1.1 AT Energy Sources

Energiequellen

Stufe 1: Einfach

Los geht's!

Ziele

Was werden Sie lernen?

• Verstehen Sie, was Energie ist und woher sie kommt.
• Identifizieren Sie erneuerbare und nicht erneuerbare Energiequellen.
• Erkennen Sie die Rolle von Energie im täglichen Leben und ihre Auswirkungen auf die Umwelt.

Module

Modul 3: Fossile Brennstoffe und Wege zur Dekarbonisierung

Modul 1: Einführung in die Ziele

Modul 2: Was ist Energie und woher kommt sie?

Modul 4: Erneuerbare Energiequellen

Modul 5:Energiewende und Gesetzgebung

Modul 6: Schlussfolgerungen

Was ist Energie?

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten oder Veränderungen zu bewirken. Sie ist in allem vorhanden, was wir tun, vom Kochen bis zum Antrieb von Verkehrsmitteln. Energie existiert in verschiedenen Formen, wie beispielsweise Wärme, Elektrizität, Bewegung (kinetische Energie) und chemische Energie, die in Brennstoffen gespeichert ist.

Abbildung 1. Plasmakugel [1]

Energiequellen

Energiequellen werden in nicht erneuerbare und erneuerbare Energiequellen unterteilt.

Erneuerbare Energiequellen sind solche, die innerhalb kurzer Zeit auf natürliche Weise wieder aufgefüllt werden können (Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie).Vorteile: Nachhaltig, emissionsarm und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.Herausforderungen: Unbeständigkeit (z. B. Solarenergie ist abhängig von Sonnenlicht), hohe Anfangsinvestitionen.

Nicht erneuerbare Energiequellen sind endlich und benötigen Millionen von Jahren, um sich zu bilden (Kohle, Öl, Erdgas und Kernenergie).Vorteile: zuverlässig, hohe Energiedichte.Herausforderungen: begrenztes Angebot, Umweltverschmutzung.

Abbildung 2. Energiequellen [2]

Übersicht über den Energieverbrauch weltweit und in der Europäischen Union

• Der weltweite Energieverbrauch ist im letzten Jahrhundert aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Industrialisierung erheblich gestiegen.
• Fossile Brennstoffe (Kohle, Öl und Gas) dominieren nach wie vor den globalen Energiemix, aber erneuerbare Energien wachsen rasant.
• Die Europäische Union hat sich im Einklang mit ihren Klimazielen auf sauberere Energiequellen umgestellt.

Abbildung 3: Energieverbrauch nach Quellen [3]

Fossile Brennstoffe – Was ist das?

Abbildung 4: Nutzung fossiler Brennstoffe [4]

Fossile Brennstoffe sind natürliche Ressourcen, die über Millionen von Jahren aus den Überresten von Pflanzen und Tieren entstanden sind. Sie sind nicht erneuerbar, das heißt, ihre Entstehung dauert Millionen von Jahren und sie werden schneller verbraucht, als sie wieder aufgefüllt werden können. Fossile Brennstoffe decken derzeit über 80 % des weltweiten Energiebedarfs. Die drei wichtigsten Arten fossiler Brennstoffe sind Kohle, Erdöl und Erdgas.

Coal, oil, natural gas

Erdgas

Öl

Kohle

• Wird zum Heizen, zur Stromerzeugung und als Industriebrennstoff verwendet.
• Macht etwa 23 % des weltweiten Energieverbrauchs aus.
• Häufig wird es über Pipelines transportiert oder für den internationalen Handel verflüssigt (LNG).

• Zu Benzin, Diesel und anderen Kraftstoffen für den Transport und die Industrie raffiniert.
• Weltweit werden täglich über 90 Millionen Barrel Öl verbraucht.
• Der Preis wird durch geopolitische Ereignisse beeinflusst.

• Zur Stromerzeugung in Kraftwerken verbrannt.
• Größte Stromquelle weltweit.
• China, Indien und die USA sind die größten Verbraucher.

Auswirkungen auf die Umwelt

Wichtigste Umweltprobleme

Treibhausgasemissionen: CO₂- und Methanemissionen (CH₄) aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe tragen erheblich zum Klimawandel bei. Luftverschmutzung: Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden Schadstoffe wie Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NOₓ) und Feinstaub freigesetzt, die zu Smog und Atemwegserkrankungen beitragen. Ressourcenverknappung: Fossile Brennstoffe sind endlich. Ihre Vorkommen reichen noch für die nächsten 50 bis 150 Jahre.

Wie kann die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert werden?

Die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen kann die Energiekosten senken und zur Nachhaltigkeit beitragen.

• Wechsel zu Anbietern erneuerbarer Energien ☀️

Wählen Sie Stromanbieter, die erneuerbare Energiequellen (Solar-, Wind- und Wasserkraft) nutzen.

• Verbessern Sie die Energieeffizienz Ihres Zuhauses 🏠

Fenster abdichten und Häuser isolieren, um Heiz- und Kühlkosten zu minimieren.

• Nutzen Sie kohlenstoffarme Verkehrsmittel 🚲

Gehen Sie zu Fuß, fahren Sie mit dem Fahrrad oder nutzen Sie öffentliche Verkehrsmittel, anstatt kurze Strecken mit dem Auto zurückzulegen.

Figure 5. Energy transition [5]

Einführung in erneuerbare Energien

Definition von erneuerbarer Energie

Warum sind erneuerbare Energien wichtig?

• Reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und senkt die Treibhausgasemissionen.
• Sorgt für langfristige Stabilität bei der Energieversorgung und Preisgestaltung.

• Reduziert die Luftverschmutzung und damit verbundene Gesundheitsprobleme.

• Erneuerbare Energien stammen aus natürlich nachwachsenden Quellen, die im menschlichen Zeitmaßstab praktisch unerschöpflich sind. Dazu gehören Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie.

Abbildung 6. Erneuerbare Energiequellen [6]

'Der Übergang zu sauberer Energie ist eine Investition in unsere Zukunft – Gloria Reuben

Sonnenenergie

So funktioniert Solarenergie:

• Solarzellen wandeln Sonnenlicht mithilfe von Photovoltaikzellen in Strom um.
• Solarthermie wird zur Erwärmung von Wasser und Luft in Gebäuden genutzt.

Vorteile:Null Emissionen, weit verbreitet und niedrige Betriebskosten.Herausforderungen:Hohe Anschaffungskosten und Abhängigkeit von Sonnenlicht.

Abbildung 7. Solarenergie [7]

Windenergie

So funktioniert Windenergie:

• Windkraftanlagen wandeln Windenergie mithilfe von rotierenden Flügeln, die mit einem Generator verbunden sind, um.
• Wenn der Wind die Flügel bewegt, erzeugt der Generator elektrische Energie.

Vorteile:Erneuerbar, emissionsfrei und effizient in windreichen Regionen.Herausforderungen: Die Windgeschwindigkeiten variieren, was zu einer unregelmäßigen Stromerzeugung führt. Außerdem wird Platz für Windparks benötigt.

Abbildung 8. Windenergie [8]

Wasserkraft

So funktioniert Wasserkraft:

• Fließendes Wasser treibt Turbinen an, um Strom zu erzeugen.
• Kann in Staudämmen oder Flüssen installiert werden, auch zur Nutzung der Gezeitenenergie.

Vorteile:Zuverlässig, erneuerbar und bietet Energiespeicherung. Kann im Gegensatz zu Solar- und Windenergie kontinuierlich Strom erzeugen.Herausforderungen: Beeinträchtigt Flussökosysteme und Fischwanderungen. Erfordert außerdem umfangreiche Infrastrukturmaßnahmen und kann den natürlichen Wasserfluss verändern.

Abbildung 9. Strom aus Wasserkraft [9]

Energie aus Biomasse

Biomasseenergie wird durch die Verbrennung organischer Stoffe wie Holz, landwirtschaftlicher Abfälle und spezieller Energiepflanzen gewonnen. Sie kann zur Stromerzeugung, zum Heizen und für Biokraftstoffe genutzt werden. Die gängigsten Formen von Biomasse sind Holzpellets, Biogas und Biodiesel.

Abbildung 10. Holzpellets [10]

Die Energieziele der Welt und der Europäischen Union

Die Energiewende ist ein Übergang von fossilen Brennstoffen zu saubereren, erneuerbaren Energiequellen, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen. Sie umfasst Verbesserungen der Energieeffizienz, Elektrifizierung und technologische Fortschritte.

Die bekannteste globale Verpflichtung zur Energiewende ist das Pariser Abkommen: Über 190 Länder haben sich verpflichtet, die globale Erwärmung unter 2 °C zu halten. Die Länder legen nationale Klimaziele fest, steigen aus der Kohle aus und investieren in erneuerbare Energien.

Übergangsziele der Europäischen Union

Von 2050:

• Erreichen Sie Netto-Null-Treibhausgasemissionen und machen Sie die EU damit effektiv klimaneutral. ​

Von 2030:

• Erreichen einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um mindestens 55 % gegenüber dem Niveau von 1990

2050

2030

1990

Erneuerbare Energien in Litauen, Griechenland, Italien, Bulgarien und Österreich im Energiemix

Es ist eine erhebliche Diskrepanz zwischen dem Anteil am Stromverbrauch und dem Gesamtenergieverbrauch festzustellen. Während erneuerbare Energiequellen einen wesentlichen Beitrag zur Stromerzeugung leisten, bleibt ihr Anteil am Gesamtenergieverbrauch aufgrund der anhaltenden Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen in Sektoren wie Verkehr und Heizung gering.

Abbildung 11: Anteil erneuerbarer Energien in verschiedenen Ländern (2023) [11]

Nationale Energiestrategien in Litauen, Griechenland, Italien, Bulgarien und Österreich

Litauen

Griechenland

Italien

• Umfangreiche Investitionen in Offshore-Wind- und Solarenergie; Ziel ist eine 100 %ige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien bis 2050.

• Starker Vorstoß für Offshore-Windparks und Wasserstoffinfrastruktur; Ziel sind 55 % erneuerbare Energien bis 2030.

• Ausstieg aus der Kohle bis 2028, Ausbau der Solar- und Windenergiekapazitäten und Integration von Energiespeicherlösungen.

Bulgarien

Österreich

• Schrittweise Abkehr von Kohle, Ausbau der Wasserkraft und Ausweitung der Solarenergieproduktion.

• Fördern Sie energieeffiziente Gebäudesanierungen, um den Gesamtbedarf zu senken.

Übung 1.

Klicken Sie nur auf die richtigen Antworten.

Welche der folgenden Energiequellen sind erneuerbare Energiequellen?

Solarenergie

Kohle

Windenergie

Erdgas

Öl

Wasserkraft

Diesel

Biomasse

Überprüfen

Übung 2.

Fragen, die zu berücksichtigen sind?

Anweisungen

1. Notieren Sie die Hauptenergiequelle (z. B. Strom aus dem Netz, Erdgas, Biomasse usw.).
2. Entscheiden Sie anhand Ihrer Kenntnisse, ob diese Quelle erneuerbar oder nicht erneuerbar ist.

1. Stellen Sie sich vor, Ihr Zuhause müsste auf eine andere Energiequelle umgestellt werden. Was wäre die größte Herausforderung bei dieser Umstellung?
2. Welche Faktoren beeinflussen die Wahl der Energiequellen in Ihrem Haushalt?

Quiz 1/7

Quiz 2/7

Quiz 3/7

Quiz 4/7

Quiz 5/7

Quiz 6/7

Quiz 7/7