Energie und Umweltbelastung

Als die Frühmenschen vor mehr als 500 000 Jahren in gemäßigte und kühlere Breiten vordrangen, konnten sie nur überleben, weil sie das Feuer hatten. Mit den ersten Feuern begannen auch die Umweltauswirkungen, die stets mit der Energienutzung verbunden sind. Damals war die Zahl der Menschen jedoch so gering, daß von einer Beeinträchtigung der Umwelt durch die Rauchgase keine Rede sein kann; in den Wohnhöhlen dürften die Rauchgase jedoch zu Gesundheitsschäden bei den Bewohnern geführt haben.

Energie kann, physikalisch gesehen, weder erzeugt noch verbraucht werden; sie kann jedoch von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden. Dabei sind von besonderer praktischer Bedeutung die thermische und die elektrische Energie.

Im Vergleich zu anderen Quellen — Landwirtschaft, Abwässer aus Industrieproduktion — spielt die Belastung der Gewässer aus der Energienutzung insgesamt eine untergeordnete Rolle. Lokal kann sie jedoch zeitweilig erheblich sein, nämlich bei Unfällen von Tankschiffen in Küstennähe. Es kann mitunter Jahre dauern, bis die Ölrückstände abgebaut sind.

Die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas sind aus pflanzlichen und tierischen Resten im Lauf von vielen Millionen Jahren entstanden, sie sind gespeicherte Sonnenenergie. Chemisch gesehen handelt es sich um komplexe Verbindungen, deren chemische Strukturen im Einzelnen hier nicht erläutert werden sollen. Ihr Hauptbestandteil ist Kohlenstoff, daneben enthalten sie auch Wasserstoff und weitere chemische Elemente wie Schwefel und Stickstoff von ihrer Entstehung aus organischem Material her. Kohle enthält darüber hinaus Nichtbrennbares (Asche) und Braunkohle insbesondere Wasser. Mittelwerte für die Elementzusammensetzung einiger ausgewählter handelsüblicher Brennstoffe enthält Tabelle 3.

Es ist ein Naturgesetz, daß die Massen bei der chemischen Energieumwandlung erhalten bleiben. In der Praxis gilt dieses auch bei der Kernspaltung, weil die in Energie übergeführten Massen von Uran in absoluten Größen sehr gering sind. Mit der Energieumwandlung verbunden sind deshalb auch Massenströme, die im Detail für die Stromerzeugung untersucht worden sind. So sollen die nachfolgenden Beispiele ein Gefühl dafür vermitteln, in welchen Dimensionen Stoffe bewegt werden, um beispielsweise eine bestimmte Menge Strom zu erzeugen. Dabei werden nur die für die Stromerzeugung direkt benötigten Stoffe berücksichtigt. Unberücksichtigt bleiben zunächst die Materialaufwendungen zur Errichtung der Anlagen (s. hierzu Kapitel 5.4) und die anteiligen Materialmengen, die durch Auswechseln von Anlagenteilen bei der Wartung anfallen. Letztere sind aber auch mengenmäßig im Vergleich zu den erstgenannten gering.

Bei Energieumwandlungsprozessen sind technische Verluste nicht zu vermeiden, vor allem aber ist aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik die Umwandlung von Wärmenergie in andere Energieformen grundsätzlich nur teil-weise möglich. Letzten Endes wird aber auch jede Nutzenergie auf dem Niveau der Umgebungstemperatur in Wärme umgesetzt, so auch der gesamte Energieverbrauch zum Heizen.

Neben den rein betriebswirtschaftlich erfaßten Kosten — den Kosten zur Errichtung einer Energieanlage, den Brennstoffkosten, den Wartungskosten etc. — verursacht die Energienutzung weitere Kosten, die die Allgemeinheit zu tragen hat und die nicht in das betriebliche Kostenkalkül einfließen und von daher auch nicht minimiert werden. Beispielhaft seien die Materialschäden als Folge des sauren Regens genannt oder gesundheitliche Auswirkungen aufgrund von Schadstoffimmissionen. Diese Folgen werden in der volkswirtschaftlichen Literatur und in der Öffentlichkeit häufig als externe Effekte und externe Kosten bezeichnet, weil sie außerhalb der betriebswirtschaftlichen Kostenrechnung liegen. Da sie von der Allgemeinheit getragen werden, beispielsweise über die Kranken- und Unfallversicherungen oder über Steuergelder, ist auch der Begriff soziale Kosten gebräuchlich.

Nach den bisherigen Ausführungen stellt sich die Frage, welche Art der Energienutzung am umweltfreundlichsten — oder besser: am wenigsten umweltschädigend — ist. Solche Vergleiche sind nur mit Einschränkungen möglich; ihre Aussagekraft ist begrenzt.

Deutschland ist mit fast 5% am weltweiten Primärenergieverbrauch beteiligt. Der Energieverbrauch pro Kopf liegt im Mittelfeld vergleichbarer Industrienationen. Über 80 % des Energiebedarfs werden durch die fossilen Energieträger Kohle, Öl und Gas gedeckt. Die Struktur der Energieversorgung in den alten und neuen Bundesländern unterscheidet sich zwar noch, gleicht sich aber immer mehr an.