Wasserstoff und Brennstoffzellen. Sven Geitmann

Чтение книги онлайн.

       2.3 Begrenzte zeitliche Verfügbarkeit

      Da die fossilen Energieträger den größten Anteil am Energieverbrauch haben und der Energieverbrauch stetig zunimmt, ist absehbar, dass die natürlichen Vorkommen dieser Energieträger immer weniger werden. Allein die USA verbrauchen pro Tag rund 24 Mio. Barrel Öl (Importanteil: 9 Mio. Barrel). Deswegen wird immer wieder die Frage aufgebracht: Wie lange halten die Reserven noch?

      Die Diskussion über die Bezifferung der zeitlichen Verfügbarkeit dieser Öl-, Gas- und Kohlevorkommen ist ein fortwährender Kampf unterschiedlicher Interessengruppen. Vertreter der Mineralölindustrie behaupten seit Jahren, es seien ausreichend Ressourcen vorhanden und in absehbarer Zukunft (50 Jahre) würde kein Mangel entstehen. Schließlich würden immer wieder neue Vorkommen entdeckt. Hinzu kommt, dass nach und nach auch jene Vorkommen unter wirtschaftlichen Aspekten ausgebeutet werden können, deren Förderung bisher zu aufwändig und damit zu teuer gewesen sind (Beispiel: Ölsande in Kanada). Je höher der Ölpreis, desto eher lohnt sich der Abbau auch dieser Reserven.

      Dem halten diverse Umweltverbände und einige Wissenschaftler entgegen, in der nächsten Zeit (10 bis 20 Jahre) würden die Reserven drastisch abnehmen. Das Fördermaximum von Öl soll irgendwann im Zeitraum 2020 bis 2040 erreicht sein. [Rifkin, 2002] Von besonderer Bedeutung war daher zur Jahreswende 2003/2004 die Neubewertung des Mineralölkonzerns Shell, der nach eigenen Aussagen seine Reserven falsch eingeschätzt hatte und die Mengenangabe zunächst um ein Drittel und im Frühjahr 2004 nochmals um mehrere Prozent reduzieren musste.

      Wer in dem Streit um die Verfügbarkeit letztlich Recht oder Unrecht hat, ist schwer zu sagen und soll an dieser Stelle nicht erörtert werden. Es bleibt auf jeden Fall eine unbestreitbare Tatsache, dass sich die Menge der natürlichen Energieträger mit jedem Tag verringert, an dem auch nur ein Fahrzeug mit Benzin fährt oder ein Haus mit Kohle geheizt wird.

      Die Frage muss demnach nicht lauten, wie lange die Vorkommen tatsächlich noch reichen werden. Statt dessen sollte sich jeder Einzelne fragen, wie die noch existierenden Primärenergieträger im Sinne einer nachhaltigen Handlungsweise verantwortungsvoll und bewusst eingesetzt werden können.

      Mineralöl gilt als so genannter „hochwertiger Energieträger“, weil es für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist. Deswegen spielt die Überlegung eine wichtige Rolle, ob es für die Verfeuerung in Heizkesseln oder den Antrieb von Kraftfahrzeugen nicht einfach zu schade ist, gerade weil es nicht endlos viel davon gibt.

      Erdgas nebst diversen Folgeprodukten (z. B. Propan, Butan) ist genau wie Mineralöl ein endlicher, fossiler Primärenergie-Träger, wobei er als nicht ganz so hochwertig angesehen wird. Die Vorteile von Gas gegenüber dem so genannten „flüssigen Gold“ sind im Wesentlichen:

      • es ist etwas umweltfreundlicher,

      • die zeitliche Verfügbarkeit ist länger und

      • es kann als Übergangsprodukt fungieren für eine noch zu realisierende Wasserstoffwirtschaft.

      Heute gesammelte Erfahrungen mit diesem Gas könnten in einigen Jahren bei der Anwendung von gasförmigem Wasserstoff als Energieträger genutzt werden.

      Ungeachtet dieser Diskussion um die begrenzte zeitliche Verfügbarkeit der fossilen Energieträger ist ein Wechsel zu anderen Energieträgern auch ohne dieses Argument sinnvoll. Man kann also sagen, dass die Mineralöl-Zeit ohnehin abgelaufen ist.

       2.4 Umweltbelastung

      Die Diskussion über den Energieverbrauch sowie die Verfügbarkeit der fossilen Energieträger beinhaltet auch die Diskussion über die Umweltbelastung. Was aber bedeutet eigentlich Umweltbelastung?

      Mit der Umwelt ist neben den Mitmenschen auch die gesamte Tier- und Pflanzenwelt gemeint inklusive der Luft, die wir atmen, und des Bodens, auf dem wir gehen. Alle Einflüsse, die diese Umwelt negativ beeinflussen, können als Umweltbelastung bezeichnet werden.

      Gemäß dem Motto: „Ob etwas giftig ist, entscheidet allein die Dosierung!“ gibt es Bestimmungen, die Grenzwerte für alle Emissionen festlegen. Die Emissionen, die auf diese Weise in ihrer Häufigkeit und Menge begrenzt (limitiert) sind, werden als „Schadstoffe“ bezeichnet. Wohlgemerkt handelt es sich hierbei lediglich um die gesetzlich reglementierten Emissionen. Andere Substanzen können ebenfalls die Umwelt belasten, unterliegen aber nicht unbedingt einer Reglementierung.

      Wenn fossile Energieträger verbrannt werden, verändert sich deren chemische Struktur und es entstehen Verbrennungsprodukte. Bei diesen Produkten muss es sich nicht von vornherein um Schadstoffe handeln. Solange eine vollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen stattfindet (s. Formel), werden lediglich unschädliche Reaktionsprodukte erzeugt. Inwieweit Kohlenstoff-Dioxid als schädlich oder unschädlich bezeichnet werden kann, wird im nachfolgenden Kapitel behandelt.

      Vollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen:

      C_nH_m + (m + n/4) O₂

m CO₂ + n/2 H₂O

      Weil jedoch nicht nur die Kohlenwasserstoffe als Reaktionspartner für Sauerstoff zur Verfügung stehen, sondern auch große Mengen Stickstoff (79 % der Umgebungsluft sind Stickstoff), entstehen auch Stickstoff-Oxide, die als Schadstoffe angesehen werden.

      Problematischer wird es, wenn es zum Beispiel bei Sauerstoff-Mangel zu einer unvollständigen Verbrennung kommt, so dass außerdem Kohlenstoff-Monoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxid und Ruß entstehen. In der Realität sieht es so aus, dass eigentlich nie eine vollständige Verbrennung stattfindet. Demzufolge entstehen tatsächlich bei jeder Verbrennung von fossilen Energieträgern gewisse Mengen an Schadstoffen, limitierte und nichtlimitierte Emissionen.

       2.4.1 Limitierte Emissionen

      Kohlenwasserstoffe (C_nH_m): Bezeichnung für organische Verbindungen, die nur aus verschiedenen Anteilen Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.

      Kohlenstoff-Monoxid (CO): Reiz-, farb- und geruchsloses Gas, das bei der unvollständigen Verbrennung von organischen Verbindungen entsteht. Es wirkt gesundheitsgefährdend, da es die Sauerstoff-Aufnahme des Blutes behindert.

      Stickstoff-Oxide (NO_x): NO_x umfassen Stickstoff-Oxid (NO) und Stick-stoff-Dioxid (NO₂). Speziell NO greift die Schleimhäute der Atmungsorgane an und begünstigt Atemwegserkrankungen. In der Luft reagieren die Oxide in Verbindung mit Wasser zu Salpeter-Säure und sind für den sauren Regen mitverantwortlich. Stickstoff-Oxide tragen außerdem zur Smog-Bildung bei.

      Ruß (C): reiner, unverbrannter Kohlenstoff. Er wird vornehmlich in Diesel-Aggregaten erzeugt. Am Ruß können polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe СКАЧАТЬ