Fossiler Brennstoff

Fossile Energie wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, die wie Braunkohle, Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind.

Diese fossilen Energieträger basieren auf dem Kohlenstoffkreislauf und ermöglichen damit (Sonnen)energie vergangener Zeiten zu speichern und heute zu verwerten. Nach internationalen Schätzungen^[1] werden 2030 etwa 90 % des weltweiten Energiebedarfs aus fossilen Quellen gedeckt werden (im Jahr 2005 waren es 81 %^[2]).

Biomasse wird hingegen aus Holz und weiteren neuzeitlichen organischen Abfällen und Überresten gewonnen. Die technische Erschließung von fossilen Brennstoffen im 18. und 19. Jahrhundert schuf die Voraussetzungen für die Industrielle Revolution.

Die aufgeführten fossilen Brennstoffe basieren auf organischen Kohlenstoff-Verbindungen. Sie sind dem Weltklimarat zufolge wichtige Mitverursacher der globalen Erwärmung.^[3] Bei der Verbrennung mit Sauerstoff wird Energie in Form von Wärme und Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Je nach Zusammensetzung und Reinheit des fossilen Brennstoffes resultieren auch andere chemische Verbindungen wie Stickstoffoxide und Ruß sowie unterschiedlich feine Stäube.

Vorräte

Die in der Erde lagernden Vorräte an fossilen Brennstoffen (Fossile Energieträger), die nachgewiesen, sicher verfügbar und mit heutiger Technik wirtschaftlich gewinnbar sind, bezeichnet man als Energiereserven. Gleichbleibenden Energiebedarf und gleichbleibende Nutzung unterstellt, reichen die derzeit bekannten Welt-Energiereserven an Erdöl und Erdgas 43 bzw. 66 Jahre und an Kohle circa 170 Jahre.

Energieressourcen: Neben den Energiereserven gibt es nachgewiesene und vermutete Vorräte von Energieträgern (so genannte Energieressourcen), die jedoch derzeit aus technischen und/oder wirtschaftlichen Gründen noch nicht gewinnbar sind.

Die Reserven der fossilen Brennstoffe reichen wohl maximal noch etwa 200 Jahre. Beim Erdöl war die statische Reichweite 1919 nur noch etwa 20 Jahre und ist seither auf immer etwa 35-40 Jahre gestiegen, da neue Vorkommen und verbesserte Abbaumaßnahmen hinzukamen.

Ein wichtiger Faktor ist neben der Reichweite der Zeitpunkt, an dem die Förderung nicht mehr gesteigert werden kann, sondern zurückzugehen beginnt. Da sich dadurch das Verhältnis von Angebot und Nachfrage verändert, kann dies stark steigende Preise zur Folge haben (Globales Ölfördermaximum).

Die Versorgungslücke muss entsprechend gedeckt werden, durch geringeren Verbrauch und Alternativen, etwa Erneuerbare Energien oder die Kernenergie.

Erdöl und Erdgas

Abgestorbene Kleinstlebewesen wurden auf dem Meeresgrund in einer Schlammschicht luftdicht eingeschlossen und von anderen Erdschichten überlagert, so dass im Laufe der Zeit (von etwa 500 Millionen Jahren) eine isolierte Schicht entstand.

Erdöl ist ein in der Erdkruste eingelagertes, hauptsächlich aus langkettigen Kohlenwasserstoffen bestehendes homogenes und lipophiles Stoffgemisch.

Das eventuell noch vorhandene Meerwasser verdunstet oder wird vom Sediment aufgenommen, während sich weitere Schichten ablagern. Da Kohlenwasserstoffe leichter sind als aufgelagerte Erd- und Gesteinsschichten, steigen sie darin hoch und sammeln sich unter undurchlässigen Erdschichten, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Methan) in der Regel als Erdgas über dem flüssigen Erdöl eingeschlossen sind.

Rohes Erdöl (Rohöl) stellt mit mehr als 17.000 Bestandteilen eine der komplexesten Mischungen an organischen Stoffen dar, die natürlicherweise auf der Erde vorkommen.

Kohle und Torf

Kohle (von altgerm. kolo = „Kohle“) ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes biogenes Sedimentgestein, das zu mehr als 50 Prozent des Gewichtes und mehr als 70 Prozent seines Volumens aus Kohlenstoff besteht. Steinkohle wird wie Erdöl auch "Schwarzes Gold" genannt. Kohle ist eine Energiequelle und wird vom Menschen als fossiler Brennstoff verwendet. Sie entsteht aus pflanzlichen Überresten, die unter Luftabschluss – z.B. am Grund von Sümpfen und Mooren - nicht verrotten können und später extremem Druck und Hitze ausgesetzt sind.

Als hochwertigste Kohle gilt die Steinkohle, da diese sehr dicht und rein ist, das heißt, sehr wenig Fremdstoffe enthält. Der Brennwert der Steinkohle ist dementsprechend groß. Etwas minderwertiger ist die Braunkohle, die schwächer verdichtet ist und einen größeren Schwefelanteil enthält; ihr Brennwert ist deutlich geringer.

Faktoren der Verfügbarkeit fossiler Energiereserven

• Größe der Energiereserve
• Effektivität bei der Nutzbarkeit der Energie
• Umfang des Verbrauchs
• Ausweichen auf regenerative Ressourcen

Der Gegenbegriff zu fossiler Energie ist Erneuerbare Energie, sich laufend erneuernden energetischen Prozessen entnommen wird. Hierzu gehören die Nutzung der Windenergie, der Sonneneinstrahlung (Sonnenkollektoren und Solarzellen), der Gewässerströmungen oder die Nutzung von Biomasse. Gezeiten und Erdwärme werden ebenfalls unter der Rubrik geführt.

Vor- und Nachteile fossiler Brennstoffe

Braunkohle

Vorteile:

• Aufgrund ihrer Lage dicht unter der Erdoberfläche lässt sie sich leicht und billig abbauen.

Nachteile:

• Da sie einen sehr hohen Schwefelgehalt hat, lässt sie sich nicht so sauber verbrennen und trägt dadurch erheblich zur Umweltverschmutzung bei.
• Der Kohlenabbau im Tagebau greift tief in das Leben der Bewohner dieses Gebietes ein. Die Kohleflöze dehnen sich über viele Quadratkilometer aus, wo Dörfer, Straßen und Höfe liegen. Sie müssen dem langsam vorrückenden Tagebau weichen.
• Wegen ihrer bröseligen Beschaffenheit sowie des hohen Wassergehalts, wie auch auf Grund des immer ungünstiger werdenden Verhältnisses von Abraum zu Braunkohle fallen die Transportkosten immer stärker ins Gewicht, so dass rohe Braunkohle nur in ortsnahen Kraftwerken verfeuert wird.
• Braunkohle hat einen bedeutend niedrigeren Brennwert als Steinkohle

Erdöl

Vorteile:

• Öl liefert uns eine Anzahl unterschiedlicher Kraftstoffe, von denen jeder für die moderne Zivilisation von Bedeutung ist.
• Öl ist im Vergleich zur Kohle ein besserer und wirkungsvollerer Brennstoff, da es bei höheren Temperaturen verbrennt. Man braucht weniger Öl als Kohle, um dieselbe Hitze zu erzeugen.
• Öl ist außerdem ein bequemerer Brennstoff als Kohle. Da wegen des höheren Wirkungsgrades des Öls geringere Mengen gebraucht werden, muss auch weniger Öl transportiert werden.
• Zudem verursacht Öl eine geringere Luftverschmutzung als Kohle, da es sauberer verbrennt.

Nachteile:

• Die Erdölvorräte unserer Erde sind begrenzt und sie können nicht erneuert werden. Sie werden also in absehbarer Zeit erschöpft sein.
• Die Erdölförderländer sind enorm reich und mächtig geworden; sie können die Preise bestimmen und die Fördermengen festlegen. Auf diese Weise üben sie einen großen Einfluss auf Wirtschaft und Politik aus.
• Es sind sehr umfangreiche und kostspielige Untersuchungen notwendig, um neue Ölquellen aufzuspüren. Selbst auf Ölfeldern, auf denen bereits gebohrt wird, können sich vier von fünf Bohrlöchern als trocken erweisen.
• Verwerfungen und Schichten aus nichtbohrbarem Gestein verursachen weit schwierigere Probleme als die Tiefe.
• Umweltbelastungen: Es kommt immer wieder zu Öltankerunfällen, bei denen Tausende von Tonnen Öl ins Meer fließen. Auch Raffinerien verursachen große Probleme. Durch die Entschwefelung des Öls gelangt gefährliches Schwefeldioxid in die Atmosphäre. Zudem werden Flüsse und Seen von den Abwässern der Raffinerien geschädigt.

Erdgas

Vorteile

• Gas wird immer mehr Kohle und Erdöl vorgezogen, weil es einen hohen Wirkungsgrad hat, ohne Rückstände verbrennt und jederzeit an- und ausgestellt werden kann. Es gilt als relativ umweltfreundlicher und rußfreier Brennstoff. Es kann für viele Zwecke eingesetzt werden und ist ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung vieler Produkte.

Nachteile

• Bevor Gas transportiert werden kann, muss sein Volumen durch Kompression und Kühlung reduziert werden.
• Es besteht die Gefahr der Gasexplosion

Quellen

1. ↑ Jahresbericht Steinkohle 2007, S. 50f.
2. ↑ Internationale Energieagentur: Key World Energy Statistics 2007, S. 6
3. ↑ Intergovernmental Panel on Climate Change (2007): IPCC Fourth Assessment Report - Working Group I Report on "The Physical Science Basis"

Siehe auch

• Brennstoff
• Kraftstoff
• Energieversorgung
• Ölkrise