesen Verfahren der Menge der erzeugten Energie, wenn sie auf Dauer, die aus fossilen Brennstoffen gewonnene ablösen und nicht nur ergänzen sollen, und ihrer Speicherbarkeit, damit sie dann zur Verfügung gestellt werden kann, wenn ein entsprechender Bedarf vorhanden ist. Atomenergie Nicht zu den alternativen Energien werden alle Prozesse der Kernspaltung und Kernfusion gerechnet. Die Gewinnung von Energie aus Atomkernen erfolgt aus auf der Erde nicht regenerierbaren Rohstoffen und hinterlässt Rückstände, die sich in keinen natürlichen Kreislauf einfügen lassen. Allerdings ist andererseits die Energieausbeute vergleichsweise hoch. Das Augenmerk gilt demnach, unabhängig von politischen Entscheidungen, der Erhöhung der Sicherheit bei der Produktion und der Endlagerung atomarer Produkte und der dabei gewonnenen Energie. Vergessen wir nicht, dass wir jeden Tag mit einem Blick ins Sonnenlicht Zeugen der gigantischsten Kernfusion sind, die die Grundlage des Lebens auf unserem Planeten darstellt. Energie ist die Voraussetzung des Lebens. Verantwortungsvoller Umgang mit ihr ein Grundgesetz! 3