Energiegewinnung  und Umwelt: Probleme und Lösungsmöglichkeiten.  

Inhaltsverzeichnis

1.  Warum ist Energieerzeugung ein Problem?  3

1.1  Energieerzeugung verursacht Schadstoffe  4

1.2  Das Umweltdilemma.  4

1.3  Limitierte Vorräte.  5

2.  CO 2 und die Veränderung der Weltklimas.  6

2.1  Der Treibhauseffekt.  6

2.2  Die Folgen des Treibhauseffektes  6

2.3  CO 2 -Produktion.  7

2.4  CO 2 -Emissionen verschiedener Energieträger  8

2.5  Die Abkommen von Rio de Janeiro und Kyoto  8

2.6  Die Endlichkeit der fossilen Vorräte  9

3.  Der Preis als Regulator des Energiemarktes  9

3.1  Die Erzeugerpreise der Energiearten.  10

3.1.1  Die Einbeziehung externer Kosten.  12

3.1.2  Preissenkungen bei regenerativen Energien.  12

4.  Lösungsmöglichkeiten  14

4.1  Die Mittel der Umweltpolitik.  14

4.1.1  Markteintrittshilfen für grünen Strom  14

4.1.2  Die Internalisierung externer Effekte  15

4.2  Die Senkung des Energieverbrauches  15

4.3  Ausbau der Kraft-Wärme-Koppelung.  16

5.  Zwei mögliche Zukünfte  17

5.1  Business as usual 24  17

5.2  Faktor Vier-Szenario  17

6.  Schlußbemerkungen  18

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1 : Energieverbrauch nach Sektoren  

Abbildung  2 : Primärenergieverbrauch Industrieländer/Entwicklungsländer  

Abbildung  3 : CO 2 -Emmissionen pro kWh verschiedener Energieträger  

Abbildung  4 : Erstehungskosten für regenerative Energien  

Abbildung  5 : Kosten für Windkraftanlagen in Deutschland  

Abbildung  6 : Installierte Windkraftleistung in Deutschland  

In der folgenden Arbeit werden die grundlegenden Probleme der Energieerzeugung im Bezug auf die Umwelt dargestellt. Es werden Gründe für diese Problematik aufgeführt und mögliche technische und wirtschaftliche Lösungswege aufgezeigt.

1. Warum ist Energieerzeugung ein Problem?

Abbildung 1 (Energieverbrauch nach Sektoren) : 1

Energie wird in der heutigen Gesellschaft überall und ständig gebraucht und verbraucht. Sei es als elektrischer Strom zum Betreiben von Glühbirnen, Kühlschränken oder Fabriken, zum Wärmen von Häuser, zum Betreiben von Fahrzeugen oder für andere Notwendigkeiten des täglichen Bedarfs von Wirtschaft und Privatpersonen. Eine Zukunft ohne Energieerzeugung ist, aus heutiger Sicht, nicht vorstellbar. Im Jahr 1995 wurde von der Bevölkerung der Erde eine Menge von 9,5 Gigatonnen oil equivalent (Gtoe) verbraucht, wobei 1 Kilo oil equivalent (koe) 11,63 Kilowattstunden (kWh) entspricht. Der größte Teil hiervon, insgesamt 35,1 %, wurde im Energiesektor und von der Industrie (31,0 %) verbraucht. Diese Energie muß aber erzeugt werden was, den Verkehr ausgenommen, hauptsächlich in Kraftwerken geschieht. Auch hier gibt es verschiedene die Energie kann durch Verbrennung aus fossilen Brennstoffen, wie Braunkohle, Steinkohle, Erdgas oder Erdöl gewonnen werden. Sie kann in Atomkraftwerken erzeugt werden oder aus regenerativen Quellen, wie der Wasserkraft, der Windkraft, der Geothermie oder der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom stammen. Auch die vom Verkehr verbrauchte Energie muß erst als Erdöl gefördert werden, in die Raffinerien transportiert werden und dort zu Diesel oder Benzin umgewandelt werden um später Fahrzeugen als Treibstoff zu dienen.

1.1 Energieerzeugung verursacht Schadstoffe

Vor allem bei der Erzeugung und dem Verbrauch von Energie durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen eine Reihe Schadstoffe wie Kohlendioxid (CO 2 ), Kohlenmonoxid (CO), Methan (CH 4 ), Stickoxide (NO x ), Lachgas (N 2 O) die allesamt direkt oder indirekt Einfluß auf das Klima der Erde ausüben, indem sie den natürlichen Treibhauseffekt verstärken. Vor allem das zu ca. 50 % für den Treibhauseffekt verantwortlich ist, wird in großen Mengen freigesetzt und wird als problematischster der oben genannten Stoffe angesehen. Auf die Problematik des CO 2 wird ausführlich in Kapitel 2 eingegangen. Die Energieproduktion verursacht noch weitere ökologische Lasten: Emissionen von Schwefeldioxid (SO 2 ) führen zu saurem Regen und Waldsterben und sind eine wesentliche Ursache für Wintersmog. Direkte Gesundheitsgefährdungen gehen auch von Staub, sowie den Schwermetallen Quecksilber, Blei und Cadmium aus, die alle in beträchtlichen Mengen bei der Energieproduktion aus fossilen Energieträgern anfallen. Auch bei der Erzeugung von Strom in Atomkraftwerken wird Radioaktivität bereits beim Uranbergbau freigesetzt, und es besteht immer die Gefahr, daß es zu Unfällen, wie dem GAU in Tschernobyl oder bei dem Transport der radioaktiven Stoffe und Abfälle kommt. Darüber hinaus ist die Frage der Endlagerung des Atommülls ein immer noch ungeklärtes Problem.

1.2 Das Umweltdilemma

Eines der größten Probleme bei der Erzeugung von Energie ist die Kollektivguteigenschaft der Umwelt. Jeder Einzelne profitiert von einer sauberen Umwelt, sei es dadurch, daß er sie zur Erholung nutzen oder saubere Luft atmen kann. Allerdings kann der Einzelne den Zustand der Umwelt durch sein privates Umweltverhalten praktisch nicht verändern. Dazu wäre ein gesellschaftliches Umdenken nötig, denn eine große Anzahl von Menschen ist durchaus in der Lage, den Zustand der Umwelt zu verändern. Auch ist es nicht möglich, den Einzelnen vom ,,Gebrauch" der Umwelt auszuschließen.

Auf Basis der Annahme, daß jede Person ihren eigenen Nutzen maximieren will und das teure Energie weniger Nutzen stiftet, als billige, sollte die Energieerzeugung möglichst billig sein, so daß jeder viel zu geringen Kosten konsumieren kann. So würde sich der Nutzen einer einzeln betrachteten Person erhöhen.

Wenn nun allerdings eine gesellschaftliche Nutzenfunktion betrachtet wird, bei der eine Beeinflussung der Umweltqualität möglich ist und ebenso, wie der Konsum von Energie, den gesellschaftlichen Nutzen beeinflußt, ist es nicht unbedingt vorteilhaft, große Mengen billiger

und damit umweltschädlicher Energie zu konsumieren, da diese Verhaltensweise zu einem geringeren Gesamtnutzen führen könnte (je nach Aufbau der unterstellten Funktion). Diese Änderungen des gesellschaftlichen Verhaltens scheinen aber nur durch restriktive Maßnahmen der Politik durchsetzbar zu sein, da die Gesellschaft von sich aus nicht in der Lage zu sein scheint, drohende Problematiken zu erkennen und entsprechen zu reagieren. Hier ist die Umweltpolitik mit ihren Möglichkeiten gefordert.

1.3 Limitierte Vorräte

Erdöl und Erdgas sind zwei Hauptträger der derzeitigen Energieversorgung. Beide sind aber nur in begrenzter Menge vorhanden, d.h. selbst wenn alle ökologischen Fragen der Förderung und des Verbrauchs dieser Energieträger außer Acht gelassen werden, werden sie irgendwann zu Ende gehen. Über die Menge der vorhandenen Stoffe und damit deren Endlichkeit können nur Vermutungen angestellt werden, die selbstverständlich keinen Anspruch aus 100%ige Richtigkeit stellen dürfen, wie die Studie des Club of Rome aus dem 70er Jahren beweist, nach der wir mittlerweile über keine Vorräte an Erdöl mehr verfügen dürften. Heutige Studien, wie die der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ² gehen von einem Gesamtpotential an Erdöl von 350 Mrd. Tonnen aus, von dem 120 Mrd. Tonnen schon verbraucht worden sind, 150 Mrd. Tonnen gegenwärtig entdeckte Erdölreserven darstellen und weitere 80 Mrd. Tonnen noch zu findende Vorkommen sind.

Zur Zeit werden jährlich 3,5 Mrd. Tonnen weltweit gefördert, was bei gleichbleibenden Zahlen eine maximale Lebensdauer von ca. 65 Jahren bedeuten würde. Wenn die Menschheit also weder ihr Verhalten, noch ihre Einwohnerzahl ändert, wären im Jahr 2065 sämtliche Erdölvorräte der Welt aufgebraucht.

Für die Ressource Erdgas sieht die Lage ähnlich, wenn auch nicht ganz so dramatisch aus. Nach einer Untersuchung des World Energy Council (WEC) aus dem Jahr 1998 würden die weltweiten Gasvorräte bei statischer Betrachtung noch für 82,9 Jahre reichen.

2. CO 2 und die Veränderung der Weltklimas

Das Spurengas Kohlendioxid ist der Hauptverursacher des natürlichen, sowie des antropogenen Treibhauseffektes. CO 2 entsteht bei jeder Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien wie Kohle, Erdgas oder Erdöl.

2.1 Der Treibhauseffekt

Unser Klima ist das Ergebnis eines hochkomplizierten Prozesses, in dem die Sonnenenergie eine ganz wesentliche Rolle spielt. Die Strahlen der Sonne erwärmen die Erdoberfläche und die Erdatmosphäre. Die unterste Schicht der Atmosphäre, die Troposphäre, besteht zu 78 % aus Stickstoff, zu 21 % aus Sauerstoff und zu 1 % aus dem Edelgas Argon und den Spurengasen Kohlendioxid, Ozon, Wasserdampf, Distickstoffoxid und Methan. Diese Spurengase machen zwar nur ein Prozent der Atmosphäre aus, beeinflussen aber das Klima und somit das Leben auf der Erde entscheidend. Sie lassen nämlich die Sonnenstrahlung zu einem großen Teil bis zur Erdoberfläche durch, halten aber die langwelligen Wärmestrahlen, die von der Erde zurückkommen, zurück. Durch diesen natürlichen Treibhauseffekt, liegt die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche bei plus 15 ^o C und würde ohne ihn bei minus 18 ^o C liegen. Es ist zu erkennen, daß jede Veränderung der Atmosphärenzusammensetzungen notwendigerweise Folgen für den Treibhauseffekt haben muß.

2.2 Die Folgen des Treibhauseffektes

Zu Beginn der Industrialisierung (ca. 1870) lag der Kohlendioxidgehalt der Luft bei durchschnittlich 280 parts per million (ppm). 1995 lag er dagegen schon bei 365 ppm ³ und die durchschnittliche Lufttemperatur hat sich in dieser Zeit um 0,3 bis 0,6 ^O C erhöht. Der Meeresspiegel ist seitdem um 15 bis 25 cm angestiegen, was zum einen auf eine Wärmeausdehnung des Wassers und zum anderen auf das Abschmelzen von Eismassen zurückzuführen ist.

Das International Panel on Climate Change (IPCC) geht für das 21. Jahrhundert, bei gleichbleibenden Verbrauchsgewohnheiten, von einem durchschnittlichen Anstieg der Lufttemperatur von 2 ^O C und einem Anstieg des Meeresspiegels von 50 cm aus. Etwa 90 Millionen Menschen, die in niedrigen Landstrichen in Küstennähe wohnen wären unmittelbar von Überschwemmungen bedroht, während in anderen Gegenden mit Dürren und Hungersnöten zu rechnen ist. Die Zahl extrem heißer und kalter Tage, sowie die Zahl heftiger