Erdoel Lexikon

Fossile Energie

 

Fossile Energie nennt man nutzbare Energie, die Energietraegern entstammt, deren Energiegehalt vor langer Zeit in eine konzentrierte Form ueberfuehrt wurde, die sich heute nutzen laesst. Fossile Energietraeger sind durch biologische und physikalische Vorgaenge wie Veraenderungen des Erdinneren und der Erdoberflaeche ueber lange Zeitraeume entstanden.

Der heute bekannteste fossile Energietraeger ist das Erdoel, das aus lange zurueckliegenden Prozessen des Abbaus organischen Materials stammt. Auch Kohle, die in aehnlichen Prozessen entsteht, ist ein fossiler Energietraeger. Nach wie vor ist Erdoel der wichtigste Energielieferant der Welt. Rund 40 Prozent der von uns benoetigten Energie beziehen wir aus Erdoel. Fossile Energietraeger sind endlich. Sie erneuern sich langsamer als sie bei der Nutzung zur Energiegewinnung verbraucht werden.

Die oben beschriebene Definition fossiler Energietraeger trifft prinzipiell auch fuer Uran zu, das heute in Kernkraftwerken als Energielieferant eingesetzt wird. Allerdings entstehen Uran und andere schwere Elemente nicht wie Kohle, Erdoel und Erdgas durch biologische und geologische Prozesse, sondern durch Fusionsprozesse in der Endphase bestimmter Sterne (Supernova).

Der Begriff fossiler Brennstoff wird im allgemeinen nur fuer solche fossilen Energietraeger verwendet, die ihre gespeicherte Energie durch chemische Verbrennung mit Sauerstoff abgeben. Beispiele fuer fossile Brennstoffe sind damit Erdoel, Erdgas, Braunkohle, Steinkohle und Torf.

Die entstehende Waerme wird entweder direkt genutzt oder in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt.

Der uebergang von der Nutzung von Biomasse (insbesondere Holz) zur Nutzung fossiler Brennstoffe im 18. und 19. Jahrhundert ermoeglichte Erfindungen wie die kohle-betriebene Dampfmaschine und spaeter den Verbrennungsmotor und schufen damit die Voraussetzungen fuer die Industrielle Revolution.

Die aufgefuehrten fossilen Brennstoffe basieren auf organischen Kohlenstoff-Verbindungen. Bei der Verbrennung mit Sauerstoff wird daher nicht nur Energie in Form von Waerme 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.

Vorraete

Die Vorraete an fossile Energietraegern wurden 2005 wie folgend geschaetzt:

* Kohle: 783 Milliarden Tonnen SKE = 6.374.403.000 GWh = 6.374 PWh
* Erdoel: 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 verfuegbar. Der Weltprimaerenergieverbrauch betrug 2005 107 PWh. Somit betraegt die statistische Reichweite ca. 91 Jahre. Allerdings steigt der Weltenergiebedarf bis 2030 um ca. 50% an, wodurch die Reichweite verkuerzt wird. Wobei die ueber Plan neu entdeckten Vorraete (neu erschlossene Quellen) das Ergebnis abrunden koennen.

Die beiden hoeherwertigen Rohstoffe Erdoel und Erdgas alleine bieten derzeit mit zusammen 3.427 PWh eine statistische Reichweite von ca. 32 Jahren.

Problematisch ist allerdings, dass die Foerderung fossiler Brennstoffe abnimmt, sobald die Haelfte verbraucht ist. In den naechsten Jahren wird das oelfoerdermaximum, darauf folgend das Gasfoerdermaximum und letztendlich auch das Kohlefoerdermaximum erwartet. Die Versorgungsluecke muessen mittelfristig bis langfristig neue (regenerative) Energien decken.

Erdoel und Erdgas

Abgestorbene Kleinlebewesen wurden auf dem Meeresgrund in einer Schlammschicht luftdicht eingeschlossen und von anderen Erdschichten ueberlagert, so dass im Laufe der Zeit (von etwa 500 Millionen Jahren) eine isolierte Schicht entstand.

Bakterien, die ohne Sauerstoff ueberleben koennen (anaerobe Bakterien), zerlegten die organischen Bestandteile in einfachere Verbindungen. Unter Druck und Waerme entstand daraus schließlich ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffverbindungen.

Das eventuell noch vorhandene Meerwasser verdunstet oder wird vom Sediment aufgenommen, waehrend weitere Schichten abgelagert werden. Da die Kohlenwasserstoffe leichter sind als aufgelagerte Erd- und Gesteinsschichten, steigen sie darin hoch und sammeln sich unter undurchlaessigen Erdschichten, wobei die gasfoermigen Kohlenwasserstoffe in der Regel als Erdgas ueber dem fluessigen Erdoel eingeschlossen sind.

Kohle und Torf

Kohle entstand aus pflanzlichen ueberresten (vor allem von Farnen und Baeumen), die unter Luftabschluss - zum Beispiel am Grund von Suempfen und Mooren - nicht verwesen konnten und spaeter großem Druck und Waerme ausgesetzt waren. Wasser und andere "Verunreinigungen" haben sich dabei mit der Zeit verfluechtigt, 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, hauptsaechlich aus Kohlenstoff besteht. Der Brennwert der Steinkohle ist sehr hoch und wird als Maßstab fuer den Energiegehalt verschiedener Brennstoffe herangezogen (Steinkohleeinheiten). Weniger hochwertig ist die Braunkohle, die weniger verdichtet ist und groeßere Schwefel-Anteile enthaelt; ihr Brennwert ist deutlich geringer.

Faktoren der Verfuegbarkeit fossiler Energiereserven

* Groeße der Energiereserve
* Effektivitaet bei der Nutzbarkeit der Energie
* Umfang des Verbrauchs
* Ausweichen auf regenerative Ressourcen

Der Gegenbegriff zu fossiler Energie ist Erneuerbare Energie, die aktuellen, sich laufend erneuernden energetischen Prozessen entnommen wird, zum Beispiel durch Nutzung der Windenergie, der Sonneneinstrahlung (Sonnenkollektoren und Solarzellen), der Gewaesserstroemungen oder der Gezeiten, ebenso die Erdwaerme oder die Nutzung von Biomasse.

Die Auswirkung der fossilen Brennstoffe fuer unser Klima

Die fossilen Brennstoffe wirken sich auf das Klima aus, indem bei ihrer Verbrennung CO2 entsteht. Dieses Gas steigt auf und bildet und „verstaerkt“ die Schutzschicht, die die Erde umgibt, die Atmosphaere. Wenn diese Schicht zu dick und zu dicht ist tritt der Treibhauseffekt ein. Hierbei gelangen die Strahlen der Sonne zwar durch die Atmosphaere auf die Erde und werden dort in Waerme umgewandelt, aber diese Waerme kommt nur sehr schlecht wieder von der Erde in den Weltraum. Somit wird es auf der Erde waermer. Diese Veraenderung 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. Dafuer kommen Fische aus dem Mittelmeer zu uns an die Kueste. Durch diese Erwaermung kann auch der Golfstrom teilweise zum Stillstand kommen, weil dessen Kreislauf dann unterbrochen wird. Er fließt von der Hoehe der Ostkueste der USA bis in das noerdliche Polargebiet. Dort sinkt das Wasser wieder ab und fließt zurueck. Es erhitzt sich wieder an der Ostkueste der USA und der Kreislauf beginnt erneut. Wenn es zu warm wird fließt abgetautes Sueßwasser in den Golfstrom und verduennt ihn somit. Wenn er zu stark verduennt wird kann er nicht mehr absinken und der noerdliche Teil des Stromes „reißt ab“. Das haette schwere Folgen fuer Europa. Die durchschnittliche Temperatur in Mitteleuropa wuerde um 5°C sinken. Das entspricht den Verhaeltnissen der letzten Eiszeit.