Jedes Jahr verbrauchen wir auf der Erde mehr als 24 PWh Strom: 24 000 000 000 000 000 Wh/Jahr, also die Energie, die eine Billion 24-W-Energiesparlampen eine Stunde lang verbrauchen würden. Um dies zu verstehen, ist es so, als ob jeder der siebeneinhalb Milliarden Menschen, die auf der Erde leben, das ganze Jahr über Tag und Nacht 15 Glühbirnen mit 24 W am Brennen hält, zwei Drittel aus fossilen Brennstoffen, 10.7 % aus Atomkraft und 23.9 % aus erneuerbaren Quellen. Auch wenn der Weltdurchschnitt wenig aussagt, reichen sie von Frankreich, das zu 75 % aus Atomkraftwerken stammt, über China, das zu 78 % auf Kohle angewiesen ist, bis zu Norwegen, das 98 % seines Stroms aus fallendem Wasser bezieht.
Lassen Sie uns jedoch auf die Details der drei Quellen eingehen, die zur Stromerzeugung verwendet werden:
– Unter den erneuerbaren Quellen machen heute Wasserkraftturbinen (16,6 %) den Löwenanteil aus. Gefolgt von Wind (3,7 %) und Biokraftstoffen (2,0 %, insbesondere der ersten Generation). Am Ende kommt Solar-Photovoltaik mit 1,2 %, während konzentrierte Solarthermie (CSP), Geothermie, Gezeiten- und Wellenenergie alle innerhalb der verbleibenden 0,4 % der insgesamt 23,9 % erneuerbarer Energien liegen. Wir müssen noch in die Forschung investieren, damit die technologisch fortschrittlichsten Quellen (Photovoltaik, Biokraftstoff aus Abfall, Gezeiten, Wind …) die weniger effizienten Quellen ersetzen, die wir seit Hunderten von Jahren nutzen.
– Für die Kernenergie wird ein Downsizing erwartet, hauptsächlich aus politischen Gründen und nicht aus schwerwiegenden technischen Gründen im Zusammenhang mit der Anlagensicherheit oder dem Umweltschutz (es handelt sich praktisch um eine fossile Quelle, aber sie gehört zu den umweltärmsten unter diesen). verfügbar).
– Um den wachsenden Strombedarf heute und in naher Zukunft zu decken, können wir daher weitgehend nur auf fossile Brennstoffe zurückgreifen. Derzeit stammen 40,8 %, 21,6 % bzw. 4,3 % der Stromerzeugung aus Kohle, Gas und Öl. Um auf das vorherige Beispiel zurückzukommen: Vier von zehn Glühbirnen werden mit Kohle betrieben, zwei mit Gas, die Hälfte leuchtet durch brennendes Öl, eine nutzt Atomspaltung, zwei laufen mit Wasser, während die letzte Hälfte der Glühbirne mit einer Mischung aus allen anderen betrieben wird erneuerbare Ressourcen.
Grundsätzlich werden 66,7 % des weltweit produzierten Stroms (entspricht 15,9 PWh) aus fossilen Brennstoffen (Kohle, Gas, Öl) gewonnen. Diese Energieträger in fester, flüssiger oder gasförmiger Form werden verbrannt und in Wärme umgewandelt. Dadurch wird Wasser verdampft, wodurch Hochdruckdampf entsteht, der eine Turbine in Bewegung setzt, die wiederum mit einem Generator verbunden ist, der Strom erzeugt. Diese Umwandlung der im Brennstoff gespeicherten chemischen Bindungsenergie in thermische Energie, dann in mechanische Energie und schließlich in elektrische Energie hat bei modernsten Anlagen einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 40 %. Das bedeutet, dass 60 % (oder mehr) der enthaltenen Energie hauptsächlich als Wärme an die Umwelt verloren gehen. Die besten Systeme versuchen, einen Teil dieser Wärme wiederzuverwenden, um die eingehenden Ströme vorzuwärmen oder umliegende Systeme oder Häuser zu heizen. Während Kohle- und Heizölkraftwerke einen Ertrag von etwa 40 % aufweisen, hat die technologische Entwicklung dazu geführt, dass GuD-Gaskraftwerke einen Ertrag von bis zu 55 % erreichen können.
Eine weitere wichtige Sache zu wissen ist, dass fossile Brennstoffe keine reinen Substanzen sind, sondern variable Mengen anderer Elemente und Verbindungen enthalten, die bei der Verbrennung in Staub, Rauch oder Gase umgewandelt werden. Der Verbrennungsprozess selbst kann giftige Verbindungen erzeugen. Kohle ist ein besonders schmutziger Brennstoff im Vergleich zu den anderen, die bereits gefördert werden. Die Verschmutzung durch Öl- und Gasexploration, Bohrungen und Gewinnung hat weit weniger Auswirkungen auf die Umwelt als der Tagebau oder Untertagebau, der zur Gewinnung von Kohle erforderlich ist. Darüber hinaus ist die Gesundheit von Bergbauarbeitern sowohl tief im Inneren als auch in der Nähe der Mine viel stärker gefährdet als die von Öl- und Gasbohrlochtechnikern.
Darüber hinaus verbrennen alle fossilen Brennstoffe, indem sie Kohlenstoff oxidieren und Kohlendioxid erzeugen. Während die verschiedenen Kohleformen zwischen 350 und über 400 Gramm CO2 pro kWh erzeugen, entstehen beim Heizöl Emissionen zwischen 240 und 260 g/kWh und beim Erdgas schließlich nur noch 200 g/kWh. Letzteres ist hauptsächlich für den Treibhauseffekt und die Erderwärmung verantwortlich. Der wesentliche Vorteil der Nutzung von Gas anstelle von Kohle zur Stromerzeugung liegt genau hier: Während die in Kohle enthaltene chemische Energie in der chemischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung steckt, ist sie in Gas in der Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung gespeichert. Um die vor Millionen von Jahren in diesen Brennstoffen eingeschlossene Energie freizusetzen, müssen sowohl Kohlenstoff, der CO2 erzeugt, als auch Wasserstoff, der Wasserdampf H2O erzeugt, vollständig oxidiert werden. Aus diesem Grund entsteht bei gleicher freigesetzter Energiemenge bei der vollständigen Verbrennung von Erdgas etwa die Hälfte des CO2 im Vergleich zur Verbrennung von Kohle. Auf diese Weise könnte der Ersatz von kohlebefeuerten thermoelektrischen Kraftwerken durch gasbefeuerte etwa die Hälfte des in die Atmosphäre emittierten Kohlendioxids einsparen, mit klaren Vorteilen für die globale Erwärmung.
Es ist auch nicht einfach, die durchschnittlichen Stromkosten aus verschiedenen Quellen zu vergleichen. Neben den variablen Rohstoffkosten müssen die Bau- und Betriebskosten von mehr oder weniger fortschrittlichen, mehr oder weniger effizienten und mehr oder weniger umweltbelastenden Anlagen berücksichtigt werden. Eine Studie des Fraunhofer ISE zeigt, dass in Deutschland die Kosten für eine MWh Strom zwischen 63-80 Euro für Kohle und 75-98 Euro für GuD-Anlagen liegen. In den Vereinigten Staaten berechnet die EIA 95 $/MWh für Kohle und 75 $/MWh für Gas. Wenn die Anlagen jedoch mit Systemen zur Kohlendioxidabscheidung und -speicherung ausgestattet sind, steigen die Kosten auf 144 USD bzw. 100 USD/MWh. Je weniger wir über die Reinigung von Kraftstoffen und die Reduzierung von Abgasen nachdenken – und je umweltschädlicher die Anlagen daher sind – desto weniger kosten sie natürlich. Aus diesem Grund bevorzugen weniger entwickelte Länder, die sich der Risiken der globalen Erwärmung weniger bewusst sind, eher skrupellos gebaute Kohlekraftwerke. Die Folgen waren beispielsweise für die chinesische Regierung offensichtlich, als Peking im x-ten Winter in Folge von einer Smogdecke heimgesucht wurde, die es unmöglich machte, auf wenige Meter zu sehen, und die Flughäfen unbrauchbar machte. Das chinesische Zentrum für Prävention und Kontrolle von PM10 hat im British Medical Journal eine Schätzung von 1,2 Millionen Todesfällen durch Feinstaub in nur einem Jahr veröffentlicht.
Fazit: Kohle ist ein schmutziger Brennstoff. Schmutzig, wenn Sie es extrahieren, schmutzig, wenn Sie es verbrennen, und schmutzig, wenn Sie mit dem Staub fertig werden müssen, den es erzeugt. Sein einziger Vorteil ist, dass es weniger kostet. Was also tun? Da es nicht direkt durch grüne Energiequellen ersetzt werden kann, muss einerseits noch mehr in die Erforschung und Entwicklung erneuerbarer Energiequellen investiert werden, andererseits muss Gas als „Brücken“-Quelle zu einer kohlenstoffarmen Energie genutzt werden Zukunft. Als? So wäre ein schrittweiser Ersatz von Kohlekraftwerken durch Gaskraftwerke ein entscheidender Vorteil im Prozess der Dekarbonisierung und des Umweltschutzes, den das bereits von 195 Staaten ratifizierte Pariser Klimaschutzabkommen vorsieht. Nicht nur. Auch in Zukunft können moderne gasbefeuerte Anlagen in Kombination mit erneuerbaren Energien eingesetzt werden, um die saisonalen und tagesaktuellen Schwankungen des Energiebedarfs mit der für erneuerbare Energien charakteristischen Diskontinuität der Energieerzeugung auszugleichen.
Von Website Ein Tag.
