Category Archives: Energie

Gefriergeraete

G. belasten die Umwelt durch Stromverbrauch und FCKW-Freisetzungen (Ozonabbau).

Darüber hinaus ist Tiefkühlkost aufgrund energieaufwendiger Verarbeitung, Lagerung und Transporte das energieintensivste Nahrungsmittel überhaupt. G. gehören zu den Haushaltsgeräten mit dem höchsten Energieverbrauch. Je nach Güte der Isolation verbrauchen K. unterschiedlich viel Energie, wobei sparsame Geräte nicht nur die Umwelt schonen (Strom, Kraftwerk), sondern auch Geld sparen (Haushaltsgeräte).

Zur FCKW-Problematik: Kühlschrank
Tips zum Stromsparen: Keine warmen Speisen einfrieren, unnötiges Öffnen vermeiden, Wandabstand zum Wärmetauscher (Metallgitter) mindestens 10 cm, regelmäßiges Säubern des Wärmetauschers, Aufstellung an möglichst kühlem Ort (auf keinen Fall neben dem Herd), evtl. zusätzliche Wärmedämmung anbringen und auf defekte Türdichtungen achten (insbesondere bei Gefrierschränken).

Gefrierschränke verbrauchen bei gleichem Volumen etwa 50% mehr Energie als Gefriertruhen (Haushaltsgeräte). Truhen sind i.d.R. deutlich besser isoliert als Gefrierschränke und beim Öffnen geht erheblich weniger Kälte verloren (dies gilt auch für defekte Türdichtungen älterer Geräte).

Siehe auch: Stromverbrauch

Autor: KATALYSE Institut

Frequenz

Bei sich periodisch wiederholenden Vorgängen gibt die F. die Zahl der Schwingungen pro Zeit an.

F. ist der reziproke Wert der Zeitdauer einer vollen Schwingung: F. = 1/Zeitdauer, Einheit: Hertz (Hz) = 1/s.
Beispiele: Elektromagnetische Strahlung hat je nach ihrer F. höchst unterschiedliche Wirkung auf den Menschen; Schall.

Autor: KATALYSE Institut

Fernwärmeanschlusszwang

In verschiedenen Bundesländern können die Gemeinden in ihren Gebieten oder Teilen davon eine Versorgung mit Fernwärme für Alt- und Neubauten vorschreiben.

Damit wird das Ziel verfolgt, den Ausbau der Fernwärme auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung zu beschleunigen. In sozialen Härtefällen, z.B. bei Umstellung von Ofenheizung auf Fernwärme in Altbaugebieten, sollen Übergangsregelungen Anwendung finden.

Im gesamten Bundesgebiet ist es nach dem Baugesetzbuch 9 Abs.1, Ziff. 23 möglich, für Neuanlagen in Ballungsgebieten bestimmte Heizungssysteme (Kohle, Heizöl,

Holz, Abfälle) zu untersagen, was einem Benutzungszwang für Gas, Fernwärme oder Strom gleichkommt.

Autor: KATALYSE Institut

Fernwärme

F. wird in Heizwerken und in Kraft-Wärme-Kopplung in Heizkraft- und Blockheizkraftwerken erzeugt, über F.-Netze verteilt und beim Verbraucher zum Heizen und Erwärmen von Brauchwasser verwandt (Warmwasserbereitung).

Beim Verteilen von F. treten hohe Verluste auf. Deshalb muß F. verbrauchernah erzeugt und kann maximal über Entfernungen von ca. 40 km verteilt werden. Sind die Entfernungen zwischen Erzeugungsort und Verbraucher sehr gering, spricht man von Nahwärme (Blockheizkraftwerke, solare Nahwärme: Sonnenkollektoren).

In den alten Bundesländern hat F. einen Anteil von 9% am Wärmemarkt. F. wird langsam, aber stetig ausgebaut. Etwa 2,2 Mio Wohnungen werden derzeit fernbeheizt. Flensburg besitzt mit einer Anschlußquote von 95% das dichteste F.-Versorgungsnetz der alten Bundesländer. Die neuen Bundesländer verfügen über ein erheblich dichteres F.-Netz als die alten: F. hat einen Anteil von 24% am Wärmemarkt. Allerdings macht die Altersstruktur der Wärmenetze und Erzeugungsanlagen umfangreiche Investitionen notwendig, bis 2000 etwa 15 Mrd DM. Insb. müssen auch die F.-Leitungen verbessert werden, die bislang aufgrund schlechter Isolation hohe Wärmeverluste aufweisen.

Ein F.-Anteil von mindestens 25% im vereinten Deutschland ist wünschenswert und realisierbar. Dünner besiedelte Länder wie Dänemark oder Finnland verfügen schon heute über einen F.-Anteil am Wärmemarkt von 25 bis 35%.

Die in Heizwerken erzeugte F. führt lediglich zu einer lokalen Reduzierung der Schadstoffbelastung in Ballungsgebieten. Global umweltentlastend ist die Erzeugung von F. in Kraft-Wärme-Kopplung; durch die Nutzung der Abwärme bei Stromerzeugung und industriellen Prozessen werden Abwärmebelastung, Energieeinsatz und Schadstoffemissionen gesenkt. Weitere Vorteile von F. und Nahwärme: geringe Vorabinvestitionen beim Abnehmer sowie einfache Integrationsmöglichkeiten neuer umweltschonender Technologien wie z.B. solare Nahwärme (Sonnenkollektoren).
Zum Vergleich mit den Emissionen anderer Systeme s. Heizung, Kraftwerk.

Autor: KATALYSE Institut

Erneuerbare Energien Gesetz

Dieses Gesetz trat an die Stelle des früheren Stromeinspeisegesetzes und gilt unter Experten als das weltweit mit Abstand fortschrittlichste staatliche Programm zur Markteinführung erneuerbarer Energien.

Seit April 2000 fördert die Bundesregierung den Ausbau und die Entwicklung der erneuerbaren Energien durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EGG). Durch das
EEG sollte eine CO2-neutrale Energieerzeugung gewährleistet und die Abhängigkeit von Rohstoff-Importen verringert werden.

Die Ziele des EEGs sind u.a. einen marktwirtschaftlichen Ausgleich zu schaffen und durch eine Planungs- und Investitionssicherheit Anreize für den Ausbau der erneuerbaren Energien zu liefern, da die erneuerbaren Energien ohne Förderung gegenüber konventioneller Energieerzeugung noch nicht wirtschaftlich sind.

Dies liegt an mehreren Gründen:

  • Fossile Energien werden bis heute subventioniert. Die geschätzten Energiesubventionen laut IEA von fossilen Energieträgern beliefen sich weltweit 2010 auf 409 Mrd. Us-D für fossile und 66 Mrd-UsD für erneuerbare Energien. (vgl. Belschner &  Westphal 2012; IEA 2011)
  • Die Kosten durch Umweltverschmutzung, hervorgerufen durch konventionelle Energien, werden nicht berücksichtigt.
  • Entwicklungsbedarf bei Wirkungsgrad und Speicherung der erneuerbaren Energien

Die wichtigsten Bausteine des EEGs:

  • Feste Vergütung (über einen Zeitraum von 20 Jahren) für eingespeisten Strom aus erneuerbaren Energien an private und gewerbliche Stromerzeuger. Dieser Vergütungssatz ist abhängig von Technologie, Standort und Jahr. Jährlich sinkt die Vergütung um einen bestimmten Prozentsatz, so dass sich eine frühe Inbetriebnahme von erneuerbaren Energien auszahlt (Vergütungsregelung).
    Die einzelnen Vergütungssätze (
    EEG-Novelle 2012) kann man hier nachlesen.
  • Die Erneuerbaren-Energien-Anlagen werden sofort ans Stromnetz angeschlossen und die Abnahme des Stroms ist garantiert (Abnahmeregelung).

Dies wird vor allem durch die
EEG-Umlage finanziert. Die Berechnung der
EEG-Umlage ist (seit 2010) wie folgt geregelt: „Die erwartete Differenz zwischen den Verkaufserlösen an der Strombörse und den Kosten für die Vergütungszahlungen an die
EEG-Anlagenbetreiber sowie der Vermarktung des
EEG-Stroms werden über die
EEG-Umlage anteilig auf den gesamten
EEG-pflichtigen Stromnetzverbrauch umgelegt. Mögliche Über- beziehungsweise Unterdeckungen des
EEG-Kontos aufgrund einer von der Prognose abweichenden Marktentwicklung sind dann im jeweiligen Folgejahr auszugleichen.“ (BMU 2012, S. 42).

Gesetzesnovellen in den letzten Jahren sollten die Förderung den wirtschaftlichen Gegebenheiten anpassen. So hat der Gesetzgeber zum 1.1.2004 ein Photovoltaik - Vorschaltgesetz zum
EEG verabschiedet. Es regelt die Vergütung für Solarstrom aus Erneuerbaren-Energien-Anlagen. Seit 2009 wird die Vergütung an den Solaranlagenausbaus abhängig gemacht. Dabei gilt, dass die Vergütung sinkt, je mehr Anlagen ans Stromnetz gehen.
Durch die Energiewende angeregt ist seit Anfang 2012 die „Novelle des erneuerbaren-Energien-Gesetzes“ in Kraft getreten, die u.a. eine „Flexibilitätsprämie und eine optionale Marktprämie beinhaltet, die einen bedarfs- und marktorientierten Betrieb der Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien anreizen soll“ (BMU 2012, S. 9). Doch die Novelle wird als „Ergebnis heftiger Lobby-Kämpfe“ (Werner Eckert 2012) kritisiert. Zum Beispiel wird die höhere Vergütung der Offshore-Anlagen (Windenergie im Meer) negativ bewertet, da diese größtenteils nur von großen Energiekonzernen finanziert und gebaut werden können und die hohe Vergütung die
EEG-Umlage vermutlich weiter steigen lassen wird. Dagegen sind z.B. die Vergütungen der Onshore-Anlagen (Windenergie an Land) geringer.
Auch in Zukunft wird das
EEG Erneuerungen und Veränderungen erfahren.

Kritik:

Häufig werden das
EEG und der Ausbau der Erneuerbaren Energien für die Strompreissteigerungen verantwortlich gemacht. Doch gerade die erneuerbaren Energien sind in den letzten Jahren für eher sinkende Großhandelspreise an der Leipziger Strom-Börse verantwortlich (aber auch das Überangebot an kohlebasierter Grundlast und der niedrige CO2-Preis sind dafür mitverantwortlich). Diese sinkenden Preise führen aber dazu, dass die
EEG-Umlage steigt (Differenz zwischen dem an der Börse erzieltem Erlös und der garantierten Einspeisevergütung wird größer). Von den niedrigen Börsenstrompreisen profitieren in erster Linie die Stromeinkäufer und Großabnehmer, die den Strom direkt an der Börse kaufen. Da aber gerade energieintensive Unternehmen von den Netzentgelten und der
EEG-Umlage befreit sind, muss der private Stromverbraucher überproportional die Last der wegen der geringeren Börsenpreise steigenden
EEG-Umlage tragen (die
EEG-Umlage beträgt für das Jahr 2013 5,277 ct/kWh. 2004 betrug die Umlage nur 0,35 ct/kWh, 2010 2,047 ct/kWh und 2012 3,592 ct/kWh).

Energieintensive Unternehmen profitieren somit doppelt, da sie preiswerten Strom einkaufen können und gleichzeitig von der
EEG-Umlage und Netzentgelten befreit werden, während die BürgerInnen einerseits eine höhere
EEG-Umlage bezahlen und die eigentlich niedrigeren Stromeinkaufspreise nicht ausreichend an sie weitergereicht werden, oder anders formuliert: der Kleinverbraucher subventioniert die Strom-Großverbraucher.

Die Strompreissteigerung der letzten Jahre muss aber auch den gestiegenen Brennstoffpreisen der fossilen Energieträger (z.B. bei Öl und Gas) und politischen Beschlüssen angelastet werden. So hat die schwarz-gelbe Bundesregierung die Umlage indirekt durch folgende Beschlüsse erhöht: Zu einem werden nun Unternehmen schon ab einem Verbrauch von 1 Gigawattstunde/Jahr (anstatt 10 Gigawattstunden) als energieintensive Unternehmen von der Umlage befreit und zum anderen hätten schon in den letzten Jahren die Umlagen erhöht werden müssen. Die
EEG-Umlage war für die Jahre 2010 - 2012 zu niedrig kalkuliert. Doch die Kanzlerin hatte im Wahlkampf 2009 eine stabile Umlage versprochen. Diese Unterdeckung muss nun durch eine besonders starke Erhöhung der Umlage ausgeglichen werden. Da die Preisgarantien jährlich sinken (siehe Vergütungsregelung) sagen Prognosen allerdings voraus, dass die Umlage nur bis etwa 2020 weiter ansteigt.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass (unflexible) Grundlastwerke (z.B. Atomkraftwerke) das schwankende Stromangebot der Erneuerbaren Energien nicht ausgleichen können, so dass die Erneuerbaren-Energien-Anlagen (z.B. Windkraft) gerade dann teilweise vom Netz genommen werden müssen, wenn besonders viel erneuerbare Energie erzeugt werden könnte (ein Überangebot an eingespeister Energie würde zu einem instabilen Stromnetz führen). Im
EEG ist allerdings eine Entschädigungszahlungen an die Betreiber dieser Anlagen für die so entstehenden Verluste geregelt und diese Kosten fließen auch in die
EEG-Umlage mit ein. Dies bedeutet, dass der Verbraucher teilweise durch die
EEG-Umlage Atomstrom finanziert. Auch über die Steuern bezahlen die BürgerInnen die Atomsubventionen der Bundesregierung (in Höhe von 127 Mrd. Euro oder 2,6 ct/kWh) (vgl. Wurzbacher 2013).

Ein weiterer Kritikpunkt am
EEG ist, dass trotz der Förderung der Solarenergie deutsche Solaranlagen-Hersteller nicht profitieren konnten. Das
EEG unterstützt nur die Betreiber der erneuerbaren-Energien-Anlagen, die wiederum die Hardware vor allem von billigeren chinesischen Solar-Herstellern beziehen.

Bei der
EEG Förderung steht unter anderem die Förderung von Bioenergie und Biogasanlagen in der Kritik. Durch diese Förderung ist es für Landwirte profitabler geworden z.B.
Mais für die energetische Biomassennutzung auf ihren Anbauflächen anzubauen, anstatt Nahrungsmittel oder Tierfutter zu produzieren.  Daher muss
Mais für Tierfutter inzwischen importiert werden, z.B. aus den Tropen, wo der Regenwald für diesen Anbau abgeholzt wird, oder aus Ländern mit geringeren Umweltstandards als in Deutschland. So sorgte Anfang 2013 der Import von mit Schimmelpilzen belasteten
Mais aus Serbien, der hier zu Tierfutter weiterverarbeitet wurde, für Aufsehen, während die Bauern vor Ort
Mais zur Energiegewinnung anbauten. Die hohen Pachtpreise, die durch den wachsenden Wettbewerb um Ackerflächen entstehen, sorgen für einen teuren, sich für die Bauern nicht mehr lohnenden Getreide-Anbau. Des Weiteren gefährden die vielen
Mais-Monokulturen die Biodiversität und sind auch für steigende Lebensmittelpreise mitverantwortlich. Umweltschutzorganisationen fordern daher eine Änderung in der Biogasförderung, so soll z.B. die Biogaserzeugung vor allem aus Reststoffen (Gülle, Schnittgut) gewonnen werden und ein Biomassen-Anbau für die energetische Nutzung soll auf Mischkulturen beruhen. In der
EEG Novelle 2012 wurde teilweise schon auf diese Forderungen eingegangen. Es gibt nun zwei Rohstoffvergütungsklassen (nachwachsenden Rohstoffe sowie ökologisch vorteilhafte Einsatzstoffe (z.B. Gülle oder Landschaftspflegematerial)). Weiterhin wurden bei der Grundvergütung eine Wärmenutzungverpflichtung eingeschlossen und die Begrenzung des Einsatzes von
Mais und Getreidekorn geregelt. Inwieweit diese Regelungen die Probleme der Bioenergie lösen, bleibt abzuwarten.

Das
EEG ist in vielen Punkten inkonsequent und ineffektiv. So müssen z.B. Sonderregelungen für die Wirtschaft, durch die nicht der Wirtschaftsstandort Deutschland erhalten wird, sondern die Unternehmen auf Kosten der privaten Stromkunden profitieren, abgeschafft werden. Trotzdem ist das
EEG ist für die benötigte Energiewende unerlässlich. Deshalb muss das
EEG verbessert und gestärkt werden.

Trotz der Kritikpunkt weist das
EEG auch einige wichtige Erfolge auf:

  • Steigender Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch (setzt sich aus den Energieprodukten, die in Industrie, Verkehr, Haushalten, im Dienstleistungssektor, in der Landwirtschaft sowie in der Energiewirtschaft benötigt werden, zusammen). Im Jahr 2011 betrug der Anteil 11,3%.
  • Durch
    EEG geförderte Erneuerbare-Energien-Anlagen eingesparte CO2 Emissionen betrugen im Jahr 2008 53 Millionen Tonnen (Vgl. BMU 2009)
  • Technologieentwicklung in Deutschland (z.B. höherer Wirkungsgrad der Erneuerbaren-Energein-Anlagen und deutsche Windenergiehersteller mit weltweit leistungsstärksten Windenergieanlagen)
  • Förderung eines wichtigen Wirtschaftsfaktors in Deutschland (über 382.000 Arbeitsplätze in der Branche der erneuerbaren Energien) (vgl. BMU 2012)
  • Vermeidung von Umweltschäden
  • Vermeidung von Energieimporten

Lit.

 

Siehe auch: Bioenergie, Regenerative Energiequellen, dezentrale Energieversorgung, Photovoltaik, Windenergie, Strom, Kraft-Wärme-Kopplung, Geothermische Energie

Autor: KATALYSE Institut

Erdöl

Entstehung von Erdöl

Erdöl ist ein flüssiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und gehört zusammen mit Erdgas und Kohle zu den fossilen Energieträgern. Seine Entstehung basiert auf der Umwandlung von abgestorbenem organischem Material (Pflanzen und Tiere) unter Sauerstoffausschluss (anaeroben Bedingungen) in Meeres- oder Süßwassersedimenten. Durch die Überlagerung mit anderen geologischen Schichten erhöhte sich der Druck und die Temperatur und es entsteht im Laufe von tausenden Jahren Erdöl. (Brenner 2018).

Das heute geförderte Erdöl stammt größtenteils aus Lagerstätten die vor ca. 50 – 100 Millionen Jahren entstanden sind (Spektrum ohne Jahr). Erdöl gehört somit wie Erdgas und Kohle zu den nicht erneuerbaren Rohstoffen (Brenner 2018).

Verwendung von Erdöl

Der Einsatz von Erdöl ist sehr vielfältig. Der größte Teil wird zu Treibstoffen wie Diesel und Benzin oder zu Brennstoffen wie Heizöl weiterverarbeitet, und somit zum wichtigsten Primärenergieträger. Neben seiner Funktion als Energieträger ist Erdöl ein wichtiger Rohstoff für die Industrie, insbesondere der chemischen Industrie. Es dient z.B. als Grundstoff für die Herstellung von Arzneimitteln, Farben, Kosmetika und Kunststoffen (Bastian et al. 2023).

Verbrauch von Erdöl

Im Jahr 2022 betrug der weltweite Erdölverbrauch rund 4,39 Milliarden Tonnen (bp 2022). Wobei drei Viertel der Fördermenge von nur zehn Staaten mit den USA, Saudi-Arabien und Russland an der Spitze, gefördert wurden (Energy Institute 2023). Deutschland Verbrauchte mit ca. 97 Millionen Tonnen ca. zwei Prozent der weltweiten Fördermenge (bp 2022). 1,7 Millionen Tonnen stammten hierbei aus eigenen Ölfeldern (Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie 2023).

Klima- und Umweltbelastung durch Erdölförderung und -transport

Durch Förderung, Transport, Verbrennung und Verarbeitung von Erdöl entstehen eine Reihe von Klima- und Umweltbelastungen. Der weltweite CO₂ Ausstoß durch den Verbrauch von Erdöl lag im Jahr 2022 bei 11,2 Gigatonnen, das entspricht einer Steigung von 2,5 Prozent gegenüber dem Vorjahr (IEA 2023).

Durch die Förderung von Erdöl und Erdgas gelangten in Deutschland im Jahr 2020 etwa 1,9 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente Treibhausgase wie CO₂ (99%), Methan (0,67%) und Lachgas (0,26%) in die Atmosphäre (Destatis 2023).

Der größte Teil des Erdöls wird durch Tanker transportiert, im Jahr 2022 belief sich die Menge auf drei Milliarden Tonnen (United Nations 2023).

Durch Tankerunfälle und Offshore-Bohrinseln gelangen immer wieder große Mengen an Öl mit darin enthaltenen Schadstoffen ins Meer. 2023 waren es 2.000 Tonnen durch Tankerunfälle (ITOPF 2024). 2014 waren es 6.000 Tonnen allein durch Bohrinseln in der Nordsee (Bukold 2014). Die Ölverschmutzungen schädigen die maritimen Ökosysteme langfristig (NABU ohne Jahr).

Auch durch Austritte von Erdöl durch den Transport über Pipelines und die Lagerung in Tanks gelangt Erdöl in die Umwelt und gefährdet das Grundwasser. Wobei ein Liter Erdöl das Potenzial hat, eine Millionen Liter Trinkwasser ungenießbar zu machen (wissen.de).

 

Literaturverzeichnis

Bastian D, Bookhagen B, Eicke C, Elsner H, Henning S, Kern M et al. (2023): Deutschland - Rohstoffsituation 2022. Hg. v. BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Hannover.

bp (Hg.) (2022): Statistical Review of World Energy (71st edition).

Brenner H (2018): Wie ist Erdöl entstanden? Planet Wissen.

Bukold S (2014): License to Spill. Ölverschmutzungen in der Nordsee. Kurzstudie im Auftrag der Bundestagsfraktion Bündnis 90/Die Grünen. EnergyComment. Hamburg.

Destatis (2023): Statistischer Bericht - Umweltökonomische Gesamtrechnungen (UGR) - Luftemissionsrechnung - 2000-2021.

Energy Institute (Hg.) (2023): Statistical Review of World Energy 2023. 72nd edition.

IEA (Hg.) (2023): CO2 Emissions in 2022. International Energy Agency. Paris.

ITOP (2024): Oil Tanker Spill Statistics 2023. Hg. v. ITOPF - International Tanker Owners Pollution Federation Limited. London, UK. .

Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (Hg.) (2023): Erdöl und Erdgas in der Bundesrepublik Deutschland 2022 (GeoBerichte).

NABU (ohne Jahr): Öl – tödliche Gefahr für die Meere. Besonders Vögel sind betroffen, zuletzt geprüft am 23.04.2024.

Spektrum (ohne Jahr) Lexikon der Biologie Stichwort Erdöl Akademischer Verlag, Heidelberg

United Nations (2023): Review of Maritime Transport 2023. Towards a Green and Just Transition. United Nations Conference on Trade and Development. .

wissen.de (ohne Jahr): Ölverschmutzung. Lexikon.

 

(Stand 12.2023)

 

Autor: Anne Krings

Ramin Tadi

Jana Weimer

Solarkreislauf

Der S. stellt die Rohrleitungsverbindung zwischen Sonnenkollektor und Warmwasserspeicher dar. Mit Hilfe einer Solarflüssigkeit transportiert er die in den Kollektoren absorbierte Energie über Rohrleitungen in den Speicher und gibt sie dort an das Heiz- oder Brauchwasser ab.

Die Rohrleitung vom Kollektor kommend, mit der erwärmten Solarflüssigkeit, nennt man Vorlauf. Die Rohrleitung zum Kollektor hin, mit der kälteren Flüssigkeit, nennt man Rücklauf. Eine Umwälzpumpe sorgt für die nötige Zirkulation. Die meisten Modelle werden je nach Höhe der Temperatur an den Absorbern drehzahlgeregelt.
Weitere Bestandteile eines S. sind die Sicherheitseinrichtungen. So sorgen Ausdehnungsgefäß und Sicherheitsventil dafür, dass es nicht durch Druckanstieg zu Beschädigungen der Anlage kommt.

Sonnenkollektor, Warmwasserspeicher, Energie, Brauchwasser

Autor: KATALYSE Institut

Solarenergie

(Syn. Sonnenenergie). Solarenergie Ist Energie, die Voraussetzungen für das Leben und die natürlichen Energiekreisläufe schafft.

Solarenergie entsteht in der Sonne durch Kernverschmelzung (Fusion). In jeder Sekunde werden einige 100 Mio. Wasserstoffatome in schwerere Heliumatome umgewandelt. Nur ein halbes Milliardstel der entstehenden Energie erreicht die Erde. Das Energiepotential, das die Sonne liefert, ist zumindest für die nächsten 4 Milliarden Jahre unerschöpflich.

Die Menge solarer Energie, die auf der Erde ankommt, übersteigt den weltweiten Energieverbrauch um das 10 000 - 15 000fache. Neben der passiven Nutzung, z.B. durch verschiedenen Formen des Bauens mit der Sonne (Sonnenenergie) auch aktiv genutzt werden.

Fotovoltaikanlagen erzeugen "sauberen", direkt nutzbaren elektrischen Strom, thermische Solaranlagen wandeln die Strahlung in Wärme um. Solarenergie kann als regenerative Energieträger in Solarkraftwerken direkt nutzbar gemacht werden. Bei der Solarthermie wird durch die Sonneneinstrahlung ein Wärmeträgermedium erhitzt, mit dem Warmwasser und mit Hilfe eines Dampfprozess elektrische Energie erzeugt wird. Bei der Fotovoltaik wird die Solarstrahlung direkt in Fotovoltaikzellen in elektrischen Strom umgewandelt.
Von der eingestrahlten Sonnenenergie werden etwa 30 Prozent von den äußeren Schichten der Lufthülle reflektiert. Die Energiemengen, die von der Lufthülle, dem Land u. dem Meer absorbiert werden, sind verantwortlich für den Wind (Windenergie), die Wellen, die Meeresströme, für Verdunstung und Niederschläge sowie für die Erzeugung von Biomasse durch die Pflanzen.

Der größte Teil der eingestrahlten Energie wird von den Weltmeeren und Landflächen der Kontinente als Wärmestrahlung wieder in den Weltraum abgegeben. Das Potential der Solarstrahlung wird heute teilweise meist mit passiven, aber auch aktiven Systemen von Ländern genutzt, die in den sonnenreichen Zonen der Erde liegen. Von dem sehr großen Potenzial lässt sich nur ein kleiner Teil technisch und wirtschaftlich nutzen, da die Regionen mit der stärksten Einstrahlung im allgemeinen nur einen geringen Energiebedarf haben.

Lit.: Hermann Scheer: Die Sonnenenergiewende Beck Verlag Berlin 1995

Autor: KATALYSE Institut

Solare Bauleitplanung

Von einer S. spricht man, wenn im Rahmen der Bauleitplanung alle Möglichkeiten ausgeschöpft werden, um die aktive und passive Solarenergienutzung zu optimieren (Solarzelle, Sonnenkollektor, Solararchitektur).

Gerade in neuen Wohngebieten bietet die Bauleitplanung die Möglichkeit, Festsetzungen für Grundstücksgrößen, Hausabstände, Gebäudeorientierungen, Hausformen und Dachneigungen, ja sogar für Art und Ort der Baumanpflanzungen zu treffen.
Um die passive Nutzung der Sonne zu optimieren, ist es primär erforderlich, die winterliche Sonneneinstrahlung auf die Fensterflächen der Wohn- und Aufenthaltsräume sicherzustellen.
Ein optimal ausgerichtetes Haus (Wohnzimmer nach Süden), das zudem im Winter nicht verschattet ist, spart ohne jede Mehrkosten beim Bau 10-15% Heizenergie gegenüber einem schlecht plazierten Haus. Sehr einfache Maßnahmen einer S. wären hierzu z.B. eine strikte Vermeidung von Süd-Nord-Straßenführungen, die eine solche Ausrichtung der Häuser verhindern, oder die Zunahme der Bauhöhen von Süd nach Nord, um Verschattungen der Häuser untereinander zu vermeiden.
Die S. ermöglicht auch den Einsatz von solarer Nahwärme, wie sie in Schweden bereits seit einigen Jahren betrieben wird (Sonnenkollektoren).

Autor: KATALYSE Institut

Solararchitektur

Unter S. versteht man eine Bauweise, welche die einfallende Sonnenstrahlung als direkte Energiequelle zum Beheizen und Belichten (Tageslichtnutzung) benutzt.

Dabei überwiegt die passive Nutzung der Sonnenenergie durch große, hochwärmegedämmte Südfenster (Wärmeschutzverglasung) als Sammelflächen und großflächige Wärmespeichermassen im Rauminnern. Die in Deutschland übliche massive Bauweise verfügt über ausreichende Wärmespeicherflächen, so daß die in USA-Holzhäusern notwendigen Zusatzspeicher (z.B. Wasser- und Kiesspeicher) entfallen können.
Wichtig sind Südfassadenausbildungen, die die flache Wintersonne ungehindert eindringen lassen und die hochstehende Sommersonne ausblenden, z.B. durch austragende Dächer und Balkone über den Fensterflächen. Schrägverglaste Räume sind zu vermeiden, da sie im Sommer zu untragbaren Raumüberhitzungen führen. Selbst im Winter kann mit S. der Heizenergieverbrauch von Gebäuden aller Art um 20-40% deutlich gesenkt werden, was als verminderter Verbrauch an fossilen Brennstoffen und Schadstoffreduzierung der Umwelt unmittelbar zugute kommt.
Zur aktiven Nutzung von Solarenergie siehe Sonnenkollektor und Solarzelle.
Solare Bauleitplanung
Lit.: A.Lohr u.a.: Energie- und umweltbewußtes Bauen mit der Sonne, Köln 1991

Autor: KATALYSE Institut

Solaranlage

Anlage zur Nutzbarmachung von Solarenergie (Globalstrahlung).

Man unterscheidet zwischen Photovoltaik-Anlage (Stromerzeugung), Solarthermische-Anlage (Wärmeerzeugung) und Solarkraftwerk (Strom-/Wärmeerzeugung im großtechnischen Maßstab).

Autor: KATALYSE Institut

Erdgasfahrzeug

E. verwenden als Kraftstoff Erdgas (auch bezeichnet mit CNG oder LNG) für die Ottomotoren. Zur Umrüstung müssen in ein Fahrzeug ein Drucktank, ein Verdampfer-Druckregler und ein anderer Vergaser eingebaut werden. Auch die Benzinanlage kann im Fahrzeug beibehalten werden und man kann zwischen Erdgas und Benzinbetrieb während der Fahrt umschalten.

Ähnlich wie bei den Autogas-Fahrzeugen werden inzwischen auch Fahrzeuge mit Erdgasanlage ab Werk angeboten, beispielsweise der Volvo S60, V70, S80; Ford Focus, Ka Transit; Mercedes Sprinter, Fiat Multipla, Ducato u.v.a.
Mitte des Jahres 2002 gab es bundesweit rund 280 Erdgas-Tankstellen und die Erdgaswirtschaft will in einer gemeinsamen Aktion mit der Mineralölwirtschaft weitere 1.000 Tankstellen mit Erdgassäulen ausstatten.
Erdgas ist günstig, da bei jeder Ökosteuerrunde der Preis nur minimal erhöht wurde (statt 7-8 Pf/l nur 0,8 Pf/l). Neben günstigeren Kraftstoffkosten ergeben sich vor allem Umweltvorteile des A.-Betriebes: Wegen der höheren Klopffestigkeit ist eine höhere Verdichtung mit höherem Wirkungsgrad möglich mit weniger Ölverbrauch sowie um 75 Prozent geringere Kohlenmonoxid-Emissionen; geringere (um bis zu 80 Prozent) Kohlenwasserstoff-Emissionen und geringere Stickoxide (um 20 Prozent).
E. ist ungiftig und belastet das Grundwasser nicht. Zudem sind Erdgasfahrzeuge leiser.

Autor: KATALYSE Institut

Erdgas

Erdgas ist ein brennbarer, fossiler Energieträger, der in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Das methanreiche Erdgas ist ein Gasgemisch, das man meist gemeinsam mit Erdöl vorfindet. Erdgas entsteht aus abgestorbener Biomasse unter Luftabschluss und hohem Druck.

E. besteht aus niedrigen Kohlenwasserstoffen, vor allem Methan (75-95 Prozent), Ethan und Propan, daneben enthält es u.a. Kohlendioxid und in Spuren Schwefelwasserstoff, die bei der Aufbereitung weitgehend entfernt werden.

E. ist i.d.R. in Verbindung mit der Kohle- bzw. Erdölbildung entstanden. Ausgangsstoffe waren Meeresalgen und andere Wasserpflanzen, v.a. Plankton sowie abgesunkene Urwälder. In komplexen chemisch-biologischen Prozessen sind sie unter hohem Druck und hohen Temperaturen zu E. umgewandelt worden. Es wird auch ein anorganischer Ursprung von E. diskutiert.

E. wird eingesetzt zur Erzeugung von Strom und Wärme (Kraftwerk, Blockheizkraftwerk, Heizwerk, Wärmepumpe, Heizung). E. gilt als der umweltfreundlichste fossile Brennstoff, vor allem wegen der geringen Schwefeldioxid- und Kohlendioxid-Emissionen (Kohlendioxid-Problem) bei seiner Verbrennung.

E. (CNG-Compressed Natural Gas) wird auch als Kraftstoff im gasförmigen Zustand eingesetzt. Sein Hauptbestandteil ist Methan, was im Motorenbetrieb eine höhere Verdichtung erlaubt. E. wird bei einem Druck von 200 bar in speziell entwickelten Druckbehältern gespeichert. Der Kraftstoff E. darf aufgrund unterschiedlicher Drücke auf keinen Fall mit dem Kraftstoff Flüssiggas (8 bar) verwechselt werden. Die Tankssysteme sind deshalb unterschiedlich und verwechslungssicher ausgelegt.

Für den Treibhauseffekt müssen aber neben den Kohlendioxid-Emissionen auch die Methanfreisetzungen bei Gewinnung, Transport und Verteilung berücksichtigt werden, wodurch die Treibhaus-Bilanz von E. nur noch wenig besser ist als die anderer fossiler Brennstoffe.

 

Autor: KATALYSE Institut

Energiewirtschaftsgesetz

Das E. (EnergWG) stammt vom 13.12.1935 und wurde letztmals am 19.12.1977 novelliert. Es wurde geschaffen, um die Energieversorgung mit leitungsgebundener Energie (ohne Fernwärme) so sicher und billig wie möglich zu gestalten.

Da Investitionen für leitungsgebundene Energien sehr hoch sind, werden sog. Energieversorgungsunternehmen (EVU) Gebietsmonopole eingeräumt. Um einen Mißbrauch dieser Monpole zu verhindern, unterliegen die EVUs der Energieaufsicht der Länder. Diese hat das Recht, auf Investitionen, Marktzugang, Preise und Geschäftsbedingungen Einfluß zu nehmen. Für das Recht, Leitungen in öffentlichem Gebiet zu verlegen, entrichten die EVUs Konzessionsabgaben an die Kommunen.

Des weiteren schreibt das E. eine Versorgungspflicht zu den allgemeinen Tarifen und Versorgungsbedingungen vor, insofern dies wirtschaftlich vertretbar ist. Die Tarife bewegen sich hierbei im Rahmen einer Bundestarifordnung (BTO) der jeweiligen Energieart.
Das E. beinhaltet einen Passus, daß die Energiearten im Interesse des Gemeinwohls wirtschaftlich (Wirtschaftlichkeitsbetrachtung) einzusetzen sind. Dies ist der einzige Hinweis, der auf eine Berücksichtigung des Umweltschutzes und eine rationelle Energienutzung innerhalb der Energiewirtschaft hindeuten könnte.

Dennoch behaupten die Befürworter des E., z.B. die EVU's, daß eine Novellierung, wie sie seit Jahren von Umweltschützern gefordert wird, nicht erforderlich sei. Dies belegt jedoch nur, welcher Stellenwert dem Umweltschutz einerseits und den wirtschaftlichen Interessen andererseits beigemessen wird. So ist bisher kein Fall bekannt, wo z.B. ein Kraftwerk mit der Begründung, daß seine volkswirtschaftlichen Kosten zu hoch und somit nicht im Sinne des E. seien, abgelehnt worden wäre.

Andererseits sind eine Reihe von Fällen bekannt, wo geplante dezentrale Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung ohne Durchführung einer vergleichenden Umweltbilanz abgelehnt wurden, weil ihre Stromgestehungskosten höher lagen als bei konventionellen Großkraftwerken. Hier werden mit Hilfe des E. umweltpolitsch und volkswirtschaftlich sinnvolle Maßnahmen nach wie vor behindert.

Siehe auch: Externe Kosten, dezentrale Energieversorgung

Autor: KATALYSE Institut

Energiewende

Die Energiewende steht für den Anspruch auf eine nachhaltige Energieversorgung umzustellen.

Eine nachhaltige Energiepolitik, die den mit der Energieerzeugung verbundenen Ausstoß von Schadstoffen und Treibhausgasen vermindert und fossile Ressourcen schont, erfordert einen grundlegenden Wandel von

  • zentralistischer zu dezentraler Energieversorgung,
  • fossilen und nuklearen zu regenerativen Energiequellen,
  • Energieverschwendung zu Energiesparmaßnahmen.

sowie eine soziale Erzeugung und Verteilung der Energie im Sinne der Zukunftsfähigkeit und (Generations-)Gerechtigkeit.
Das Leitbild Energiewende steht für eine umweltfreundliche und soziale Energieerzeugung.

Die Bundesregierung hat sich diesem Leitbild nach der Reaktorkatastrophe in Fukushima im Jahr 2011 zugewendet und beschlossen bis zum Jahr 2022 schrittweise aus der Nutzung der Kernenergie auszusteigen, die Energieeffizienz zu verbessern und den Umstieg auf die erneuerbaren Energien zu beschleunigen. Bis zum Jahre 2050 soll ein Bruttoendenergieverbrauch zu 60 Prozent auf Basis regenerativer Energiequellen gewährleistet werden. Im Zuge des grundlegenden Umbaus der Energieversorgungssysteme gilt es, ein leistungsfähiges Stromnetz aufzubauen (Netzausbau) und wirksame Konzepte zur Energieeinsparung zu entwickeln, bspw. durch Gebäudesanierung und energieeffizientes Bauen.
Das Umsetzungskonzept der Bundesregierung ist umstritten, an erster Stelle weil es vorsieht Kernenergie als ‚Brückentechnologie‘ der E. zu nutzen. Dazu kommt, dass die Stromnetze noch nicht die erforderliche Kapazität besitzen, um den "offshore" mit Windernergieanlagen erzeugten Strom von Nord nach Süd zu transportieren. Der Netzausbau geht nur langsam vonstatten, da in der Bevölkerung aus Naturschutz -, Kosten- und Gesundheitsgründen nur geringe Akzeptanz gegenüber neuer Hochspannungsleitungen besteht. Entwicklungsbedarf besteht auch in der Speicherung, um witterungs- und tageszeitbedingte Ausfälle bei der Bereitstellung des Stroms aus erneuerbaren Energien kompensieren zu können.

Der erste Impuls zu einer Energiewende wurde in den 80er Jahren aus dem Kreis der unabhängigen Umwelt-Forschungsinstitute an die Energieversorgungswirtschaft und die konservative Energieforschung heran getragen.

Lit.

Autor: KATALYSE Institut

Energiespeicher

Siehe: Speicherung, Warmwasserspeicher, regenerative Energiequellen, Latentwärmespeicher, Eisspeicher, physikalische Speicher, chemische Speicher

Autor: KATALYSE Institut

Energiesparmaßnahmen

Als E. bezeichnet man v.a. technische Maßnahmen, durch die sich dieselbe Energiedienstleistung (z.B. eine Temperatur von 20 Grad C im Wohnbereich) bei geringerem Energieverbrauch erzielen läßt.

Das Einsparen von Energie ist aus zwei Gründen von hoher Priorität: Schonung der knappen Energiereserven und Reduzierung von Schadstoffemissionen (Kohlendioxid (Treibhauseffekt), Schwefeldioxid und Stickoxide (Waldsterben), Staub). Verschiedenen Studien nach kann der Primärenergieverbrauch (Energie) Deutschland ohne wesentliche Komforteinbußen um etwa 50% reduziert werden.

Im privaten Bereich sind die wichtigsten Bereiche für E.: Raumwärmebedarf (Wärmedämmung, k-Wert, Niedrigenergiehaus, Heizung, Brennwertkessel), Warmwasserbereitung (Sonnenkollektoren, Wärmepumpe) und Stromverbrauch (Haushaltsgeräte, Energiesparlampen). Veränderte Lebens- und Verbrauchsgewohnheiten sind eine weitere E.: Viele Menschen in Deutschland haben sich daran gewöhnt, im Winter leicht bekleidet herumzulaufen, täglich zu duschen und mehrfach die Woche Wäsche zu waschen.

Diese neuen Lebensgewohnheiten haben den Spareffekt sparsamer Haushaltsgeräte bereits überkompensiert. Die Verringerung der Raumtemperatur im Winter um 1 Grad C spart 6% Heizenergie. Immer größere Anteile am Energieverbrauch hat der Verkehr; E. sind hier sparsamere Autos, v.a. aber die Umschichtung des Straßenverkehrs auf den Schienenverkehr, kombinierten Verkehr, öffentlichen Personennahverkehr und Fahrrad.

In der Elektrizitätswirtschaft stellt die Erzeugung von Strom und Fernwärme in Kraft-Wärme-Kopplung die wichtigste E. dar, gefolgt von der Nutzung industrieller Abwärme. Zum Energiesparen können auch moderne Technologien mit hohem Wirkungsgrad (z.B. Kombikraftwerk) beitragen.

Siehe auch: Energiedienstleistung, Temperatur

Autor: KATALYSE Institut

Energiesparlampen

E., auch Kompaktleuchtstofflampen genannt, stellen eine Weiterentwicklung der herkömmlichen Leuchtstoffröhre dar (Funktionsprinzip Leuchtstoffröhre) und können dank ihrer kompakten Bauweise anstelle herkömmlicher Glühbirnen verwendet werden.

Im Vergleich zu Glühbirnen sind E. extrem sparsam und langlebig. E. verbrauchen bei gleicher Helligkeit nur etwa ein Fünftel an Energie, gleichzeitig liegt ihre Lebensdauer mit 6.000 bis 8.000 Brennstunden um das bis zu Achtfache über der Lebensdauer von Glühbirnen. Trotz ihres hohen Anschaffungspreises sparen E. so über ihre Lebensdauer eine beachtliche Menge Geld (vgl. Graphik).

Infolge ihres geringen Stromverbrauchs entlasten E. die Umwelt. Insb. die Emissionen von Kohlendioxid, dem Hauptverursacher des Treibhauseffekts, können durch Verwendung von E. anstelle von Glühbirnen reduziert werden. Über eine Brenndauer von 8.000 Stunden werden pro E. 288 kg CO2 eingespart. Auf die 24 Mio Haushalte der alten Bundesländer hochgerechnet, ergibt dies einen CO2-Einspareffekt von 5,6 Mio t innerhalb von 8.000 Brennstunden.
Die Lichtfarbe von E. ähnelt i.a. dem Glühlampenlicht und wird als angenehm empfunden, obwohl es die Qualität von Glühlampen und besten Leuchtstoffröhren nicht erreicht.

E. benötigen zum Betrieb ein Vorschaltgerät, das i.d.R. in das Gehäuse der E. integriert ist. Bevorzugen sollte man unbedingt elektronische Vorschaltgeräte, wie sie in modernen E. üblich sind. Diese arbeiten völlig flimmerfrei (integrierter Hochfrequenzwandler) und sind schaltfest, d.h. auch häufiges An- und Ausschalten verkürzt ihre Lebensdauer nur unwesentlich. Darüber hinaus benötigen sie keine radioaktiven Gase zum Zünden der Gasentladung. Ältere Modelle verwenden geringe Mengen Tritium oder Krypton zum Zünden (Radioaktivität). Die mögliche radioaktive Belastung liegt aber auch hier weit unter der Belastung durch Baustoffe (radioaktive Baustoffe) und Radon.

E. enthalten etwa 8 mg Quecksilber. Sie dürfen nicht zerstört werden, da dann giftige Quecksilberdämpfe freigesetzt werden. Die sachgerechte Entsorgung erfolgt über Schadstoffsammelstellen, die E. einem Quecksilber-Recycling zuführen.

Siehe auch: Licht, Leuchtstoffröhre, Glühbirnen 

Autor: KATALYSE Institut