Erneuerbare Energien zum Verstehen und Mitreden

 
 
C. Bertelsmann (Verlag)
  • 1. Auflage
  • |
  • erschienen am 27. September 2021
  • |
  • 176 Seiten
 
E-Book | ePUB mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-641-28496-1 (ISBN)
 

Ein einfallsreich bebilderter Kompass für die Welt der erneuerbaren Energien

Fossile Energieträger wie Kohle und Öl sind "out": Ihre Nutzung verschärft den Klimawandel, und wir müssen sie so schnell wie möglich ersetzen. Nur, was sind gute Alternativen? Und reichen andere Energiequellen aus, unseren Energiehunger in Zukunft zu stillen? Sind sie so verlässlich wie die alten Energielieferanten?

In diesem durchgängig farbig illustrierten Buch untersuchen die Autoren gemeinsam mit Studierenden, die das Buch gestaltet haben, kurz, anschaulich und verständlich, was erneuerbare Energien aus Sonne, Wasser oder Erdwärme energietechnisch schaffen und wie sie sich im Vergleich untereinander bewerten lassen. Das richtige Buch für alle, die mitdenken, mitreden und mitentscheiden wollen über die Energien der Zukunft.

  • Deutsch
  • München
  • |
  • Deutschland
C. Bertelsmann
zahlreiche Abbildungen in Farbe
  • 23,11 MB
978-3-641-28496-1 (9783641284961)
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Christian Holler ist Professor für Ingenieurmathematik, seit 2014 an der Hochschule München. Zuvor hat er in der experimentellen Astrophysik an der Universität Cambridge promoviert und später einige Jahre zu diesen Themen in Oxford geforscht. Seit 2021 ist er zudem Innovationsprofessor für Lehre, um den interdisziplinären Themenschwerpunkt Nachhaltigkeit an der Hochschule München auszubauen.

Sie verbrauchen Energie! Gerade jetzt! Ohne dass Sie irgendetwas tun, verbraucht Ihr Körper 2000 Kilokalorien am Tag, einfach nur, um Sie am Leben zu halten. Wenn Sie versuchen, diesen Text zu lesen und zu verstehen, verbrauchen Sie schon etwas mehr Energie, und wenn Sie gleich im Internet recherchieren, ob diese Behauptungen wirklich stimmen, verbrauchen Ihre Suchanfragen auf den globalen Servern noch ein bisschen mehr Energie. Wie viel, das können Sie ebenfalls im Internet herausfinden, was allerdings, wie gesagt, wieder Energie verbraucht.

Energie ist Leben

Energie wird für alles, was auf der Erde und im Universum stattfindet, benötigt. Das Universum ist ein Spielplatz der Energie. Ohne sie gäbe es keine Bewegung, keine Strahlung, keinen Gedanken, nichts. Energie ist der Anfang von allem. Auch und gerade für uns Menschen, denn wir sind Energiefresser.

Wie grundlegend Energie für uns ist, können wir an unserer eigenen Definition von Leben erkennen. Als "lebend" bezeichnen wir, was mit seiner Umgebung stoffwechselt, um sich selbst, seinen Körper und dessen Funktionen aufrechtzuerhalten. Ein Lebewesen tauscht Luft, Wasser und Nährstoffe mit der Umwelt aus. Ein Lebewesen ist dabei eine Art "Durchlauferhitzer", denn es nutzt die Energie, die in den Verbindungen von Atomen und Molekülen steckt, hält sich so am Leben und gibt Abfallstoffe ab. So lebt es. Als "tot" bezeichnen wir etwas, das aufgehört hat, Energie auf diesem Weg auszutauschen. Es zerfällt dann wie ein welker Blumenstrauß in seine Bestandteile. Leben ist Energie im Fluss. Alles andere an Materie ist unbelebt.

Aber nicht nur für die natürlichen Kreisläufe, auch für die enormen Bewegungen unseres globalen Wirtschaftskreislaufs sind gigantische Energiemengen vonnöten. Unsere Schiffe, Flugzeuge und Fahrzeuge, unsere Maschinen, unsere Landwirtschaft, unsere Häuser, unsere Elektronik - alles braucht Energie, um zu funktionieren. Und um diesen Bedarf zu decken, nutzen wir vor allem die Jahrmillionen alten Energiespeicher der Erde - Kohle, Öl und Gas - und verändern dadurch unseren Planeten.

Ohne Energie würden nicht nur die meisten Annehmlichkeiten wegfallen, wie eine heiße Pizza am Abend vor dem Fernseher oder die Urlaubsreise, sondern auch Grundlegendes wie Autofahren und ein warmes Wohnzimmer.

Unser Lebensstandard hängt von Energie ab

Könnten wir nicht einfach auf einen Großteil der Energie verzichten und die Welt so vor dem drohenden Klimawandel bewahren?

Überlegen Sie sich doch einmal, was von Ihrem täglichen Leben ohne Energie übrig bleiben würde. Bei der Mobilität ist es offensichtlich: Autofahren, Fliegen, Reisen ins Ausland würden natürlich sofort wegfallen. Aber selbst in einem Fahrrad steckt sogenannte "graue Energie" für die Produktion von Stahl und Carbon, für den Gummi, den Transport zum Fahrradladen etc.

Was ist mit unserer Ernährung? Die Tomate oder der Salat im Winter, eine Avocado oder Mango, auch Bananen oder Orangen wären in unseren Breitengraden unbekannt. Tiefkühlpizza - undenkbar. Fleisch - eine Sonntagsausnahme.

Und was ist mit Fernsehen, Computer und Handy? Fehlanzeige! Hier ist es weniger der Betrieb als die Herstellung all dieser Geräte, die viel Energie verschlingt. Wohlig geheizte Häuser im Winter mit fließend (warmem) Wasser ebenso. Auch unsere moderne Medizin mit ihren Medikamenten und Operationstechniken hängt von Energie ab. Und regelmäßig neue Kleidung für die unterschiedlichsten Anlässe? Es würde fast nichts übrig bleiben!

Die Qualität unseres Lebens bemessen wir aber nun einmal anhand von Reisen, anhand der Anzahl und Qualität von Dingen wie Autos und Häusern, anhand von Gesundheit, Komfort und anhand von Geld, das widerspiegelt, welche Menge an Konsumgütern und Dienstleistungen wir erwerben können. Die Höhe unseres Lebensstandards hängt auf Gedeih und Verderb von Energie ab - ob wir es wahrhaben wollen oder nicht.

Wie konnten wir nur so abhängig werden von Energie?

Die Entwicklung menschlicher Kulturen ist ohne die Erschließung immer neuer Energiequellen nicht denkbar. Jäger und Sammler haben ihren Energiebedarf noch aus der Umgebung gedeckt, ohne größer in die Natur einzugreifen. Aber schon die Landwirtschaft der ersten Hochkulturen zähmte manche Energieform, wie die Wasser- oder Windkraft, und hat die Biomasse intensiv ausgebaut, um Nahrung für Mensch und Arbeitstier sowie Holz zum Kochen und Heizen zu produzieren.

Im Zuge der Industrialisierung vor rund 200 Jahren begann der Mensch, mit dem Einsatz von Maschinen noch stärker völlig neue Energiequellen zu nutzen: Wir machten uns an die Energiespeicher unseres Planeten heran. Kohle, Öl und Gas wurden aus der Erde geholt, denn diese Rohstoffe besitzen eine besonders hohe Energiedichte, die durch aufwendige Verfahren in den Raffinerien sogar noch weiter konzentriert werden kann. So können diese Rohstoffe Flugzeuge vom Boden abheben lassen und Automobile beschleunigen. Zugleich können sie in elektrische Energie verwandelt werden, die höchste Form von Energie, die wir kennen, weil sie über weite Strecken verteilt und für fast alles eingesetzt werden kann.

Es ist dieser elektrische Strom, der unsere Computer, Kühlschränke und Klimaanlagen, unsere Smartphones, Tablets und Fernsehapparate erst möglich macht. Die Jäger vor 10000 Jahren dagegen hatten keine Gadgets und gingen noch zu Fuß. Selbst die meisten Menschen des 19. Jahrhunderts waren noch Fußgänger ohne GPS. Aber weil inzwischen immer mehr Menschen einen modernen, energieaufwendigen Lebensstil genießen, nimmt der Verbrauch an Energie immer weiter zu, und wir tragen erheblich dazu bei.

Es lohnt sich also, über Energie zu sprechen

Energie dominiert unseren modernen Lebensstil, auch wenn wir nur selten über sie nachdenken. In diesem Buch wollen wir genau das tun: uns mit dem Thema Energie beschäftigen. Und mit der Frage, wie wir unseren Bedarf in Zukunft decken wollen. Welche Optionen haben wir? Welche sind endlich, welche nachhaltig und welche davon sinnvoll, welche weniger sinnvoll? Welche können unseren immensen Energiebedarf wirklich decken? Oder gibt es vielleicht gar keine nachhaltigen Energiequellen, die groß genug sind, und wir alle müssen unser Leben verändern?

Energie verstehen

Zuerst möchten wir gemeinsam ein Gefühl für Energiemengen entwickeln. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen auf einem Fahrrad und treten ordentlich in die Pedale. Und nehmen wir an, es ist ein besonderes Fahrrad, das die von Ihnen aufgewendete Energie komplett in Strom umwandelt, quasi ein Hometrainer mit Generator. Wie viel Energie könnten Sie damit an einem Tag erzeugen? Könnte man damit ein Brot toasten? Oder einen Tag lang eine Glühbirne leuchten lassen?

Fahrradfahrer für alle

Fahrradfahrer nehmen in unserem Buch die Hauptrolle ein, auf sie werden wir immer wieder zurückkommen, um ein Gefühl für die jeweilige Energiemenge zu bekommen. Und unsere Fahrradfahrer sind ziemlich sportlich, sie sitzen jeden Tag zehn Stunden auf dem Fahrrad, also mehr als einen vollen Arbeitstag, und das 365 Tage im Jahr. Ihre einzige Aufgabe ist es, Energie zu generieren, zehn Stunden am Tag, jeden Tag.

Wie viel Energie kann dieser Fahrradfahrer am Tag produzieren? Mithilfe eines Fahrradfahrers wollen wir Energie vorstellbar machen.

Wie viel Energie kann ein Fahrradfahrer an einem Tag produzieren?

Jetzt kommt die wichtigste Größe in diesem Buch: Realistisch ist es, in zehn Stunden eine Energiemenge von einer Kilowattstunde (kWh) zu erzeugen. Das heißt, pro Tag erzeugt unser Fahrradfahrer eine Kilowattstunde Energie und somit im Jahr 365 Kilowattstunden, er hat ja keinen freien Tag. Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie noch kein Gefühl für die Größe dieser Energiemenge haben, das wird sich bald ändern. Kilowattstunde ist unsere grundlegende Einheit für eine handliche Energieportion.

Vielleicht sagt der eine oder die andere jetzt: Kilowattstunde kenne ich doch von der Strom- und Gasrechnung! Stimmt, man bezahlt Strom und häufig auch Gas nach Kilowattstunde, also nach im Haushalt verbrauchten Energieportionen. In Form von Strom kostet eine Kilowattstunde ungefähr 30 Cent. In Form von Gas nur ungefähr fünf Cent. Und wenn wir eine Kilowattstunde in Benzin umrechnen, landen wir bei 100 Millilitern. Ziemlich wenig, wenn man bedenkt, dass man selbst dafür zehn Stunden hart körperlich arbeiten müsste. Unser Fahrradfahrer ist also ziemlich arm, trotz schwerster Arbeit - aber dafür ziemlich fit.

Mit solchen Darstellungen wollen wir Größenordnungen verdeutlichen: Ein Fahrradfahrer, der für 10 Stunden in die Pedale tritt, kann 1 kWh Energie produzieren. In Form von Strom kostet diese ungefähr 30 Cent. Genauso viel Energie steckt in 100 ml Benzin. Bei einem Literpreis von 1,50 Euro wären das 15 Cent pro kWh.

Was kann man mit einer Kilowattstunde alles machen?

Man kann zum Beispiel eine Ladung Wäsche bei 60 Grad waschen oder ein Essen kochen. Und jetzt kommts: Sie können mit einer Kilowattstunde aber nur drei Minuten lang warm duschen oder sechs Kilometer im Stadtverkehr mit einem E-Auto fahren - ziemlich wenig für zehn Stunden Fahrradfahren. Mit einem Verbrenner kommen Sie mit 100 Millilitern Benzin, also einer Kilowattstunde, sogar nur ein bis zwei Kilometer weit. Und um unsere Fragen oben zu beantworten: Sie können mit einer Kilowattstunde ungefähr eine Stunde lang Brot toasten oder eine 100-Watt-Glühbirne für 10 Stunden...

"Ein sehr lesenswertes Buch."

"[Das Buch] vermittelt ohne ideologischen Pulverdampf, aber mit vielen anschaulichen Darstellungen die physikalischen Grundlagen für das Megaprojekt Energiewende."

"Es geht ums Informieren, nicht ums Bekehren. [...] Was kann ein Wissenschaftsbuch mehr leisten?"

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