Benutzer:Mk-fn/Fossile Energie
Der Begriff Fossile Energie bezeichnet nutzbare Energie, die aus fossilen Energieträgern gewonnen wird. Diese entstehen über einen langen Zeitraum hinweg aus toter Biomasse, die durch geologische Prozesse umgewandelt wird. Zu den fossilen Energieträgern (auch: fossile Brennstoffe) zählen Erdöl, Erdgas, Braunkohle, Steinkohle und Torf sowie verschiedene Mischprodukte wie Ölsande oder Ölschiefer. Fossile Energie steht im Gegensatz zu Erneuerbarer Energie, die nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich ist.
Geschichte
Der erste fossile Energieträger, der zur Energiegewinnung genutzt wurde, war Kohle. Sie fand ab dem 16. Jahrhundert vor allem Verwendung beim Heizen der Wohnhäuser, nach der Erfindung der Dampfmaschine auch zum Antrieb von Transportmitteln. Zusammen mit Torf ersetzte sie zunehmend Holz und Holzkohle, die aufgrund des Waldzustandes knapp geworden waren. Mitte des 18. Jahrhunderts wurde das aus Steinkohle gewonnene Koks auch für die Eisen- und Stahlerzeugung verwendet und war damit eine wesentliche Grundlage der Industriellen Revolution. Mit der Entwicklung des Automobils gewann das Erdöl an Wichtigkeit. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde auch das Erdgas interessant, das Stadtgas als Heizstoff ersetzte.
Entstehung
Alle fossilen Energieträger entstehen aus toter Biomasse, also toten Tieren und Pflanzen, die kurz nach ihrem Absterben vom Sauerstoff getrennt werden. Dies geschieht beispielsweise durch Wasser oder Schlamm. Dann wird die Biomasse durch Mikroorganismen unter Anaerobie zu Kohlenstoffhaltigen Verbindungen zersetzt.
- Unterschied zwischen den einzelnen Energieträger
Förderung und Nutzung
Chemie
Die aufgeführten fossilen Brennstoffe basieren auf organischen Kohlenstoff-Verbindungen. Bei der Verbrennung mit Sauerstoff wird daher nicht nur Energie in Form von Wärme freigesetzt, sondern auch Kohlenstoffdioxid, ein Treibhausgas. Je nach Zusammensetzung und Reinheit des fossilen Brennstoffes werden daneben weitere Verbrennungsprodukte wie Stickstoffoxide, Ruß sowie andere chemische Verbindungen erzeugt.
Vorräte
Die Vorräte an fossile Energieträgern wurden 2005 wie folgend geschätzt (pdf):
- Kohle: 783 Milliarden Tonnen SKE = 6.374.403.000 GWh = 6.374 PWh
- Erdöl: 216 Milliarden Tonnen SKE = 1.758.456.000 GWh = 1.758 PWh
- Erdgas: 205 Milliarden Tonnen SKE = 1.668.905.000 GWh = 1.669 PWh
In Summe sind im Jahre 2005 noch 9801 PWh an fossilen Brennstoffen verfügbar. Der Weltprimärenergieverbrauch betrug 2005 107 PWh. Somit beträgt die statistische Reichweite ca. 91 Jahre. Allerdings steigt der Weltenergiebedarf bis 2030 um ca. 50% an, wodurch die Reichweite verkürzt wird. Wobei neu entdeckte Vorräte diese Daten verändern können.
Die beiden höherwertigen Rohstoffe Erdöl und Erdgas alleine bieten derzeit mit zusammen 3.427 PWh eine statistische Reichweite von ca. 32 Jahren.
Problematisch ist , dass die Förderung fossiler Brennstoffe abnimmt, sobald die Hälfte verbraucht ist. In den nächsten Jahren wird das Ölfördermaximum, darauf folgend das Gasfördermaximum und letztendlich auch das Kohlefördermaximum erwartet. Die Versorgungslücke müssen langfristig Erneuerbare Energien decken.
Klimatische Auswirkungen
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen Kohlenstoffdioxid und Distickstoffmonoxid (Lachgas]], Gase, die für den Treibhauseffekt und die damit verbundene Globale Erwärmung verantwortlich ist.
Die fossilen Brennstoffe wirken sich auf das Klima aus, indem bei ihrer Verbrennung Kohlenstoffdioxid entsteht. Dieses Gas steigt auf und bildet und „verstärkt“ die Schutzschicht, die die Erde umgibt, die Atmosphäre. Wenn diese Schicht zu dick und zu dicht ist tritt der Treibhauseffekt ein. Hierbei gelangen die Strahlen der Sonne zwar durch die Atmosphäre auf die Erde und werden dort in Wärme umgewandelt, aber diese Wärme kommt nur sehr schlecht wieder von der Erde in den Weltraum. Somit wird es auf der Erde wärmer. Diese Veränderung hat schwerwiegende Folgen auf die Natur. Die Fische z.B., die vor ein paar Jahren noch in der Nordsee lebten ziehen jetzt nach Norden, weil es dort nicht so warm ist. Dafür kommen Fische aus dem Mittelmeer zu uns an die Küste.
Durch diese Erwärmung kann auch der Golfstrom teilweise zum Stillstand kommen, weil dessen Kreislauf dann unterbrochen wird. Er fließt von der Höhe der Ostküste der USA bis in das nördliche Polargebiet. Dort sinkt das Wasser wieder ab und fließt zurück. Es erhitzt sich wieder an der Ostküste der USA und der Kreislauf beginnt erneut. Wenn es zu warm wird fließt abgetautes Süßwasser in den Golfstrom und verdünnt ihn somit. Wenn er zu stark verdünnt wird kann er nicht mehr absinken und der nördliche Teil des Stromes „reißt ab“. Das hätte schwere Folgen für Europa. Die durchschnittliche Temperatur in Mitteleuropa würde um 5°C sinken. Das entspricht den Verhältnissen der letzten Eiszeit.
alte Einleitung
Fossile Energieträger sind durch biologische und physikalische Vorgänge wie Veränderungen des Erdinneren und der Erdoberfläche über lange Zeiträume entstanden. Der heute bekannteste fossile Energieträger ist das Erdöl, das aus lange zurückliegenden Prozessen des Abbaus organischen Materials stammt. Auch Kohle, die in ähnlichen Prozessen entsteht, ist ein fossiler Energieträger. Nach wie vor ist Erdöl der wichtigste Energielieferant der Welt. Rund 40 Prozent der von uns benötigten Energie beziehen wir aus Erdöl. Fossile Energieträger sind endlich.
Die oben beschriebene Definition fossiler Energieträger trifft prinzipiell auch für Uran zu, das heute in Kernkraftwerken als Energielieferant eingesetzt wird. Allerdings entstehen Uran und andere schwere Elemente nicht wie Kohle, Erdöl und Erdgas durch biologische und geologische Prozesse, sondern durch Fusionsprozesse in der Endphase bestimmter Sterne (Supernova).
Erdöl und Erdgas
Abgestorbene Kleinlebewesen wurden auf dem Meeresgrund in einer Schlammschicht luftdicht eingeschlossen und von anderen Erdschichten überlagert, so dass im Laufe der Zeit (von etwa 500 Millionen Jahren) eine isolierte Schicht entstand.
Bakterien, die ohne Sauerstoff überleben können (anaerobe Bakterien), zerlegten die organischen Bestandteile in einfachere Verbindungen. Unter Druck und Wärme entstand daraus schließlich ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffverbindungen.
Das eventuell noch vorhandene Meerwasser verdunstet oder wird vom Sediment aufgenommen, während weitere Schichten abgelagert werden. Da die Kohlenwasserstoffe leichter sind als aufgelagerte Erd- und Gesteinsschichten, steigen sie darin hoch und sammeln sich unter undurchlässigen Erdschichten, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe in der Regel als Erdgas über dem flüssigen Erdöl eingeschlossen sind.
Kohle und Torf
Kohle entstand aus pflanzlichen Überresten (vor allem von Farnen und Bäumen), die unter Luftabschluss - zum Beispiel am Grund von Sümpfen und Mooren - nicht verwesen konnten und später großem Druck und Wärme ausgesetzt waren. Wasser und andere "Verunreinigungen" haben sich dabei mit der Zeit verflüchtigt, wodurch Torf oder Kohle in unterschiedlicher Zusammensetzung, Reinheit und Dichte entsteht.
Als hochwertigste Kohle gilt die Steinkohle, da diese sehr dicht und rein ist, das heißt, hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht. Der Brennwert der Steinkohle ist sehr hoch und wird als Maßstab für den Energiegehalt verschiedener Brennstoffe herangezogen (Steinkohleeinheiten). Weniger hochwertig ist die Braunkohle, die weniger verdichtet ist und größere Schwefel-Anteile enthält; ihr Brennwert ist deutlich geringer.
Faktoren der Verfügbarkeit fossiler Energiereserven
- Größe der Energiereserve
- Effektivität bei der Nutzbarkeit der Energie
- Umfang des Verbrauchs
- Ausweichen auf regenerative Ressourcen
Der Gegenbegriff zu fossiler Energie ist Erneuerbare Energie, sich laufend erneuernden energetischen Prozessen entnommen wird. Hierzu gehören die Nutzung der Windenergie, der Sonneneinstrahlung (Sonnenkollektoren und Solarzellen), der Gewässerströmungen oder der Gezeiten, ebenso die Erdwärme oder die Nutzung von Biomasse.
