Kohleförderung: Typischer Kohlebagger im Tagebau
Steinkohle und Braunkohle wird derzeit in erster Linie für die Verstromung oder als direkter Lieferant für Energie zum Beispiel in der Schwerindustrie ( e.g. Stahl ) benutzt. Kohle gilt als schmutziger Energieträger, der erst in jüngster Zeit durch den Einsatz moderner Kraftwerktechnologien umweltfreundlicher geworden ist. Technologische Vision der Kohleindustrie ist ein CO2 ausstoßfreies Kraftwerk bis 2020. Die Kohlevorräte haben eine erheblich längere prognostizierte Reichweite als die Erdölreserven.
Kohlereserven Ende 2004 aus BP Statistical Review of World Energy 2005
Die Reichwerte der verfügbaren Reserven an Kohle wird auf über 150 Jahre geschätzt.
Reichweite Fossiler Energieträger aus BP Statistical Review of World Energy 2005
Die Stromerzeugung weist in Deutschland nur eine geringe Restabhängigkeit von Erdöl und Erdgas ( ca. 11% ). Neue Kohlekraftwerke können dieses Gap leicht auffangen. Erdöl wird in Form von Benzin oder Diesel primär für den Verkehr benötigt. Der große Vorteil dieser Flüssigbrennstoffe liegt in der sehr hohen Energiedichte. Für große Fahrzeuge ist das weniger ein Argument; Eisenbahn und Schifffahrt könnte wieder mit Kohle betrieben werden. Für Autos und Flugzeuge werden jedoch energiehaltigere Treibstoffe benötigt.
Der Ausweg liegt in der Kohleverflüssigung ( CTL Prozeß, Coal To Liquids ). Grundlage ist die schon lange bekannte Fischer-Tropsch Synthese (FT). Eine strategische Rolle spielte dieses Verfahren für das Deutsche Reich im 2. Weltkrieg. Im großindustriellen Stil wird es zur Zeit in Südafrika eingesetzt:
Der südafrikanische Chemiegigant SASOL konvertiert in Südafrika aus dezeit jährlich 45 Mio. Tonnen Kohle 160.000 Barrel Benzin pro Tag. Aktuell verhandelt China mit Sasol die Konstruktion von zwei chinesischen GTL Anlagen im Wert von ca. 3 Mrd. US$. Der CTL Prozeß wird in Südafrika bereits seit den 50er Jahren betrieben und ist sicherlich keine "Newcomer" Technologie.
Nuklear
Der Bau eines Atomkraftwerkes dauert länger als 10 Jahre. Die Uranvorräte sind leider ebenfalls sehr beschränkt, man geht von einer Reichweite von ca. 40 Jahren aus. Durch neue Technologien wie den Schnellen Brüter läßt sich die Ausnutzung verbessern. Die Nuklearoption ist politisch umstritten.
Ausbau der Kernenergie ?
Trotzdem werden derzeit in allen größeren Industrieländern neue Reaktoren geplant oder gebaut. Die USA planen durch die neue Energy Bill die Umsetzungsplanung von neuen Reaktoren erheblich zu vereinfachen. Weiteres Beispiel ist der erhebliche Ausbau der Kernkraft in China ( vgl. Meldung im Spiegel ).
Um den Energieanteil der fossilen Energieträger Öl und Gas beispielsweise in den USA zu ersetzen, müßten 1000 neue Kernkraftwerke mit je 2 GW gebaut werden. Stückpreis um die 5 Milliarden US$.
Der neue Trend zur Atomenergie macht sich bereits erheblich in den Uran Preisen bemerkbar, die sich bereits verdreifacht haben (!). Hier der Link.
Gezeitenkraftwerke / Geothermal Kraftwerke
Spielen in Deutschland keine Rolle. Island ist ein typische Beispiel für den Einsatz von Geothermalkraftwerken. Im weltweit betrachteten Szenario kann man diese sehr umweltfreundliche Energieform leider nur unter "ferner liefen" abhaken.
Alternative Energie
Für die Stromerzeugung und Heizenergiegewinnung werden aufgrund des höheren Preisniveaus zunehmend die bekannten Alternative Energien rentabel.
Alternative Energie: Windkraft
Der Anteil der Windkraft am Energiemix beträgt erst 3%, ist jedoch in den letzten Jahren stark stark am Wachsen. Eine neue Entwicklung sind Offshore Windanlagen z.B. in den Nordsee Shelfgebieten, nachdem bei der mittlerweile auf über 12000 Stück angewachsenen Anzahl an Windanlagen die Akzeptanz weiterer Landanlagen leidet. Bekannte deutschen Hersteller sind Nordex und Repower.
Alternative Energie: Windkraft
Für das Jahr 2005 wird gegenüber 2004 in den USA von einer Verfünffachung der neu installierten Leistung auf 2.650 MW ausgegangen. In Deutschland geht demgegenüber die Neubauleistung in den Jahren 2004 und 2005 bereits um jeweils 20% zurück. Hintergrund ist die Abnahme von geeigneten noch ungenutzten Standorten .
Der derzeitige Verlauf der Neuinstallationen läßt vermuten, daß der Anteil der Windkraft am Gesamtenergiemix nur schwer über 5-10% hinauskommen wird.
Alternative Energie: Solarstrom
Der aktuelle Anteile von Solarstrom am Energiemix ist gering. Der Aufbau von Solarkraftwerken und Anlagen boomt derzeit jedoch. Das ist im wesentlichen auf die hohen Einspeisevergütungen der Stromabnehmer zurückzuführen, sprich politisch gewollte Subventionierung. Diese können jedoch sicher zurückgefahren werden, wennn der allgemeine Preis für Energie und insbesondere Strom aus konventionellen Energiequellen ein entsprechendes Preisniveau erreicht hat.
Alternative Energie: Solarenergie
Photovoltaik Anlagen liefern direkt Strom, während Solarwärmeanlagen Sonnenwärme direkt für Heizungen ableiten. Derzeit entstehen diverse Großprojekte und kleinere private Anlagen z.B. durch einen der großen deutschen Hersteller Conergy. Weitere Hersteller in Deutschland sind Solon und Sunways. Diese Hersteller beziehen die Solarzellen typischerweise von Drittherstellern und verdienen an der Integration der Zellen in Solarmodule sowie durch das Projektgeschäft. Ein Hersteller von Solarzellen ist z.B. die US Firma Sunpower. Diese Firma ist ein Spinoff einer US Halbleiterfirma und hat auch Lieferverträge mit deutschen Integratoren abgeschlossen.
Ist die komplette Umstellung der Stromerzeugung auf Solarenergie möglich ?
Sicher nicht:
Natürlich ist die Verwendung von Solarzellen längst den bekannten Spaßanwendungen wie z.B. solchen netten Solarmodellen entwachsen.
Modernste Solarzellen erzeugen ca 200 Watt / Quadratmeter bei durchschnittlicher Sonneneinstrahlung. Ein Ersetzen der derzeit durch Öl und Gas erzeugten Energiemenge (ca. 2000 GW) in den USA erfordert allerdings immer noch eine Fläche von größer als 10.000 Quadratkilometern Solarzellen...
Solarenergie wird trotzdem einen erheblichen Beitrag als alternative Energie zu dem Energiemix weltweit leisten. Die Neueinschätzung der USA der Klimarelevanz fossiler Energien und der Peak Oil Problematik wird einen technologischen Wettlauf um diesen zukünftigen Massenmarkt auslösen.
Alternative Energie: Wasserkraft
Alternative Energie: Wasserkraft
Die Möglichkeiten für weitere Wasserkraft Projekte in Deutschland sind wahrscheinlich gering. Weltweit sieht das jedoch anders aus. Bekanntes Beispiel ist der Dreischluchten Damm in China, der eine gewaltige Menge Strom liefern wird. Einen guten Überblick über die Möglichkeiten gibt EON Wasserkraft.
Alternative Energie für den Verkehr
Da weltweit 60% des Ölverbrauchs im Verkehr stattfindet, ist dort natürlich das größte Potenzial für Einsparungen vorhanden. Letztendlich gibt es zwei Möglichkeiten:
- Höhere Energieeffizienz
- Alternative Treibstoffe
Wie kann ich Benzin sparen ?
- Bekannt ist ECO Driving. Dieser Fahrstil wird mittlerweile durch die Bundesregierung in dieser Aktion unterstützt. Durch Fahrschulen werden Übungsstunden angeboten.
Das Einsparpotenzial liegt bei bis zu 25% des normalen Kraftstoffverbrauchs.
- Energiesparende Autos.
Die Automobilwirtschaft ist dabei, neue extrem sparsame Autos zu entwickeln. In Serienproduktion sind mittlerweile sogenannte Hybridautos. Diese haben jeweils einen Verbrennungs- und einen Elektromotor und erhöhen damit die Energieeffizienz erheblich. Aktuelle Prognosen gehen von einem Marktanteil für derartige Hybridautos von über 30% bis 2020 aus.
Der aktuelle Marktführer ist der Toyota Prius. Der technologische Vorsprung von Toyota gegenüber deutschen Herstellern wird auf bis zu 5 Jahre geschätzt. Der Prius verbraucht ca. 4,9 Liter Benzin auf 100 km ohne auf den üblichen Komfort oder die Leistung moderner Autos zu verzichten.
Weitere Möglichkeiten sind natürlich
- Fahrgemeinschaften
- Öffentliche Verkehrsmittel
- Verzicht auf Fahrten oder Umstieg aufs gute alte Fahrrad.
Abschied von Diesel & Benzin ?
Es gibt verschiedene alternative Treibstoffe bereits jetzt. Problem sind die nur schlecht ausgebauten Tankstellennetze und die möglicherweise teuere Umrüstung der Autos z.B. auf Erdgas. Letztlich gibt es folgende Varianten:
- Neue Flüssigkraftstoffe aus Gas, Kohle ( GTL, CTL )
- Bioethanol Kraftstoffe ( z.B. E85 )
- Wasserstoff
- Biodiesel
Alternative Energie: Biokraftstoffe Biodiesel, Bioethanol: E85
Macht es Sinn, wertvollen aus Erdöl gewonnen Dünger, für die Produktion von energiereichen Pflanzen wie Raps zu verwenden, um dann diesen zu Diesel oder Methanol zu verarbeiten ?
Antwort: Offensichtlich ! Die Branche boomt gewaltig. In den USA werden derzeit diverse Bioethanol Anlagen zur Herstellung von E85 geplant. Hintergrund ist hier zusätzlich die Verwendung als gesundheitsfreundlicheres Additiv in Standardbenzinen ( MTBE Diskussion ).
E85 ist ein Treibstoff der zu 85% aus Bioethanol und 15% aus konventionellen Kraftstoffen besteht. Die Energiedichte liegt bei ca. 75% von Normalbenzin.
E85 Zapfsäule: Wann gibt's das bei uns ?
Warum nicht direkt ohne Umweg über Stärke/ Zucker aus Zellulose Ethanol gewinnen ? Iogen Canada macht genau das ! Dagegen sieht Biodiesel eher altbacken aus. Der Prozeß basiert auf genetisch veränderten Zelluloseenzymen ( ähnlich wie Hefe), die aus Zellulose Zucker und letztlich Ethanol gewinnen.
Alternative Energie: Erdgas
Verflüssigtes Erdgas (NLG) ist sicherlich eine Alternative. Die Reichweite der Erdgasvorräte ist aber ähnlich wie der von Erdöl einzuschätzen. Die Verbreitung von Erdgas Tankstellen ist noch gering, aber Sie fahren sicherlich zum halben Preis. Natürlich sind die Anschaffungskosten für umgerüstete PKW deutlich höher.
Alternative Energie: Wasserstoffwirtschaft: Brennstoffzellen auf Wasserstoff Basis
Wasserstoff ist ein Energieträger; es gibt keine Wasserstoffmine... Die Herstellung von Wasserstoff benötigt entsprechende Mengen Strom oder einen direkten chemischen Prozeß.
Mittlerweile gibt es in Deutschland einen neuen Zweig der Energiewirtschaft auf Basis von Wasserstoff.
Alternative Energie: Brennstoffzelle im Motorblock
Der Wasserstoff wird dabei typischerweise aus konventionellen Energieträgern hergestellt oder ist ein Abfallprodukt chemischer Prozesse.
Die Brennstoffzelle ist eine der aussichtsreichsten Technologien zur direkten Umwandlung von Wasserstoff in Strom . Die Brennstoffzellen Technologie ist aber noch nicht ausgereift genug für eine Serienproduktion und die Verwendung in Massenprodukten wie Autos. Die erste Anwendung, die ziemlich demnächst kommen dürfte, ist die Verwendung in der Konsumelektronik als Ersatz für Akkus in Laptops oder Videokameras.
Die Brennstoffzelle ist als Technologie bereits seit langem bekannt.
Zusammen mit der Energiegewinnung aus Solarzellen ergibt sich eine umweltfreundliche und auch aus heutiger Sicht realistische Alternative zum Ottomotor oder Dieselabtrieb.
Witzig wird die Brennstoffzellen Technologie in diesem Experimentierbaukasten
zum Anfassen dargestellt.
Ölsände ( tar sands )
Ölsände sind natürlich keine Alternative Energie, sondern ein unkonventionelles Ölvorkommen. Unkonventionelle Erdölgewinnung ist die Gewinnung von Erdöl aus schwer ausbeutbaren Quellen, die bei aktuellen Preisen im großen Stil immer rentabler ist und zunehmend an Bedeutung gewinnt. Das Hauptproblem der Abhängigkeit von Erdöl ist die Verwendung als Rohstoff für die chemische Industrie und insbesondere auch zur Herstellung von Dünger und Pestiziden in der Landwirtschaft.
Vielleicht sind wir rechtzeitig in der Lage, die Anteil der Benutzung von Erdöl und Erdgas zu 75% für Energiegewinnung und Verkehr zu reduzieren. Bleibt immer noch der der 25% Anteil Rohstoff, der erheblich schwieriger zu ersetzen sein wird.
Eine Alternative, die zumindest Zeit gewinnen wird, ist der Ausbau der unkonventionellen Ölgewinnung.
Kanada und Venezuela verfügen über sehr große Vorkommen an Ölsänden und Ölschiefer.
Keyplayer im kanadischen Ölsandgeschäft sind diese Firmen: