Globale Energieversorgung Welche Rolle spielen Erdöl, Kernenergie und erneuerbare Energieträger in der Energienutzung, welche anderen Energieträger sind wichtig? Wer sind die größten Verbraucher, welche Energieträger nutzen sie? Werden wir auch in Zukunft unseren Energiebedarf decken können? Kann die globale Erwärmung gestoppt und der Klimawandel gebremst werden? In diesen und vielen weiteren Fragen greifen physikalisch-technische und politische Probleme ineinander (27.2). Weltweit ist Erdöl (29,5 %) der wichtigste Energieträger, gefolgt von Kohle (27,2 %) und Erdgas (23,6 %). Kernenergie (5,0 %), erneuerbare Energieformen (davon Wasserkraft 2,5 %), und Müllverbrennung tragen zusammen mit 14,7 % zur Energieversorgung der Welt bei (27.1). In den letzten 50 Jahren ist der weltweite Energiebedarf mit einer mittleren jährlichen Zunahme von 2 % von 1973 bis 2021 auf mehr als das Doppelte (von 255 EJ auf 618 EJ) gestiegen (27.3). Bevölkerungswachstum und eine Verdopplung des Pro-Kopf-Bedarfs in den Industrieländern, sowie die zunehmende Industrialisierung in den Staaten Asiens (27.4 und 27.5) und Südamerikas sind die Ursachen. Der durchschnittliche ProKopf-Bedarf an Energie ist sehr unterschiedlich: In den USA liegt der jährliche ProKopf-Bedarf bei etwa 75 000 kWh, in Österreich bei rund 43 000 kWh, in Indien bei nur 8 000 kWh. Erneuerbare und nicht erneuerbare Energiequellen Während des größten Teils seiner Entwicklung war der Mensch auf die eigene Muskelkraft angewiesen. Vor rund 10 000 Jahren ergänzte er sie durch die Muskelkraft von Tieren (Die „Pferdestärke“ PS als Einheit der Leistung ist zumindest im Automobilsektor noch nicht ganz verschwunden!). Im 19. Jh. begann mit der Dampfmaschine das Industriezeitalter mit seiner rasch wachsenden Nutzung zahlreicher von der Natur angebotener Energiequellen. Heute verwendet jeder Mensch in den Industrienationen durchschnittlich so viel Energie, wie der Arbeitskraft von etwa 60 Menschen entspricht. Die Technik erleichtert dem Menschen die mechanische Arbeit, macht ihn mobil, versorgt ihn mit Licht und Wärme und ermöglicht es, Informationen zu übertragen und zu speichern. Elektrische Energie ist besonders wichtig. Die Umwandlung kann in manchen Fällen direkt erfolgen wie z. B. bei der Erzeugung von elektrischem Strom durch Solarzellen. Oft ist allerdings eine längere Kette von Energieumwandlungen notwendig, an deren Ende schließlich ein Generator elektrische Spannung erzeugt. Wegen des ständig steigenden Energiebedarfs drohen die Erschöpfung der nicht erneuerbaren Energiequellen wie Kohle, Erdöl, Erdgas und Uran und die Zerstörung der Umwelt. In welchem Maß unsere Umwelt beeinträchtigt wird, hängt davon ab, aus welchen Quellen die Energie stammt und mit welchem Wirkungsgrad sie genutzt wird. Betrachten wir einige Energiequellen. Fossile Brennstoffe Weltweit beruht die Energieversorgung überwiegend auf der Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas. Man schätzt, dass die gegenwärtig bekannten abbauwürdigen Lagerstätten an Kohle bei gleich bleibendem Bedarf noch 250 Jahre reichen, die bekannten Erdöllager hingegen in etwa 40 Jahren ausgebeutet sein werden. Dies sind sicher eher pessimistische Schätzungen, da mit steigenden Preisen auch der Abbau von sonst unwirtschaftlichen Lagerstätten lohnt. Jedenfalls sind die Vorräte begrenzt. Abbau und Verteilung fossiler Brennstoffe führen zu ökologischen Problemen, z. B. Landschaftszerstörung durch den Kohletagbau und Verschmutzung der Weltmeere, z. B. bei Tankerunfällen. Zudem wird die Umwelt durch die Abgase aus Wärmekraftwerken und Verkehrsmitteln wie Autos, Flugzeugen und Schiffen stark belastet. Ein besonderes Problem stellt das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe ausgestoßene CO2 dar. Der CO2-Gehalt in der Atmosphäre stieg von 1750 bis 2021 um ca. 50 %. Das CO2 in der Atmosphäre ist für den verstärkten Treibhauseffekt verantwortlich (s. S. 74), der zu einer Erwärmung der Erdatmosphäre führt, weil CO2 in starkem Maße Wärmestrahlung absorbiert. 27.1 Weltweite Anteile der Primärenergieträger 2021 (Quelle: Internationale Energieagentur IEA) 2,5 % 29,5 % 27,2 % 23,6 % 9,5 % 5,0 % 2,7 % Erdöl Kohle Erdgas Kernenergie Wind, Solar etc. Wasserkraft Biokraftstoffe und Müllverbrennung 27.2 Jährlicher Primärenergiebedarf der Welt von 1850 bis 2000 in Exajoule (1 EJ = 1018 Joule). Die Grafik verdeutlicht den starken Anstieg des Energiebedarfs seit 1950 (Quelle: Marchetti, Nakićenović, Grübler). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Primärenergie in EJ 1850 1900 1950 2000 Jahr Biomasse Kohle Öl Gas Kernenergie erneuerbare Energieformen Dampfmaschine Elektromotor Benzinmotor Vakuumröhre kommerzielle Luftfahrt Kernenergie Microchip Fernsehen 27.3 Energiebedarf der Welt von 1971 bis 2019 (in Exajoule) (Quelle: Internationale Energieagentur IEA) 700 600 500 400 300 200 100 0 1971 1980 1990 Erdgas Erdöl Kohle 2000 2010 2019 Kernkraft Wasserkraft Biomasse und Müll Andere 27.4 Weltweiter Energiebedarf nach geografischer Region 1990 bis 2018 (Quelle: Internationale Energieagentur IEA) 15 000 12 500 10 000 7 500 5 000 2 500 0 1990 1995 2000 Asien Afrika Europa (Nord-, Mittel- und Süd-) Amerika 2005 2010 2015 Ozeanien Internationaler Luftund Seetransport 27.5 Ölverbrauch Chinas von 1990 bis 2021 (Quelle: Internationale Energieagentur IEA) 30 000 000 25 000 000 20 000 000 15 000 000 10 000 000 5 000 000 0 Motorbenzin Flugzeugkerosin Anderes Kerosin Rohbenzin Ethangas Gas/Diesel Heizöl andere Ölprodukte Rohöl 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 27 Energie 2 Energieversorgung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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