Energie wird von uns in vielfältiger Weise genutzt: Für die Beleuchtung und das Heizen unserer Wohnungen, den Transport von Personen und Dingen oder auch die Produktion von Gütern. Energie ist eigentlich »allgegenwärtig«, ohne dass sie uns in der Regel auffällt. Dabei sind zahlreiche Erscheinungsformen von Energie im Alltag anzutreffen: Die Wärme des Feuers, das Licht der Sonne, die Bewegung des Windes. »Energie« kann man selbst aber nicht sehen, hören, schmecken, riechen oder fühlen. Wenn wir einen Blitz sehen oder beim Sport schwitzen, dann erleben wir Energie.
Strom »arbeitet« und macht zum Beispiel Wasser warm. Berechnet man dabei die Zeit mit, die der Strom dafür braucht, dann spricht man von »Leistung«. Ein Gerät, das nicht stundenlang herumköchelt, sondern sehr schnell warmes Wasser liefert, bringt eine große Leistung. Watt ist die Einheit, in der diese Leistung gemessen wird. Die vom Elektrizitätswerk gelieferte Energie (Strom) muss bezahlt werden. Der Stromzähler zeigt an, wie viel Leistung (Watt) verbraucht worden ist und wie lange die elektrischen Geräte in Betrieb waren (h ist die Abkürzung für das englische Wort »hour« = Stunde). Meistens wird in kWh gerechnet. Das heißt Kilowattstunde und entspricht 1000 Wattstunden.
Die Kilowattstunde (kWh) ist die am häufigsten verwendete
Einheit für Energie.
1 Kilowattstunde (kWh) = 1.000 Wattstunden
1 Megawattstunde (MWh) = 1 Million Wattstunden
1 Gigawattstunde (GWh) = 1 Milliarde Wattstunden
1 J (Joule) pro Sekunde (J/s) = 1 W (Watt) = 0,2388 cal (Kalorien)
1 kWh (Kilowattstunde) = 3,600.000 J = 3,6 MJ (Megajoule)
Energie alleine gibt es nicht, da es ja so etwas wie eine Fähigkeit ist. Es muss daher immer etwas geben, das diese Fähigkeit besitzt: zum Beispiel die Kraft des Windes oder das Erdöl. Diese Dinge werden auch Energieträger genannt. Die Energieträger werden in zwei große Gruppen eingeteilt: erneuerbare Energieträger und nicht erneuerbare Energieträger.
Nicht erneuerbare Energieträger sind solche, die man nur einmal verwenden kann und von denen es nur eine begrenzte Menge gibt. Es wird davon ausgegangen, dass in den nächsten 30 bis 200 Jahren alle bekannten nicht erneuerbaren Energieträger aufgebraucht sein oder die dann noch vorhandenen nur mehr schwer nutzbar gemacht werden können. Der zweite, noch viel schwerwiegendere Nachteil ist, dass alle nicht erneuerbaren Energieträger bei ihrer Verwendung klimaschädliche Abgase wie CO2 abgeben, ohne dass die Umwelt diese Abgase ausreichend verarbeiten kann. Die Verbrennung fossiler Energieträger ist deshalb auch hauptverantwortlich für den Treibhauseffekt.
Als »fossil« bezeichnet man alles, das aus der Urzeit der Erde stammt. Rohstoffe wie Kohle, Erdöl, Erdgas sind vor Millionen von Jahren entstanden.
Damit ist klar, was die wenigsten wissen: Auch Erdöl, Erdgas und Kohle sind eigentlich auf die Kraft der Sonne zurückzuführen. Ohne die Sonne gäbe es keine Pflanzen oder Lebewesen, welche das Ausgangsmaterial aller fossilen Energieträger waren.
Energie wird auch in Atomkraftwerken erzeugt. Durch die Spaltung von Schwermetallen, wie z.B. Plutonium und Uran wird eine riesige Energiemenge freigesetzt, die in Strom umgewandelt werden kann. Leider ist das Ganze durch die dabei entstehende radioaktive Strahlung sehr gefährlich. Außerdem entsteht durch diese Art der Stromerzeugung radioaktiv strahlender Atommüll. Dieser ist für den Menschen so schädlich, dass er an einem ganz sicheren Ort tausende Jahre lang gelagert werden muss. Und wie man diesen Atommüll sicher verschließen kann, weiß niemand. Es gibt Leute, die sagen, dass die Energie aus Atomkraftwerken im Vergleich zu den fossilen Energieträgern nur geringe CO2-Mengen freisetzt; und deswegen »klimafreundlich« sei. Das stimmt zum Teil. Aber ein weiterer Ausbau der Atomkraft bedeutet, das eine Risiko durch ein anderes und sehr großes zu ersetzen!
Um das Klima wirkungsvoll zu schützen, ist es nötig, Kohle, Erdgas und Erdöl durch Erneuerbare (=regenerative) Energieträger zu ersetzen - das sind zum Beispiel Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und Biomasse. Erneuerbare Energieträger entstehen immer wieder neu. Sie sind sozusagen immer vorhanden und gehen nicht aus. Die Natur hält alles bereit, was man zur umweltfreundlichen Energiegewinnung braucht. Man muss es nur nutzen.
Sonnenenergie. Die Sonne liefert täglich zigtausendmal mehr Energie, als man brauchen würde, um die ganze Welt zu versorgen. Sie macht keinen Dreck, ist ungefährlich und hält sich auch noch ein paar Milliarden Jahre. Das Beste dabei: Sie lässt sich an zapfen. Sonnenlicht kann durch Photovoltaik-Anlagen direkt in Strom umgewandelt werden. Auch Sonnenwärme kann direkt genutzt werden: Solarkollektoren fangen Sonnenwärme ein und erhitzen Wasser. Das kann zum Heizen und Duschen verwendet werden.
Windenergie. Durch die Einstrahlung der Sonne erwärmen sich die Luftschichten und die Luft beginnt sich zu bewegen - Wind kommt auf. Diese Luftströmungen können über Windkraftanlagen in elektrische Energie umgewandelt werden.
Biogas. Um Biogas zu gewinnen, wird Mist oder Gülle einige Tage in einem großen luftdichten Tank vergoren. Bakterien erzeugen dann aus dem Mist oder der Gülle Methangas und Dünger. Genauso wie in einem Automotor Treibstoff, so wird in anderen Motoren Methangas verbrannt. Diese Motoren treiben kein Fahrzeug an, sondern produzieren Strom und Wärme. Der entstandene Dünger kann von den Bauern als natürlicher Dünger auf die Felder gebracht werden.
Biomasse. Dazu zählen zum Beispiel Holz, Stroh und Biogas. Genauso wie die fossilen Energieträger (Kohle, Öl und Erdgas) können sie durch Verbrennen in elektrischen Strom umgewandelt werden.
Wasserkraft. Wenn man von riesigen Staudammprojekten einmal absieht, dann gehört die Wasserkraft zu den Möglichkeiten, umweltfreundlich Strom zu erzeugen. In einem Wasserkraftwerk treibt das fließende Wasser eine Turbine an. Diese Turbine dreht einen Generator, der Strom erzeugt. Je schneller das Wasser fließt, umso schneller dreht sich auch die Turbine und umso mehr Strom wird erzeugt. Von allen umweltfreundlichen Energieformen wird Wasserkraft in Österreich zurzeit am meisten genutzt.
Geothermie bezeichnet die Nutzung der Wärme, die aus dem Erdinnern an die Ober fläche dringt. Je tiefer man von der Erdoberfläche in das Innere unseres Planeten vordringt, umso wärmer wird es. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur im oberen Bereich der Erdkruste pro 100 Meter um etwa 3°C zu. Beim Mittelpunkt der Erde hat es ca. 4000 - 5000°C. An einigen Stellen kommt die Erdwärme an die Oberfläche, wie etwa bei heißen Quellen oder Geysiren. Bei der Geothermie werden durch die Erdwärme erhitztes Wasser oder Dampf in Rohren an die Erdoberfläche befördert und zum Beispiel in eine Wohnanlage oder ein Haus transportiert, um dort zu heizen. In manchen Geothermie-Anlagen wird Wasser erst in die Tiefe gepumpt, um es dann dort aufzuheizen.
Das Leben auf der Erde wäre ohne Sonnenenergie undenkbar. Viele wichtige Prozesse auf der Erdoberfläche, wie das Klima und das Leben selbst, werden durch die Strahlungsenergie der Sonne angetrieben. So stammen etwa 99 Prozent des gesamten Energiebeitrags zum Erdklima von der Sonne – der winzige Rest stammt von der Erdwärme. Sogar die Gezeiten gehen zu einem Drittel auf die Schwerkraft der Sonne zurück. Das theoretische Potential an Sonnenenergie ist enorm und nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich. Mit dem Sonnenlicht strahlt 11.000-mal mehr Energie auf die Erde als die Menschheit weltweit verbraucht.
Die Sonne ist rund 150 Millionen Kilometer entfernt. Würde ein Auto mit 120 km/h zur Sonne fahren können, dann käme es nach 143 Jahren dort an. Ein großes Flugzeug wie die BOEING 747 ist zwar um einiges schneller, bräuchte aber immer noch 18 Jahre, wenn es zur Sonne fliegen würde.
Pro Quadratmeter stehen in Österreich durchschnittlich rund 1.100 Kilowattstunden an Sonneneinstrahlung pro Jahr zur Verfügung. In südlichen Ländern, wo es weniger Wolken gibt und die Sonne öfter scheint, ist es mehr. Ein Drei-Personenhaushalt besitzt übrigens einen durchschnittlichen Stromverbrauch von 3.500 Kilowattstunden im Jahr. Würde es gelingen, die gesamte Solarenergie eines Quadratmeters Erdoberfläche in elektrische Energie umzuwandeln, dann könnte man damit zwei Lampen mit 60 Watt Glühbirnen ein ganzes Jahr lang Tag und Nacht leuchten lassen.
Nebenstehende Grafik zeigt die jahreszeitliche Verteilung der Sonnenstrahlung in Österreich. In Österreich steht über die Sonneneinstrahlung zwischen 250- bis 300mal mehr Energie zur Verfügung, als wir jährlich benötigen. (Grafik: Österreichisches Ökologie-Institut)
Solaranlagen nutzen die Energie der Sonne, die Solarenergie. Das kann auf verschiedene Art geschehen: In Solarkollektoren wird die Sonneneinstrahlung gesammelt und in Wärme umgewandelt; in Solarzellen, auch Photovoltaikzellen genannt, wird damit Strom erzeugt.
Die größte Solaranlage in Mitteleuropa steht in Graz. Auf rund 3.560 Quadratmetern des Hallendaches des Abfallentsorgers AEVG wurden Kollektoren installiert, die jährlich 1.600 MWh Ertrag in das Fernwärmenetz einspeisen. Damit werden Wohnungen und Häuser umweltfreundlich geheizt.
Luft besteht zu 78 Prozent aus Stickstoff (N2), knapp 21 Prozent Sauerstoff (O2) und einem geringen Anteil an Argon (Ar), Kohlendioxid (CO2) und zahlreichen anderen Spurenelementen. Sauerstoff benötigen wir (genauso wie alle Tiere und Pflanzen) zum Atmen. Saubere Luft ist deshalb für alle Lebewesen von extrem wichtiger Bedeutung.
Wind ist Luft, die sich bewegt. Durch die Sonneneinstrahlung entstehen unterschiedliche Temperaturen. Dadurch kommt es zu Luftbewegungen. Die Sonne strahlt auf die Erde ein und erwärmt verschiedene Stellen unterschiedlich. Je wärmer die Luft wird, desto leichter ist sie und steigt sie auf (Beispiel: Heißluftballon). Aufsteigende warme Luft zieht seitlich kältere Luft an. Dadurch bewegt sich die Luft entlang der Erdoberfläche, was wir als Wind wahrnehmen. Der Wind weht also immer von kühleren Orten zu wärmeren.
Eine Windkraftanlage wandelt kinetische Energie (= Energie aus Bewegung) in elektrische Energie um. Das funktioniert genauso wie der Dynamo beim Fahrradlicht: Ein Magnet dreht sich in einer Spule aus Kabeln und erzeugt dabei Strom. Die Radlampe leuchtet. Eine Windkraftanlage kann man sich als überdimensionalen Dynamo vorstellen, wo der Wind einen Magneten rotieren lässt und so Strom erzeugt. Eine Windkraftanlage besteht aus dem Rotorturm (rund 100 Meter hoch), den Rotorblättern (bis zu 40 Meter lang), der Gondel mit dem Getriebe und dem Generator, wo der Magnet und die Kabelspule sitzt. Zusätzlich dazu ist noch einiges an Steuerungs- und Regelungstechnik enthalten, die das große Windrad überwacht und steuert.
Die meisten Windräder der Welt stehen im Moment in Deutschland. In Österreich wäre die Windsituation sogar so gut, dass 2,8 Millionen Haushalte mit Windstrom versorgt werden könnten. Mit einer Leistung von 1,5 Megawatt (MW) erzeugt eine moderne Windkraftanlage im Jahr rund 4 Millionen kWh Strom. Dies reicht aus, um 1.500 Haushalte mit Energie zu versorgen. Insgesamt wird in Österreich in über 600 Windenergieanlagen Strom für rund 560.000 Haushalte erzeugt.
Windkraftanlagen verursachen keine Emissionen, können aber die Umwelt negativ beeinflussen. Bedenken gegenüber einer großtechnischen Einführung der Windenergie bestehen wegen:
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