!!!Energie
Bericht basiert auf Daten Ende 2016. Ergänzungen bei Weiterführendes. 

!! Einleitung
Energie ist  die Grundvoraussetzung  für alles Leben. Es war eine Revolution, als Einstein mit seiner berühmten Formel E= mc%%sup 2/%  mehr oder minder aussagte, dass Energie und Masse eng verwandt sind und sich vielleicht sogar ineinander verwandeln lassen, wobei bei der "Auflösung von Masse" ungeheure Mengen von Energie frei werden würden, umgekehrt bei der Erzeugung einer Masse sehr viel Energie notwendig sein würde, um nur eine ganz kleine Menge Masse zu erzeugen. Praktisch ausnützen können wir beides nur in bescheidenem Ausmaß, siehe [Atomenergie|AEIOU/Atomenergie].

Insgesamt sehr viel wichtiger ist der gesamte Fragenkomplex: Wie kann man Energie erzeugen und Energie speichern? Für elektrischen Strom wird das getrennt in [Elektrizität|AEIOU/Elektrizität] behandelt. Hier geht es im Weiteren um die Frage, wie man Energie insgesamt gewinnen  und speichern kann, ja wie man vielleicht dramatisch Energie sparen kann, um weniger erzeugen zu müssen.


!!Atomenergie 
Vorweg und abschließend noch kurz zur [Atomenergie|Wissenssammlungen/Essays/Diskussionsforum/Atomkraft]. Probleme mit der Kernspaltung, wie die Gefahr durch die sogenannte Kernschmelze oder die schwierige "Endlagerung" der bei der Spaltung entstehenden sehr lange strahlenden Abfallprodukte, sowie der langsame Fortschritt beim Versuch, die Fusion umzusetzen haben dazu geführt, dass in vielen Ländern die Zweifel an der Atomenergie so groß geworden sind, dass in einigen Ländern diverse Ausstiegsszenarien geplant sind, während andere Länder den Ausbau von Atomreaktoren sehr stark vorantreiben.  

Das Prinzip der Energiegewinnung mit Atomkraft ist einfach: indem wir z.B. Uran spalten oder Wasserstoffatome zu Heliumatomen fusionieren, entsteht ein kleiner Massenverlust, der riesige Energiemengen frei gibt (Atombombe, Wasserstoffbombe, Fusionsreaktor, in Zukunft auch wohl Fusionsreaktoren), aber ob die vollständige Auflösung von Masse je gelingen wird/ gelingen kann, sind Themen, bei denen sich Physiker nicht einig sind. Umgekehrt, wie und ob man Energie in Masse verwandeln kann, ist noch weniger klar, wenn man den atomar kleinen Bereich nicht berücksichtigt.

Wie die nachstehende Tabelle zeigt ist die globale Bedeutung der Kernenergie klein (auch wenn einige Länder einen hohen Prozentsatz der elektrischen Energie mit Kernkraft erzeugen, z.B. Frankreich 2015 noch 76,3%). Aber, für Österreich, das fast 60% seines Stroms mit Wasserkraft erzeugt, ist es besonders überraschend, dass Wasserkraft noch schlechter abschneidet, und  Wasserkraft global nur halb so viel Strom erzeugt wie Kernkraft. Auch geht in der öffentlichen Diskussion unter, dass von den erneuerbaren Energieträgern nur Biomasse eine größere Rolle spielt!

!!Verteilung der weltweiten Energieerzeugung nach Energieträgern im Jahr 2014 
(Nach [Statista|http://www.statista.de])
* 31,3% [Erdöl|Thema/Erdoel]          
* 28,6% Kohle/Torf      
* 21,2% Erdgas          
* 10,3% Biokraftstoff
* 4,8%  Kernenergie
* 2,4%  Wasserkraft
* 1,4%  Andere: Geothermie, Photovoltaik, Windenergie, Wärme
!!Verteilung der weltweiten Energiequellen 2021 und 2022
(Nach [Statista|http://www.statista.de])

[{Image src='23-01-03-Energy-1.jpg' caption='Energievergleich nach Statista' alt='Energiequellen' width='900' height='461'}]
 


!!Ergänzung Februar 2022
Die deutsche Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoff BGR berichtet im Februar 2022 die Zahlen nach Ende 2020: ''Der Anteil der erneuerbaren Energie steigt. An der bestehenden Situation ändert das wenig, fossible Energiequellen sind nach wie vor dominant: 83% kommen aus Öl, Kohle, Gas...Trotz Ausbau "grüner Energien" stellt sich die Frage, wie die schwankenden Erneuerbaren den steigenden Strombedarf bei Wegfall der Kohle- udn Atomkraft abdecken soll.'' (Es wird auch stark auf die Notwendigkeit des Ausbaus der Wasserstoffenergie hingewiesen.)  

!Die Situation in Österreich ist auf Grund von Wasserkraftwerken und Biomasse anders:
(Nach [Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft: Erneuerbare Energie in Zahlen 2015|Erneuerbare-Energie-2015.pdf])\\


Der Anteil erneuerbarer Energie gemäß EU Richtlinie 2009/28/EG betrug in Osterreich im Jahr 2015 32,8 %. Der Anteil Erneuerbarer steigerte sich damit gegenüber dem Vorjahr 2014 um 0,1 Prozentpunkte. Zum Vergleich: der Anteil erneuerbarer Energie am Bruttoendenergieverbrauch der EU28 im Jahr 2014 betrug laut Eurostat (2016) 16,0 %.

Wasserkraft und Biomasse sind traditionell stark in Österreich: Sie leisteten die größten Beiträge am Gesamtaufkommen erneuerbarer Energie in Österreich im Jahr 2015: Die Wasserkraft mit 37,3 % und die feste Biomasse mit 29,2 %. Weitere große Beiträge stammen aus dem erneuerbaren Anteil in der Fernwärme mit 9,8 %, den Bereichen Biokraftstoffe mit 7,3 %, und den energetisch genutzten Laugen mit 6,1 %.


Die Beiträge der Sektoren Windkraft, Solarthermie, Umweltwarme, Biogas, Geothermie und Photovoltaik machen in Summe 10,3 % aus."


    
 

!!Überblick über Methoden zur Energieerzeugung
Die Energieerzeugung erfolgt im Wesentlichen durch eine von zehn Methoden:

!(a) Erzeugung von  elektrischer Energie 
Dies wird unter [Elektrizität|AEIOU/Elektrizität] getrennt behandelt. Man beachte aber, dass umweltfreundlich erzeugte elektrische Energie zur Erzeugung des Energieträgers Wasserstoff verwendet werden kann, siehe [Energiewende und Wasserstoffwirtschaft|AEIOU/Energiewende_und_Wasserstoffwirtschaft].


!(b) Durch die Wärme, die durch atomare Prozesse entsteht 
Wurde bereits oben behandelt bzw. siehe [Pro und Contra Atomenergie|Wissenssammlungen/Essays/Diskussionsforum/Atomkraft] (2022). 


!(c) Verwendung von Solarenergie  
Sie wird auf zwei Wegen verwendet. Einerseits über Photovoltaikelemente, die Sonnenlicht direkt in [Strom|Thema/Strom] umsetzen, und andererseits durch Bündelung der Sonnenstrahlen über einen Hohlspiegel, die damit z.B. Wasser zum Sieden bringen und eine [Turbine|Thema/Turbine] betreiben können, meist zur Stromerzeugung. Darum wird dies genauer unter [Elektrizität|AEIOU/Elektrizität] beschrieben.


!(d) Verwendung von Windenergie 
Dient meist auch zur Erzeugung von [Elektrizität|AEIOU/Elektrizität], wobei diese fallweise lokal zur Elektrolyse von Wasser, also zur Herstellung von Wasserstoff,  verwendet wird, wobei dieser, siehe [Motor|AEIOU/Motor], [Alternative Energie|AEIOU/Alternative_Energie] und [Energiewende und Wasserstoffwirtschaft|AEIOU/Energiewende_und_Wasserstoffwirtschaft] ,  als Kraftstoff (durch Verbrennung oder durch Brennstoffzellen) eingesetzt, oder unter Einbindung von CO%%sub 2/% zu einem methanolähnlichen [Treibstoff|Thema/Treibstoff] verarbeitet werden kann.


!(e) Verwendung der Erdwärme  
Wird in einigen wenigen Kraftwerken verwendet, aber nicht nur in Großanlagen, sondern in auch in kleinerem Umfang für die Klimatisierung von Häusern oder Treibhäusern (wobei, siehe weiterführende Literatur, zurzeit weniger als 2% des Weltenergiebedarfs durch Erwärme abgedeckt werden, obwohl die Erdkruste eine fast nie versiegende Quelle von Wärmeenergie sein könnte). Siehe dazu die Anmerkung zum Beitrag [Nachhaltiges Fracking|Wissenssammlungen/Essays/Ökologie/Nachhaltiges_Fracking] .


!(f) Verwendung von Abwärme 
Sie erlaubt die dramatische Erhöhung des Wirkungsgrades von Industrieeinrichtungen, bei denen Wärme als fast lästiges Nebenprodukt entsteht. Seit kurzer Zeit wird bei einigen Autoauspuffrohren die Wärmedifferenz über den Seebeck Effekt direkt in Strom verwandelt, der für die Klimatisierung des Autos ausreicht.

!(g) Erzeugung durch andere chemische Prozesse
Erzeugung durch chemische Prozesse, die Energie  (meist in Form von Wärme) freisetzen. Um Bedeutung zu erlangen, wäre hier ein substantieller Durchbruch nötig: Dass das "Löschen" von Kalk Wärme erzeugt, ist zwar ein Beispiel für einen solchen Effekt, der aber kaum genutzt wird.


!(h) Durch die Verwendung von Potenzialenergie ("potenzielle Energie") 
Dies wird im größten Stil bei Speicherkraftwerken verwendet, wo ja das Potenzial des hochliegenden Wasser zur Energieerzeugung ausgenutzt wird. In kleinerem Stil wird das Gewichtspotential (meist von Wasser) auch in kinetische Energie verwandelt, etwa zum Betrieb einer Standseilbahn (siehe Weiterführendes). Siehe dazu den ausführlichen Beitrag über [Energie durch Wasserkraft|AEIOU/Energie_aus_Wasserkraft].


!(i) Erzeugung von  Energie durch Verbrennen. 

[{Image src='pellets.jpg' caption='Pellets. Foto aus Pixabay' alt='pellets' width='300' class='image_left' height='200'}]Meist eines fossilen Brennstoffs wie Öl, Erdgas oder Kohle, wobei große Mengen von CO%%sub 2/% entstehen.

CO%%sub 2/% trägt nach heutiger Ansicht wesentlich zu der "globalen Erwärmung" bei und man sollte daher __entweder__ seine Erzeugung reduzieren (zumindestens so lange, bis man die Vernichtung oder Wiederverwendung von CO%%sub 2/% im Griff hat) __oder__ auf CCS (Carbon Capturing and Storage) Verfahren setzen. Zitat von der VGB Powertech: " Carbon  Capture  and  Storage  (CCS)  kann  bei  der  angestrebten  Begrenzung des Ausstoßes von Treibhausgasen aus Kraftwerken und der 
energieintensiven  Industrie  eine  zentrale  Rolle  einnehmen.  Eine  globale Analyse  der  IEA  aus  2013  zeigt,  dass  die  CCS-Technologie  bis  2050  8 Mrd. t CO%%sub 2/% / Jahr(kumuliert 120 Mrd. t) zur CO%%sub 2/% -Minderung beitragen kann. Die CCS- Technologie  ermöglicht  es,  den  wachsenden  Energiebedarf  und  den  steigenden  Verbrauch  fossiler  Energieträger  mit  den  Zielen  des  Klimaschutzes zu vereinen. 


Vor allem bei der Förderung von Erdöl (Enhanced Oil Recovery, EOR) – wird dem Einsatz von CO%%sub 2/%  eine hohe wirtschaftliche Bedeutung durch die Steigerung der Erdölförderung zugemessen. Weltweit gibt es laut der 2014 
Statistik  des  Global  CCS  Institute  (GCCSI)  60  CCS-Großprojekte  in unterschiedlichen Planungsphasen. Die US-Regierung fördert z.B. acht CCS-Demonstrationsprojekte mit ca. drei Milliarden US-Dollar, davon 
werden rund 2 Mrd. US-$ in EOR-Projekte investiert. Während in Nordamerika  CCS-Demonstrationsanlagen  für  Kraftwerke  und  andere Industrien bereits in Betrieb oder in Bau sind wurden in Europa noch keine abschließenden Investitionsentscheidungen getroffen."

Dieser eher optimistischen Einschätzung von CSS Techniken steht eine gewisse [Skepsis in Europa|https://de.wikipedia.org/wiki/CO2-Abscheidung_und_-Speicherung] gegenüber, die sich vor allem darauf bezieht, dass die langfristige Lagerung von CO%%sub 2/% über mehr als 50- 100 Jahre noch nicht abgesichert ist. Optimisten begegnen dem, dass es nicht um Lagerung für immer geht, sondern nur bis man z.B. durch Fusionskraftwerke saubere Energie in großen Mengen erzeugen kann, die man auch für die Verwertung von CO%%sub 2/% als Rohstoff einsetzen kann, siehe dazu den [Austria-Forum Beitrag über Kohlendioxid|Wissenssammlungen/Essays/Ökologie/Kohlenstoffdioxid-_Feind_oder_Freund].





!(j) Erzeugung von  Energie durch Verbrennen von Materialen, deren Herstellung CO%%sub 2/% benötigte, das nun zwar wieder frei wird, aber so der Gesamtvorgang insgesamt ungefähr CO%%sub 2/%  neutral ist, [Biogas|Thema/Bioenergie], [Biomasse|Thema/Bioenergie]. 

Man beachte, dass sowohl hierbei (c) als auch bei (b) die Verbrennung zur Erzeugung von Wärme verwendet werden kann, oder die explosive Verbrennung für den Antrieb von [Motoren|AEIOU/Motor].

!!Interessante Alternativen

Tatsächlich gibt es da gute Erfolge, die neben dem Hype für Windkraft und Fotovoltaik leider zu sehr untergehen, und zu wenig gefördert werden. Der einfachste Prozess ist das Verbrennen von Holz: Dabei wird Material verwendet, das bei seinem Wachstum über Photosynthese CO%%sub 2/% gebunden hat, das nun zwar wieder freigesetzt wird, aber von Neuaufforstungen wieder gebunden wird. Pelletheizungen, die leichter zu bedienen sind, gehören in diesen Bereich.

Algenfarmen, die viel CO%%sub 2/% binden und viele wertvolle  Produkte  sind, da besonders erwähnenswert und werden im [Beitrag über Kohlendioxid|Wissenssammlungen/Essays/Ökologie/Kohlenstoffdioxid-_Feind_oder_Freund] angesprochen.


Zitat aus [Wikipedia|https://en.wikipedia.org/wiki/Algaculture]: ''Commercial and industrial algae cultivation has numerous uses, including production of food ingredients such as omega-3 fatty acids or natural food colorants and dyes, food, fertilizer, bioplastics, chemical feedstock (raw material), pharmaceuticals, and algal fuel, and can also be used as a means of pollution control... Business, academia and governments are exploring the possibility of using algae to make gasoline, diesel and other fuels. Algae itself may be used as a biofuel, and additionally be used to create hydrogen.''

!!Energie aus Biomasse
Es ist fair, hier auch den [österreichischen Biomasseverband|http://www.biomasseverband.at] zum Wort kommen zu lassen: ''Die Bedeutung der Bioenergie ist in Österreich in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Sie ist mit einem Anteil von 58 Prozent der wichtigste erneuerbare Energieträger. Der Anteil der Bioenergie am gesamten Energieverbrauch konnte zwischen den Jahren 1990 und 2013 von neun auf 17 Prozent gesteigert werden, und dies ... war nur möglich, weil der Biomasseeinsatz seit dem Jahr 1970 absolut um mehr als das 5-fache ausgebaut werden konnte.'' Es ist wohl allgemein bekannt, dass der Dieselkraftstoff in Österreich inzwischen aus 15% Biodiesel besteht. (Darum gibt es den besonders teuren Superdiesel, der diese Beimengung nicht enthält.)

!! Transformation von Energieformen
Es ist faszinierend, dass wir von jeder Energieform in jede andere  Energieform (mit Verlusten) transformieren können, aber kaum eine Energieform als solche speichern können:

Wir können Licht erzeugen, aber nicht speichern.

Wir können kinetische Energie erzeugen (etwa ein Schwungrad in Bewegung setzen) aber die kinetische Energie geht uns durch Reibung verloren.

Wir können elektrischen Strom erzeugen, aber Batterien und Akkus  sind noch immer unbefriedigend. 

Was können wir wirklich an Energie speichern?

Wirklich effizient nur chemische Energie. 1000 l Treibstoff bleiben 1000 Liter Treibsoff über eine sehr lange Zeit!

Wir können Potentialenergie (meist in Form von Wasser) speichern. Speicherkraftwerke sind da ein gutes Beispiel.

Bis vor kurzem konnten wir auch Wärme nicht gut speichern: Der Tee in der Thermoskanne war nach einem Tag nur noch lauwarm. Nun scheint aber  in der Wärmespeicherung ein erster Durchbruch gelungen zu sein: Feuchtet man Zeolithstückchen an und trocknet sie, dann wird die Trockenwärme in den Zeolithstückchen so lange gespeichert, bis eine Befeuchtung sie wieder frei gibt.

Um den Umfang dieses Beitrags nicht zu stark zu vergrößern, werden einige weitere Aspekte der Speicherung von Energie in einem eigene Beitrag [Energiespeicherung|AEIOU/Energiespeicherung] behandelt. 



!Weiterführendes
> [Seit November2022: Tagesaktuelle Daten zur Energiesituation in Österreich|Wissenssammlungen/Essays/Energie]
> [Wieviel Zeit bleibt uns für die Dekarbonisierung?|AEIOU/Dekarbonisierung]
> [Pro und Contra Atomkraft|Wissenssammlungen/Essays/Diskussionsforum/Atomkraft]
> [Wiener Zeitung: Gewässer, die Verlierer des Pariser Klimaabkommens|Wissenssammlungen/Essays/Ökologie/Gewässer_Pariser_Klimaabkommen] (Essay)
> [Energie|Thema/Energie] (Thema)
> [Energiespeicherung|AEIOU/Energiespeicherung] (AEIOU)
> [Elektrizität|AEIOU/Elektrizität] (AEIOU)
> [Energie aus Wasserkraft|AEIOU/Energie_aus_Wasserkraft] (AEIOU)
> [Fracking|AEIOU/Fracking] (AEIOU)
> [{WebBookPlugin text='Erdwärme' src='web-books/futurescience00en2015iicm/000001' mode='icon'}]
> [SFG-Bericht: Strom aus Abwasser|Wissenssammlungen/Essays/Berichte_von_Unternehmen/Strom_aus_Abwasser]
> [Standseilbahnen wurden früher mit dem Gewicht von Wasser betrieben|Geography/Europe/Switzerland/Special_Information/Iseltwald] (Geography)
> [Energiewende und Wasserstoffwirtschaft|AEIOU/Energiewende_und_Wasserstoffwirtschaft] (AEIOU)
> [Neues System für flächendeckende Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff|Wissenssammlungen/Neues_aus_der_Wissenschaft/Neues_System_für_flächendeckende_Verfügbarkeit_von_grünem_Wasserstoff_(TU_Graz)] (Pressemeldung, TU Graz)

!Web-Links
* [Pros und Cons zu Energieerzeugungsmethoden|http://alternativeenergy.procon.org/view.resource.php?resourceID=001792]
* [Norwegens Speicherseen- Batterien für Europa?|https://deutscherarbeitgeberverband.de/aktuelles/2016/2016_12_12_dav_aktuelles_energie-kolumne.html]
* [Niedriger Strompreis-Fluch oder Segen?|https://deutscherarbeitgeberverband.de/aktuelles/2017/2017_01_09_dav_aktuelles_energie-kolumne.html]




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