Element/Energie?
Aus welchem Element lässt sich unter Berücksichtigung von Effizienz, Nachhaltigkeit und praktischer Nutzung am effektivsten Energie gewinnen – sei es durch Verbrennung, Kernspaltung oder andere Technologien
8 Antworten
Ich finde die Kombination sehr schwierig. Wieso soll es denn ein Element sein?
Chemische Energie haben wir jetzt getestet. Sie ist praktisch, solange man was zum Verbrennen hat. Die Wirkungsgrade der entsprechenden Maschinen sind nicht besonders hoch, und die theoretischen Limits dieses Wirkungsgrads lassen sich sogar berechnen. Darum ist die Erzeugung von Treibstoffen mithilfe von Strom so eine Verschwendung. Da gibt es prinzipielle Probleme, die nicht zu lösen sind.
Biotreibstoffe sind in Konkurrenz zu Nahrungsmitteln. Wir kriegen aktuell gerade so die Welt ernährt. Mit dem Klimawandel wird das nicht einfacher. Extremwetter führen jetzt schon zu Ernteeinbußen.
Kernenergie haben wir auch getestet, und wir wissen, dass die Lagerung des Mülls eine echte Herausforderung ist, an der man z.B. in der Asse gerade scheitert. Und das ist nur ein Zwischenlager. Im Endlager sollen dann die Sachen zigtausend Jahre sicher liegen können. Vor 2000 Jahren war Jesus, vor 3300 Jahren Tut Ench Amun, vor 40.000 Jahren konnte man Feuer machen und schon recht beeindruckende Schneiden aus Feuerstein herstellen. In Höhlen hat man Bilder gemalt, die die Zeiten überdauert haben.
Wie wird es hier in 40.000 Jahren aussehen?
Gewinnen kann man nichts, man kann es nur Energie für die in Raum und Zeit begrenzte menschliche Gesellschaft umformen und nutzbar machen. Nach der Nutzung wird es dann zu Entropie, Wärmeverlust, Reibung, Müll oder Giftmüll. Es gibt nichts kostenlos.
In letzter Zeit glaube ich, dass Kohlenstoff ein gutes Element ist, wenn man Vor- und Nachteile abwägt. Die nachhaltigste Nutzung kann die von Methan oder noch längerkettigen Kohlenwasserstoffen sein, die man mit aus Solarzellen angetriebener Sabatier-Reaktion über Carbon Capture And Utilization (CCU) aus abgeschiedenem Luft-CO2, Wasser und Sonnenlicht herstellt. Noch viel Theorie, aber besser lösbar und skalierbar als Fusionsreaktoren oder Spaltungsreaktoren mit hohen Kosten, Abfallproblematik und Konzentration von Vorteilen und Macht und Einfluss an wenigen Orten. Wasserstoff hat leider das Problem geringer Energiedichte bei hoher Flüchtigkeit. Es hat Nachteile wie Versprödung von Metall (Leitungen, Gasbehälter), niedrige Zündenergie und Brennen mit hoher Temperatur bei unsichtbarer Flamme. Als Prozessschritt überall okay, wo Erzeugung und Verbrauch nahe beieinander sind, Beispiel Chemieparks. Aber eigentlich nichts, was man weit über Land und Meere transportieren möchte.
Kohlenwasserstoffe sind in Energiedichte und Handhabung gut erforscht und technologisch bis hin zur Filterung der Verbrennungsabgase ein gelöstes Problem. Wenn man dann sowieso CO2-Abscheidung macht und es in aufbereiteter Form vorliegen hat, kann man es wieder verwenden und hat dann keinen Kostenfaktor, sondern verkaufbare Produkte. Wir dürfen Kohlenwasserstoffe aber nicht tief aus der Erde ausgraben und die Verbrennungsprodukte in die Atmosphäre lassen und uns dann die Augen und Ohren zuhalten und laut rufen "nein nein, was man nicht sieht, kann ja gar nicht schädlich sein". Sind wir davon als Gesellschaft stark abhängig? Ja. Was macht man, wenn man von etwas stark abhängig ist? Man findet es gut und geht daran zugrunde, oder man arbeitet daran, aus der Abhängigkeit heraus zu kommen.
Die flexibelste und effektivste Energieform ist Elektritzität. Energieumwandlungen erreichen nicht selten Wirkungsgrade über 90%. Großter Nachteil ist allerdungs, dass man die Energieform nicht direkt speichern kann. Dafür sind immer Energieumwandlungen nötig. Zum Beispiel Akkus oder Pumpspeicherwerke.
Der Vorteil ist aber, dass man Strom direkt oder indirekt aus fast allen anderen Energieformen erzeugen kann.
Energie kann man weder erzeugen noch vernichten, nur umwandeln, und die größte Effizienz haben Solarzellen und Windturbinen, natürlich auch Wasserkraftwerke. Wenn mittels eines Stausees gewonnen bedeutet dieses aber einen massiven Natureingriff. Laufwasserkraft ist da schonender.
Silizium in Form von Solarzellen. Damit lässt sich locker der Gesamtenergieverbrauch der Erde decken. Dafür braucht man ein paar hunderttausend Quadratkilometer, aber die finden sich leicht zum Beispiel in den Wüsten und Hochebenen in China. Die bauen auch gerade eine Solarfarm mit der Leistung von hundert Kernkraftwerken: