Fossile Brennstoffe

1.Warum nutzten wir nicht weiter fossile Brennstoffe?

Vergleicht man die Wasserstoffenergiewirtschaft mit der heutigen auf fossilen Brennstoffen und der Kernenergie basierenden Energiewirtschaft, kommt man zu dem Fazit, dass die Vorteile klar auf Seiten der HEW liegen.

Es fängt schon bei der Versorgung mit Rohstoffen zur Energiegewinnung an. Die fossilen Brennstoffe sind in wenigen Jahren aufgebraucht, die Uranvorräte reichen nur für eine Generation, dagegen haben wir Solarenergie oder Wasserkraft unbegrenzt zur Verfügung. Das Wasser, aus dem man den Wasserstoff für die Speicherung gewinnt, ist auf der Erde reichlich vorhanden und fällt außerdem als Abfallprodukt bei der Energieerzeugung an. Womit ein weiterer Vorteil der Wasserstoffenergiewirtschaft erwähnt wäre.

Während bei der Verbrennung von Erdgas und Erdöl das mehrfach erwähnte schädliche Kohlenstoffdioxid anfällt, ist die Energieerzeugung durch Wasserstoff wesentlich umweltschonender, da der Stoff anfällt, aus dem der Wasserstoff vorher gewonnen wurde. Würde aus Erdöl nach der Verbrennung wieder Erdöl werden, hätte niemand etwas gegen die weitere Nutzung von fossilen Brennstoffen als Energieträger/-lieferant.

Einen Vorteil haben die fossilen Brennstoffe (momentan noch) gegenüber der Wasserstoffenergiewirtschaft: Die Speicherung und der Transport von Erdöl und Erdgas ist einfacher, als bei Wasserstoff. Aber dieses Problem wird sicher schon bald gelöst sein.

2. Fossile Brennstoffe

Fossile Brennstoffe sind tote Biomasse, die vor Jahrmillionen abgestorben ist und durch geologische Prozesse umgewandelt wurde: in Kohle, Erdöl und Erdgas sowie verschiedene Mischprodukte wie Ölsande oder Ölschiefer.

In einer ersten Stufe werden Pflanzen und Tiere kurz nach ihrem Absterben durch Schlamm oder Wasser vom Luftsauerstoff abgetrennt - beispielsweise Vegetationsflächen, die überflutet werden oder Tiere, die im Schlamm einsinken. Die darauffolgende anaerobe, also sauerstofflose Zersetzung durch entsprechende Mikroorganismen überführt die tote Biomasse in Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen verschiedener Zusammensetzung sowie andere Verbindungen mit einer Konzentrierung des Kohlenstoffgehalts.
Je nach der Zusammensetzung der toten Biomasse und den physikalisch-chemischen Bedingungen, insbesondere Druck und hohe Temperaturen, entstehen im Laufe vieler Jahrmillionen Kohle, Erdöl, Erdgas sowie Ölsande, Ölschiefer; erstere können bei hoher Qualität praktisch direkt über die Verbrennung in nutzbare Wärmeenergie überführt werden. Letztere müßten zunächst von mineralischen Stoffen getrennt werden, um sie zu nutzen. Dies entspricht einem zusätzlichen Energieaufwand für die Bereitstellung der Energieträger als Endenergie.

Fossile Brennstoffe, zunächst seit Anfang des 18. Jahrhunderts die Kohle, haben Holz, das zu dieser Zeit der beschränkende Faktor für technischen Energiebedarf geworden war, abgelöst. Mit der energiereichen Kohle, die in großen Mengen verfügbar war, konnten technische Entwicklungen wie die Dampfmaschine oder die Stahlproduktion erst in großem Umfang eingesetzt werden.
Mit der Einführung des Automobils als Massenartikel richtete sich das Interesse zu Anfang diese Jahrhunderts auf Erdöl als Vorstufe für die Treibstoffe Diesel, Kerosin und Benzin.
An der Schwelle zum 21. Jahrhundert richten sich die Interessen verstärkt auf den dritten fossilen Brennstoff, daß Erdgas: Dieses zeichnet sich dadurch aus, daß es sich ohne großen Aufwand - eventuell nach einer Aufbereitung - sauber verbrennen läßt, zumindest im Vergleich zu Kohle, Erdöl und Erdölprodukten. Weiterhin ist die Menge des treibhausrelevanten Gases Kohlendioxid, die pro Energieeinheit bei der Nutzung von Erdgas freigesetzt wird, deutlich geringer als bei den anderen Brennstoffen.

Allen fossilen Brennstoffen gemein ist der bei der Verbrennung freigesetzte hohe Anteil von Kohlendioxid im Abgas. Dies trifft für Benzin ebenfalls zu. Kohlendioxid ist zwar nicht toxisch, zeichnet sich aber durch seine Treibhauswirksamkeit aus.

 

3. Mögliche fossile Brennstoffe 

Kohle

Kohle ist ein fossiler Brennstoff, der lange Zeit der wichtigste Energieträger darstellte, etwa zwischen der Mitte des 19.\ Jahrhunderts und der Mitte des 20. Jahrhunderts. Ergänzt wurde Kohle durch die Energieträger Erdöl und Erdgas als Folge des zunehmenden Straßenverkehrs bzw. ihres Einsatzes in Gebäudeheizungen.

 

Erdöl

Erdöl ist ein fossiler Energierohstoff, der - ähnlich wie die unterschiedlichen Kohle- und Erdgasarten aus abgestorbener Biomasse entstanden ist, die unter Luftabschluß umgewandelt wurden. Im Gegensatz zur Kohle sind aber vermutlich die Biomassezusammensetzung und die physikalisch-chemischen Prozeßbedingungen anders als bei der Kohle- oder Erdgasentstehung gewesen.

Erdöl ist Ausgangsstoff für Schweröle, Heizöle, Diesel- und Benzintreibstoff sowie für verschiedene chemische Produkte.

Erdgas

Gasförmiger fossiler Energierohstoff, bestehend aus leichten Kohlenwasserstoffen und anderen Gasen (s.u.). Erdgas tritt oftmals vergesellschaftet mit Erdöl auf, in weitaus geringerem Maße bei der Entstehung von Kohle, kann aber auch unabhängig von Kohle oder Erdöl vorkommen.

Die Förderung von Erdgas wird durch Bohrungen ermöglicht, die in eine Erdgaslagerstätte getrieben werden, wobei es durch seinen eigenen Druck gefördert wird:

Erdgas, unterschiedlich in der Zusammensetzung aufgrund verschiedener Biomassezusammensetzung der Ausgangsstoffe sowie der ,,Prozeßbedingungen``, kann in zwei verschiedene Klassen eingeteilt werden, nasses und trockenes Erdgas. Ihre mittlere Zusammensetzung ist in der folgenden Tabelle aufgeschlüsselt und zeigt beträchtliche Unterschiede zwischen diesen beiden Klassen.

 

4. Entstehung 

In einer ersten Stufe werden Pflanzen und Tiere kurz nach ihrem Absterben durch Schlamm oder Wasser vom Luftsauerstoff abgetrennt - beispielsweise Vegetationsflächen, die überflutet werden oder Tiere, die im Schlamm einsinken. Die darauffolgende anaerobe, also sauerstofflose Zersetzung durch entsprechende Mikroorganismen überführt die tote Biomasse in Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen verschiedener Zusammensetzung sowie andere Verbindungen mit einer Konzentrierung des Kohlenstoffgehalts. 

Je nach der Zusammensetzung der toten Biomasse und den physikalisch-chemischen Bedingungen, insbesondere Druck und hohe Temperaturen, entstehen im Laufe vieler Jahrmillionen Kohle, Erdöl, Erdgas sowie Ölsande, Ölschiefer; erstere können bei hoher Qualität praktisch direkt über die Verbrennung in nutzbare Wärmeenergie überführt werden. Letztere müssten zunächst von mineralischen Stoffen getrennt werden, um sie zu nutzen. Dies entspricht einem zusätzlichen Energieaufwand für die Bereitstellung der Energieträger als Endenergie.

Fossile Brennstoffe, zunächst seit Anfang des 18. Jahrhunderts die Kohle, haben Holz, das zu dieser Zeit der beschränkende Faktor für technischen Energiebedarf geworden war, abgelöst. Mit der energiereichen Kohle, die in großen Mengen verfügbar war, konnten technische Entwicklungen wie die Dampfmaschine oder die Stahlproduktion erst in großem Umfang eingesetzt werden. 

Mit der Einführung des Automobils als Massenartikel richtete sich das Interesse zu Anfang diese Jahrhunderts auf Erdöl als Vorstufe für die Treibstoffe Diesel, Kerosin und Benzin. 

An der Schwelle zum 21. Jahrhundert richten sich die Interessen verstärkt auf den dritten fossilen Brennstoff, dass Erdgas: Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es sich ohne großen Aufwand - eventuell nach einer Aufbereitung - sauber verbrennen lässt, zumindest im Vergleich zu Kohle, Erdöl und Erdölprodukten. Weiterhin ist die Menge des treibhausrelevanten Gases Kohlendioxid, die pro Energieeinheit bei der Nutzung von Erdgas freigesetzt wird, deutlich geringer als bei den anderen Brennstoffen.

Allen fossilen Brennstoffen gemein ist der bei der Verbrennung freigesetzte hohe Anteil von Kohlendioxid im Abgas. Dies trifft für Benzin ebenfalls zu. Kohlendioxid ist zwar nicht toxisch, zeichnet sich aber durch seine Treibhauswirksamkeit aus.

5. Förderung von fossilen Brennstoffen

Kohle, Erdöl und Erdgas werden mit unterschiedlichem Aufwand gefördert oder gewonnen:


Riesige Steinkohlelager in den USA, wie auch Braunkohle-Lagerstätten in Deutschland, sind leicht zugänglich und daher kostengünstig im Tagebau abbaubar.

6. Verwendung von fossilen Brennstoffen

Fossile Brennstoffe sind auch heute noch die wichtigsten Energieträger. 1986 hatten sie einen Anteil von 87 % am Gesamtenergieaufkommen. Die bei der Verbrennung freiwerdende Energie nutzt man:

Darüberhinaus enthalten die fossilen Brennstoffe wichtige Rohstoffe zur Herstellung unentbehrlicher Produkte. Etwa 7 % der Mineralölprodukte - das sind etwa 3 % der fossilen Brennstoffe - dienen der Herstellung von:

7. Vor- und Nachteile von fossilen Brennstoffen

Vorteile:

·  billig

·  einfach

·  hohe Energiedichte (viel Energie pro Einheit Brennstoff)

Nachteile:

·  erhebliche Schadstoffemissionen

·  keine unbegrenzten Rohstoffe (in 50-100 Jahren sind die Vorräte vorraussichtlich erschöpft)

·  Abhängigkeit von Förderländern/-firmen

Bilder

Brennstoffzellen