Mensch und Energie - eine kleine Einführung
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Der Themenkomplex Energie kann nur in Verbindung mit dem Menschen
betrachtet
werden. Schon der nackte Mensch benötigt Energie. In Form von
Nahrung und
Wärme.
Mit der "Erfindung" des Feuers war es um diesen schlichten Grundbedarf geschehen. Neue Lebensräume konnten erschlossen werden. Allerdings fing damit der Weg in die gnadenlose Energieabhängigkeit an. Der moderne Mensch ist ein Energie-Junkie. Er ist abhängig von der Droge Energie und betreibt immer Aufwand, diese Droge zu beschaffen. Auf Kosten seiner Gesundheit und auf Kosten der Gesundheit unseres Planeten. |
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Energie - Geschichte
Für den Aufschluß der Nahrung, das Kochen, Braten und Backen, wird zusätzlich Energie benötigt, früher in Form von Holz, heute zunehmend durch Nutzung elektrischen Stroms. Die Besiedlung zumindest zeitweise unwirtlicher Regionen der Erde - etwa Deutschland besitzt nicht nur im Winter ein recht unwirtliches Klima - erfordert weitere Energie zur Beheizung von Wohnräumen.
Warum wurde schon in früher Zeit Energie
von Menschen - sozusagen
als Werkzeug - eingesetzt? Der Einsatz von Energie erlaubt die bessere
Ausnutzung von Nahrungsressourcen, damit eine effizientere
Nahrungsversorgung,
damit wiederum höhere Mobilität. Neue, an sich
lebensfeindliche
Regionen können besiedelt werden, wenn man Höhlen,
Zelte oder
Häuser beheizen kann. Damit war eine Ausbreitung des Menschen
möglich.
Die Ausbreitung des Menschen und die Ausweitung der pro Person
benötigten
Menge an Energie sind zwei Effekte, die den Energiebedarf der
Menschheit
haben wachsen lassen.
Das Werkzeug zum Erwerb von Nahrungsressourcen, Holz und Gebrauchsgütern war zunächst die Hand der ursprünglichen Menschen, in der Steinzeit bearbeitete Steine. In der Bronzezeit kommt ein recht hoher Energiebedarf zum Erschmelzen der Bronze aus geeigneten Erzen hinzu. Damit wird zum ersten Mal eine große Energiemenge zur Herstellung von Werkzeugen benötigt, ein erster Schritt zu der uns heute bekannten Welt vieler Materialien, die in unserem täglichen Leben als Gebrauchsgegenstände eine Rolle spielen.
Bis in die Mitte des letzten Jahrhunderts waren die Hauptenergieträger Holz und in eher geringem Maße Kohle. Erst die gemeinsame Entwicklung von Maschinen und des Energiebedarfs eben für diese Maschinen erlaubte im Zusammenhang mit der Entdeckung großer Vorkommen an Kohle den Siegeszug der krafterzeugenden Maschine, die eine umfassende Industrialisierung der Produktion ermöglichte.
Kohle eignet sich als Brennstoff für stationäre Maschinen, früher Kolben-Dampfmaschinen, heute Dampfturbinen in Kohlekraftwerken oder große Verkehrsmittel wie etwa Dampflokomotiven.
Nach der Kohle wurde das Erdöl als Energieträger für eine zunehmend mobile, und zwar individuell mobile Gesellschaft entdeckt: Kraftstoffe wie Benzin oder Dieselöl können leicht aus Erdöl raffiniert werden, lassen sich leicht speichern und die Maschinen, die die hochkonzentrierte chemische Energie in Bewegungsenergie umwandeln, sind relativ klein und leicht.
Mit der Entdeckung der Kernspaltung wurde die friedliche Nutzung der Kernenergie in den 50er und 60er Jahren stark gefördert, resultierend in einem Bau von Kernkraftwerken bis Mitte der 80er Jahre.
Mit der Erkenntnis, daß die zunehmende Freisetzung von Treibhausgasen zu einer Erwärmung der Erdatmosphäre führen könnte, eine These, die sich nach heutigem Kenntnisstand erhärtet hat, ist seit etwa den 80er Jahren der Anlaß für einen verstärkten Einsatz des dritten fossilen Brennstoffs, des Erdgases. Die Verbrennung von Erdgas setzt wesentlich weniger Kohlendioxid pro Energieeinheit frei, als Erdöl oder Kohle. Desweiteren läßt sich Erdgas in Heizungsanlagen wie auch in modernen GUD-Kraftwerken leicht in Heizwärme und/oder elektrischen Strom umwandeln.
Die Reaktorunfälle von Harrisburg und
Tschernobyl
und schon vorher bekannte Argumente
gegen eine Nutzung der Kernenergie zur Energieerzeugung erschwerten in
den letzten etwa 20 Jahren die politische Durchsetzbarkeit - etwa in
den USA
und Deutschland -, bis ein Zubau von neuen Kernkraftwerken
fast unmöglich wurde.
Die Kernenergienutzung wird hingegen beispielsweise in Japan, China,
Rußland,
Südafrika und einigen anderen Ländern wieder als
Alternative zur
Nutzung fossiler Brennstoffe akzeptiert.
So müssen wir zwischen den Folgen der Nutzung fossiler Brennstoffe und der Kernenergienutzung abwägen, bis wir breit einsetzbare Alternativen gefunden haben.
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Energie - Nutzen
- [7:00] Der batteriebetriebene Wecker reißt einen aus dem Schlaf. Die neuesten Informationen und Nachrichten trudeln über den Fernseher ein, die Kaffeemaschine, betrieben mit Strom, brüht den Kaffee, die Heizung beginnt, den Raum zu erwärmen. Noch ist es dunkel draußen, mit einem Klick ist das Licht an, der Raum hell erleuchtet.
- [7:07] Eine warme Dusche, also wird Gas verbrannt, welches mit seiner Flamme einige zig Liter Wasser erwärmt.
- [7:17] Stecker für das Modem einstecken, das Notebook einschalten.
- [7:18] Frühstück, ursprüngliche Energienutzung für den eigentlichen Bedarf.
- [7:26] Checken, ob alle elektrischen Geräte ausgeschaltet sind, das Handy und der Organizer geladen sind
- [7:28] Beim Gang durch das Treppenhaus: wieder Licht mit einem einfachen Tastendruck.
- [7:29] Das Fahrrad aufschließen und auf gehts, die Straßenbeleuchtung taucht die Straße und die Menschen in helles Licht. Am Himmel dröhnt ein startendes Flugzeug, jede Sekunde werden 5 Liter Kerosin verbrannt.
- [7:45] Die Rechner im Büro laufen noch, den Monitor anschalten, Licht einschalten, Heizung aufdrehen.
- [11:45] Endlich Mittagspause, auf in die Kantine. Kein direkter Energieverbauch, aber das Essen mußte ja schließlich zubereitet werden.
- [12:36] Zurück im Büro. Noch einmal kurz bei einem Kollegen vorbeigehen: Kaffee kochen.
- [16:21] Feierabend. Monitor ausschalten. Alle anderen Verbraucher aus? Heizung aus?
- [16:27] Waschmaschine im Waschsalon befüllen, 3 Euro einwerfen, Programm starten. Nach einer guten halben Stunde den nassen Kram in den erdgasbefeuerten Trockner werfen.
- [17:42] Noch eine Runde durch die hellerleuchtete Stadt. Unverwegene sitzen immer noch unter gasbefeuerten Heizpilzen bei einem späten Kaffee oder frühen Bier
- [18:32] Auf dem Heimweg. Warten an der Bahnschranke. Ein Güterzug mit Kohle aus Übersee für eine Kraftwerk und drei Personenzüge passieren, dann heben sich die Schranken wie von Geisterhand bewegt.
- [18:34] Endlich zu Hause, im Warmen. Erst einmal etwas essen, also den Herd aufheizen, eine gute Gemüsesuppe kochen.
- [19:00] Die Abendnachrichten schauen, in einem angenehm beleuchteten Zimmer. Der Anrufbeantworter blinkt: Kurz das Gerät abhören.
- [19:42] Ein Blick in die Küche zeigt, daß eigentlich wieder einmal gespült werden müßte, also heißes Wasser einlaufen lassen und los mit dem "Vergnügen".
- [20:27] Modem und Notebook anschalten, Emails checken.
- [20:42] Etwas lesen, das bei schöner Musik, also Verstärker, CD-Spieler und Leselampe anschalten. Dabei laufen Notebook und Fernseher im Hintergrund.
- [23:12] Checken, ob alle elektrischen Geräte aus sind und die Heizung heruntergedreht ist.
- [23:18] Den Wecker aktivieren, die Schlafklamotten anziehen und alles ausschalten.
Man stelle sich doch einmal vor, einen Tag zu leben, ohne
irgendwelche
Energie in Form von Strom, Gas, Erdöl oder Kohle zu
verbringen, noch
nicht einmal unbedingt im Winter! Wie viele Dinge, die wir heute mit
einer Selbstverständlichkeit in Anspruch nehmen,
könnten wir dann
nicht mehr tun?
Und die Tendenz läuft eher dahin, daß Wohn- und
Lebenskomfort wie
auch Moblität immer stärker von Energie
abhängig werden.
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Energie - Probleme
- Direkte Belastung, erzeugt durch Energieerzeugung und -nutzung in Form von Lärm, Gestank, giftigen Stoffen.
- Indirekte Belastungen durch Freisetzung von Stoffen, beispielsweise Kohlendioxid mit der Folge schwerwiegender Klimaänderungen.
Die direkten Belastungen sind die am einfachsten auszuräumenden, da sie offensichtlich sind. Industrieanlagen sind - zumindest in hochindustrialisierten Staaten - inzwischen relativ sauber, Fahrzeuge müssen strengen Normen genügen, die ihre Lärmemissionen verringern.
Schwieriger ist es mit den indirekten Belastungen,
die zeitlich und
räumlich nicht mit ihren Verursachern zusammenfallen.
Prominentestes
und wohl auch bedrohlichstes Beispiel ist die Emission von
Kohlendioxid in die Erdatmosphäre durch die Verbrennung
fossiler
Brennstoffe, also beispielsweise der Kohle in Kraftwerken, des
Erdöls
in Automotoren sowie des Erdgases in Hausheizungen. Das meiste
Kohlendioxid wird von den Industrienationen auf der nördlichen
Halbkugel emittiert, die vermutlich eintretenden Folgewirkungen werden
sich in keinster Weise auf die Nordhalbkugel beschränken.
Kohlendioxid in der Erdatmosphäre verändert das
Gleichgewicht
zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und wieder ausgesandter
Wärmestrahlung hin zu einer Erwärmung der
Erdatmosphäre.
Diese Wärme ist aber auch gleichbedeutend mit einem Zuwachs an
Energie
in der Atmosphäre, damit zu einem Anstieg der
Druckunterschiede
in der Erdatmosphäre. Der Abbau dieser Druckunterschiede
führt zu
einem schnelleren Ausgleich: Stürme mit höheren
Windgeschwindigkeiten sind
die Folge.
Durch die kontinuierliche Erwärmung knnten sich Klimazonen
verschieben,
was dazu führt, daß
Landwirtschaft in derzeit fruchtbaren Gegenden unmöglich wird,
uns also
direkt betreffen könnte.
Schlimmste mögliche Folge ist ein Umkippen des globalen
Klimageschehens,
im Sinne eines schwankenden Klimas, ganz im Gegensatz zu dem in den
letzten Jahrhunderten
recht stabilen Klima
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Energie - Technik
- Energieerzeugung,
- Energiespeicherung,
- Energietransport und
- Energienutzung
Ziel der Entwicklung von technischen Einrichtungen aller vier Bereiche muß eine Verringerung von Energieverlusten und Umweltbelastungen sein.
Im Bereich der Energieerzeugung müssen
Technologien gefunden werden,
deren Risken wie auch Nebenwirkungen so gering wie nur möglich
sind.
Dabei kommt langfristig - also in etwa 50 Jahren - den Erneuerbaren
Energien eine tragende Rolle zu: Dieser Zeitbedarf
läßt sich
zum einen mit den immens hohen Investitionen begründen, die
notwendig
für die Umstellung auf eine entsprechende Energienutzung sind.
Davor kommen auf der anderen Seite noch Zeit- und Kapitalinvestitionen
in
entsprechende Technologien und in eine weltweite Politik, die einen
globalen
Handel "Energie gegen Technologie" ermöglichen. Als Beispiel
möge
folgendes Szenario dienen: thermische Solarkraftwerke auf dem
afrikanischen
Kontinent werden mit Hilfe von Technologie, die in den
Industrienationen
entwickelt wurde, gebaut und dienen zum Teil der Versorgung der
anliegenden
Staaten. Der andere Teil der so gewonnenen Energie wird als "Bezahlung"
dann
von den Standorten der Kraftwerke in die Industrienationen exportiert.
Die Nutzung der fossilen Brennstoffe muß schon
mittelfristig, d.h.
innerhalb der nächsten Jahrzehnte, stark reduziert werden,
weil ihre
Nebenwirkungen (globale Erwärmung) und Risiken (Umkippen des
Klimas)
groß sind.
Kernenergienutzung sollte langfristig keine Rolle mehr spielen, weil
Risiken der Nutzung bei derzeitig betriebenen Kernkraftwerken
bestehen,.
Die bei der Endlagerung der Abfälle bestehenden Probleme sind
zudem nicht
unerheblich.
Die Energiespeicherung ist essentiell wichtig, will
man die Erneuerbaren
Energien nutzen, deren Verfügbarkeit von Zeit und Ort stark
abhängt:
Sonnenenergienutzung ist im äquatornahen Sonnengürtel
der Erde begünstigt,
Windenergienutzung in nördlichen und südlichen
Küstengebieten, während
die Nutzung der Wasserkraft in bergigen Landschaften möglich
ist.
Dazu kommt, daß diese Energien nur abhängig von den
Witterungsbedingungen
bezüglich Sonneneinstrahlung, Wind und Niederschlag
überhaupt
verfügbar sind.
Sobald die zeitlich und räumlich unterschiedlichen
Energieangebote mit
praktikablen Energiespeichern ausgeglichen werden können, kann
dieses
Energieangebot auch genutzt werden.
Der Energietransport benötigt selbst
Energie oder verursacht Verluste
an Energie. Er muß somit möglichst effizient
gestaltet werden.
Sicherheitsaspekte sind ebenfalls von großer Bedeutung, so
müssen die
Risiken von schweren Tankerunglücken, die leider immer noch -
wie
derzeit an der Bretagne-Küste in vollem Gange - an der
"Jahresordnung"
sind, praktisch auf Null gesenkt werden. Die Nebenwirkungen des
Transportes
von Erdgas über nicht vollständig dichte Pipelines
tragen zum
anthropogenen, menschgemachten Treibhauseffekt bei: Erdgas, oder besser
dessen Hauptbestandteil Methan, trägt bei gleicher
freigesetzter Menge
25-mal so stark zum Treibhauseffekt bei wie das Kohlendioxid!
Energienutzung muß so effizient wie nur
irgend möglich gestaltet
werden. Nur dann, wenn Energie wirklich benötigt wird, sollte
sie
beansprucht werden. Dies bedeutet einen sparsamen Umgang mit Energie:
Nur dann Ger"ate einschalten oder benutzten, wenn man sie wirklich
benötigt.
Auf der anderen Seite müssen Ger"ate so gestaltet sein,
daß sie
die Energie mit möglichst hohem Wirkungsgrad in die
benötigte
"Dienstleistung" umwandeln. Für viele Geräte ist dies
in hohem
Maße erfüllt, so zum Beispiel energieeffiziente
Kühlschränke
oder Leuchtstofflampen. Viele fernbedienbare Geräte hingegen
benötigen
im "Stand-By"-Betrieb 10 oder 20 Watt Leistung, ohne jedoch eine
vergleichbare "Dienstleistung" zu erfüllen. Entweder
müssen solche
Geräte mit einem echten Ausschalter ausgestattet oder der
Stand-By-Verbrauch auf 1 Watt gesenkt werden.
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Energie - Politik
- Sicherung der Energieversorgung für den direkten Verbrauch durch die Bevölkerung.
- Sicherung der Energieversorgung für den indirekten Verbrauch in der Industrie und im öffentlichen Bereich. Dies dient zur Unterstützung einer wettbewerbsfähigen Industrie und zum Erhalt der staatlichen energieabhängigen Infrastruktur.
- Energieversorgung so zu gestalten, daß gesundheitliche Folgen für die Bevölkerung vermieden oder zumindest unter eine akzeptable Schwelle gedrückt werden.
Dies gilt für die regionale, die staatsweite und - in Zukunft immer mehr - für die globale Energieversorgung. Diese Aufgaben müssen von einer Regierung in dem Wechselspiel der Kräfte zwischen Politik, Bevölkerung und Wirtschaft diskutiert und bewältigt werden. Dabei muß der nachhaltige Umgang mit Energie im Vordergrund stehen: Nachhaltig bedeutet hier einen Umgang mit Energie, der auch auf lange Sicht keine Risiken und Nebenwirkungen hat, die eine weiteren Umgang mit Energie vereiteln, zum Beispiel durch katastrophale Reaktorunfälle oder in Folge des anthropogenen Treibhauseffektes.
Welche Instrumente hat die Politik, diese Aufgaben zu bewältigen?
- Verbote und Gebote, in Gesetzen formuliert, sind ein sehr wirksames, vor allem sofort wirksames, allerdings sehr unflexibles Instrument.
- Besteuerung, dies im Sinne des Steuerns, nicht des staatlichen Gelderwerbs, ist ein weiteres Instrument. Flexibel wird es dann, wenn billige und belastende Energie besteuert, das damit erworbene Geld zur Subvention teuerer und weniger belastender Energie verwendet wird.
- Ein weiteres ausgleichendes
System ist der Handel von Zertifikaten, die Ressourcenverbrauch oder
Ressourcenbelastung handelbar machen: Kann ein Industriezweig recht
schnell den Ressourcenverbrauch einschränken, werden seine
Beteiligten die freiwerdenden Zertifikate verkaufen, und zwar an
Beteiligte eines Industriezweiges, die sich nicht so schnell anpassen
können.
- Freiwillige
Selbstverpflichtungen der Industrie, zum Beispiel die Deklaration von
Geräten bezüglich ihrer energetischen Eigenschaften,
die den Kunden einen Vergleich zwischen Geräten erlaubt, ist
eine weitere Maßnahme, die im Konsens zwischen Politik und
Wirtschaft ergriffen werden kann.
Dabei wäre eine Selbstverpflichtung der letztendlich Energie verbrauchenden Menschen ebenfalls eine Maßnahme, den Energiebedarf zu senken. Dies im Sinne einer Selbstbeschränkung. -
Bildung, Information tragen zum Verständnis von
Zusammenhängen bei:
Die Vermittlung von Bildung in Schule, Berufsausbildung, Erwachsenenbildung und den Medien ist ein sehr nachhaltiges Mittel, den Umgang mit Energie sorgsamer zu gestalten, allerdings vereiteln "Inkubationszeiten" von einem Jahrzehnt, eher mehreren Jahrzehnten eine schnelle Wirksamkeit von Bildungmaßnahmen.
Kluge Energiepolitik wird sich aller Instrumente bedienen, wo es brennt, sind Verbote, vielleicht auch Gebote, das Mittel der Wahl. Wo noch Zeit für Veränderungen bleibt, sind Steuern oder Zertifikate das Mittel der Wahl. Einen generell neuen Umgang mit Energie und natürlich Ressourcen zu erlernen bedarf einiger Jahrzehnte, bis das Wissen und das daraus resultierende Verhalten tradiert wird: Mit 6-16 Jahren lernt man Dinge, verlernt sie oft wieder. Und was man bis dahin nicht vergessen hat, gibt man im Alter von 25-35 Jahren erst an seine Kinder weiter. Dazu braucht man offensichtlich einige Jahrzehnte Zeit.
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Energie - Zukunft
Die Nutzung von Energie hat sich von der
ursprünglichen Nutzung im Sinne der
Nahrungsaufnahme zum reinen Überleben zu einem wesentlich
umfassenderen
Verbrauch ausgeweitet.
Dies hat zu einem starken Anstieg des Energiebedarfs jedes einzelnen
Menschen geführt. Der Anstieg des Energiebedarfs ist zudem
durch
die dramatisch gestiegene Anzahl von Menschen, die auf unserer Erde
leben, drastisch begünstigt worden.
Dabei sind "Risiken" wie schwere Kernreaktor-Unfälle und ein Umkippen des Klimas durch die globale Erwärmung hinzugekommen, auf der anderen Seite sind Nebenwirkungen wie die Belastung der Ökosysteme durch beispielsweise Schwefeldioxid und Stickoxide - Stichwort "Waldsterben" - aufgetreten. Solche Risiken und Nebenwirkungen müssen in Zukunft vermieden werden.
Die Zukunft des Umgangs mit Energie muß in einer kurz-, mittel- und langfristigen Planung gestaltet werden:
- Die kurzfristige Planung muß
akute Gefahren, resultierend aus Nebenwirkungen oder wahrscheinlich
auftretenden Risiken, berücksichtigen und nach
Möglichkeit beseitigen.
Kurzfristig meint hier einen Zeitraum von einigen Jahren. - Eine
mittelfristige Planung muß Gegenmaßnahmen gegen
drohende Gefahren einleiten, dies zum Beispiel durch steuernde
Eingriffe durch den Staat, eben im Sinne von "Steuern". Deren Aufkommen
muß dann in die Entwicklung von Gegenmaßnahmen
fließen.
Mittelfristig meint einen Zeitraum von etwa einem Jahrzehnt. - Langfristige Planungen
müssen Gegenmaßnahmen gegen Gefahren
berücksichtigen, die sich langsam aufbauen. Typisch
für eine solche Maßnahme ist eine Verbesserung von
Bildung und Informationsfluß, damit aus dem
Verständnis der Zusammenhänge im Themenkomplex
"Energie" eine sorgsamer Umgang mit Energie erwächst.
Langfristig sind Zeiträume von einigen Jahrzehnten.
Dementsprechend wird die Zukunft in vielschichtigen Maßnahmen bestehen, die ein Denken in unterschiedlichen Zeitskalen erfordern.
Ebenso wird nicht eine Art der Energiebereitstellung eine bedeutende Rolle spielen, sondern alle Möglichkeiten werden an den entsprechenden Orten und zu den entsprechenden Zeiten ihre Rollen spielen: Windenergie wird man in Küstengegenden nutzen, Wasserkraft in wasserreichen bergigen Regionen, Sonnenenergie in Mittelamerika, den USA oder Afrika, vielleicht auch auf einer kleinen Insel in unseren Breiten. Heute wird man auf die Kernenergienutzung in den Industriestaaten noch nicht verzichten können, wird man noch Erdöl und dessen Produkte im Straßenverkehr verbrennen, wenn Techniken wie verlustarme Hochspannungsleitungen oder Methanol-Brennstoffzellen etabliert sind, wird man Solarenergie in aller Breite auch in den sonnenarmen Staaten der Erde einsetzen können.
Und alle gesellschaftlichen Gruppen, alle Fachrichtungen werden ihre Rollen spielen müssen: Der Handwerker, der einen Solarkollektor montieren kann und dies auch tut, ist genauso wichtig wie die Ingenieurin, der das Design dieses Solarkollektor mitentwickelt hat. Die Politkerin, die ein Förderprogramm für Solarkollektoren angeregt hat, ist genauso bedeutend wie der Lehrer, der seinen Schülern das Wissen um die Existenz solcher Energiewandler eröffnet hat.
Eine Komponente für eine erfolgreichen Planung wird die breite Verfügbarkeit von verständlichen Informationen zum Themenkreis Energie sein.
1999-06-04: INIT
2008-04-11: Anpassung des Tagesablaufs an heutige Bedingungen - Danke an cw für den Tipp!
