Eckhard Rebhan

Prinzipielles zur Energie, zu ihren Formen, ihrer Umformung und Nutzung

In diesem einleitenden Kapitel werden prinzipielle Fragen zum Begriff Energie, zu deren Erscheinungsformen sowie den Moglichkeiten zu ihrer Umwandlung und Nutzung aufgegriffen und erortert. Dabei werden auch physikalische Aspekte behandelt, die fur den praktischen Umgang mit Energie keine explizite Rolle spielen. Bei einigen Erlauterungen handelt es sich nur um eine erste Orientierung, die den Boden fur die ausfuhrlichere Diskussion in einem der spateren Kapitel vorbereiten soll.

Speichern und Transportieren von Energie

Fragen der Energiespeicherung stellen sich in allen Bereichen des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung. Der heutige Stand der Elektrizitatswirtschaft und die hohe Qualitat der Heizwarmeversorgung beruhen im Wesentlichen auf der Verwendung der fossilen Brennstoffe Kohle, Ol und Gas. Die enorme Entwicklung im Verkehrssektor ist nur moglich gewesen, weil mit den Flussigkohlenwasserstoffen Benzin, Diesel oder Kerosin Kraftstoffe mit sehr hoher Energiedichte zur Verfugung stehen. In allen Fallen stellen die fossilen Brennstoffe Energiespeicher dar, die von der Natur in prahistorischer Zeit durch Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie erzeugt wurden.

Energie, Umwelt, Gesellschaft

Die uns umgebende Umwelt ist der Boden (Pedosphare), das Wasser (Hydrosphare), die Luft (Atmosphare) und schlieslich die Kryosphare, die Welt des ewigen Eises. In dieser Welt leben wir, abhangig von den Bedingungen, die deren Beschaffenheit fur uns vorgibt. Die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf diesem Planeten zeigt, dass stets jene Lebensformen uberlebten, die sich der jeweiligen Umwelt angepasst hatten: Jene, die mit der UV-Intensitat, mit der Zusammensetzung der Atmosphare, mit der Umgebungstemperatur, mit der Salinitat des Wassers etc. zurechtkamen. Diese entwickelten sich, weniger angepasste starben aus: Survival of the fittest. Das Leben hatte also immer die Chance, sich anzupassen — allerdings rechnen die Zeiten fur evolutionare Veranderungen nach Millionen von Jahren. Diese fortdauernde Evolution des Lebens bringt immer wieder neue, an veranderte Umweltbedingungen besser angepasste biologische Formen hervor — ein auf Entstehen und Vergehen angelegter Prozess, an dem auch der Mensch nur ein transienter Teilnehmer ist.

Energie im 21. Jahrhundert — Zukunftsperspektiven

Die Entwicklung der Menschheit und ihrer Kulturen basierte immer auf naturlichen Gegebenheiten und auf Menschen mit Visionen und Konzepten zur Realisierung ihrer Visionen [7.1]. Dabei sind bislang zwei markante Entwicklungsstufen zu erkennen (Abb. 7.1).

Energievorräte, Energiegewinnung und Energiebedarf

Der weltweite Handel mit Primarenergietragern, insbesondere mit Erdol, Erdgas und Steinkohle, ist fur die hochindustrialisierten Lander heute eine Selbstverstandlichkeit und Notwendigkeit. Die Preise bestimmter Erdolqualitaten, wie z.B. fur das Nordseeol „Brent“, werden an den grosen Borsenplatzen der Welt rund um die Uhr fortlaufend neu ausgehandelt und veroffentlicht. Nicht nur fur Insider sind Kursschwankungen an der International Petroleum Exchange in London wichtig, sondern auch fur den Endverbraucher an der Kraftstoffzapfsaule, da die Verkaufspreise auser von Steuern und Abgaben masgeblich vom weltweiten Roholpreis abhangen. Die Preise anderer Energietrager orientieren sich zum grosen Teil am Marktfuhrer Erdol und folgen ihm zeitversetzt oder unmittelbar.

Energiewandlung — Methoden der Strom- und Wärmeerzeugung

Der Einsatz primarer Energietrager durch den Menschen ist sehr eng mit der Nutzung des Feuers verknupft. Anfanglich war diese „Nutzung“ wohl eher zufallig, z.B. durch Beobachtung der Wirkung von Branden infolge von Blitzschlag. Erst mit der Fahigkeit des Feuermachens wurde dem Menschen dessen bewusste Nutzung moglich. Dabei standen Licht und Warme im Vordergrund. Beide Nutzungsformen und Begleiterscheinungen der Verbrennung fassen phanomenologisch den Energietransfer durch Emission von thermischer Strahlungsenergie in unterschiedlichen spektralen Bereichen zusammen. Die Bereitstellung der Nutzenergie erfolgte direkt durch offenes Feuer. End- und Nutzenergie sind dabei identisch. Sie werden direkt aus der Primarenergie gewandelt, wenn man von der Sammlung des Holzes (Primarenergietrager) absieht.