Skript Humanökologie (Kapitel 5)

UMWELTWISSEN/ÖKOLOGIE: 5. Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen UW - 5/1 

5. Verbrauch von nichterneuerbaren 

Ressourcen 

Beispiele für den Verschwendungskonsum der Industrieländer: 

a) Pro-Kopf-Energieverbrauch: ist in den Industrieländern im 

Schnitt zwanzigmal höher als in den Entwicklungsländern. 

5.1. Verbrauch von Material- und Energieressourcen 

(1) Rohstoffe gehen bei ihrer Nutzung als Werkstoffe 

nicht verloren, werden aber durch Verarbeitung sowie 

Verbrauch, Verschleiß und Verschrottung so weit 

verdünnt und zerstreut, daß eine vollständige Rückführung 

praktisch unmöglich ist. Ein ständiger 

Verbrauch ist somit unausweichlich. 

Es gibt vielfältige Materialverluste schon bei der Verarbeitung zu 

Produkten, aber auch durch Verschleiß bei der Nutzung, als Abfall 

nach der Nutzung und durch unvollständige Wiederauf-arbeitung. 

Damit lassen sich diese Rohstoffvorräte wohl strecken (und dies 

bringt Zeit für die Entwicklung nachhaltiger Technologien), aber 

auf Dauer werden erneuerbare Rohstoffe immer mehr an 

Bedeutung gewinnen. 

(2) Bei der Nutzung nicht erneuerbarer Rohstoffe zur 

Energiegewinnung werden diese prinzipiell zerstört, 

wie dies z.B. bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl 

und Erdgas oder bei der Kernspaltung der Fall ist. 

Aus thermodynamischen Gründen (2. HS) wird der Energie- 

”rohstoff” bei seiner Nutzung zerstört und muß durch ständige 

Zufuhr ersetzt werden. Außerdem treten unerwünschte und 

problematische Verbrennungs- bzw. Abfallprodukte auf. 

1 t SKE = 8140 kWh = 29 310 kJ 

1 TW = 31 536 PJ/a = 1.08 Mrd. t SKE (1 PJ = 10 15 J) 

Weltenergieverbrauch 1990: rund 11 Mrd. t SKE 

Industrieländer: 

8.8 Mrd. t SKE 

Entwicklungsländer: 2.2 Mrd. t SKE 

(+ 1 Mrd. t SKE nicht-kommerzielle Energie) 

b) Pro-Kopf-Metallverbrauch: ist in den Industrieländern 

ebenfalls dreißig- bis fünfzigmal so hoch 

(3) Bestimmend für den Verbrauch ist die der Umwelt 

pro Zeiteinheit entnommene Ressourcenmenge. 

Diese läßt sich - bei gleichem Durchsatz für 

Produktion und Konsum - durch höhere Rückführung 

deutlich verringern. 

Für den Nutzer entscheidend ist die gelieferte Dienstleistung, die 

dem Ressourcendurchsatz proportional ist. Dabei ist es für die 

Quantität unerheblich, ob die Materialien aus der Umwelt 

entnommen oder durch Rezyklierung mehrfach genutzt werden. 

(4) Das heutige hohe Verbrauchsniveau der Industrieländer 

kann weltweit auf Dauer nicht aufrechterhalten 

werden, weil Ressourcenerschöpfung und Umweltbelastungen 

dem Grundsatz der Nachhaltigkeit 

widersprechen. 

c) Pro-Kopf-Stoffdurchsatz pro Jahr (Deutschland, 1989): 

Hausmüll 

Industrieabfälle (ohne Bauschutt) 

Bauschutt und Bodenaushub 

fossile Energieträger 

CO 2 -Freisetzung 

Chemieprodukte 

Pestizide: Produktion 

Anwendung 

Autowracks (davon 25% Metalle) 

Industriedünger (P, N, K, Ca) 

Wasch- und Reinigungsmittel 

Phosphoreinträge in Gewässer 

FCKW (Produktion) 

Wasserverbrauch (ohne Kühlwasser) 

365 kg 

1 300 kg 

2 000 kg 

6 000 kg 

11 700 kg 

503 kg 

3.7 kg 

0.53 kg 

32 kg 

85 kg 

28.3 kg 

1.14 kg 

1.9 kg 

300 000 kg 

d) Der weltweite Energieverbrauch hat sich zwischen 1950 und 

1990 vervierfacht, auch der Verbrauch fossiler Brennstoffe allein 

verdoppelt sich (noch) alle 25 Jahre!


Der technische Weltenergie-Durchsatz von 11 TW (zu 90% aus 

fossilen Brennstoffen!) erreicht bereits etwa ein Zehntel der 

pflanzlichen Nettoprimärproduktivität auf der Erde (100 TW). 

e) Der Energieverbrauch eines Landes ist - bei Nichteinführung 

von Nutzungsverbesserungen - im wesentlichen proportional zum 

Bruttosozialprodukt. Allerdings gibt es deutliche Unterschiede in 

der Nutzungseffizienz (die in der Wirtschaftsstruktur und der 

verwendeten Technologie begründet sind) zwischen den 

verschiedenen Industrieländern: 

5.2. Vorräte an Energie und Rohstoffen 

(1) Bei Rohstoffvorräten unterscheidet man begrifflich 

zwischen den (sicheren) Reserven und den (mehr 

oder weniger unsicheren) Ressourcen. 

sichere Reserven: Vorkommen bekannt und abbaubar 

vermutete Reserven: abbaubareVorkommen vermutet 

Ressourcen: Lagerstätte ungewiß und/oder heute nicht 

technisch bzw. wirtschaftlich abbaubar 

Potential: überhaupt vorhandene und jemals abbaubare Vorräte 

(2) Bei vielen Rohstoffen ist bereits ein erheblicher 

Teil der bekannten Vorräte abgebaut (z.B. Erdöl). Die 

Reserven einiger wichtiger Stoffe werden 

voraussichtlich in wenigen Jahrzehnten erschöpft 

sein. 

Beispiel Erdöl: in den USA zu 40%, im Mittleren Osten zu 20% 

verbraucht; neue Vorkommen werden immer seltener gefunden 

Die meisten Rohstoffe sind entweder in einer Lagerstätte 

vorhanden oder nicht. Fließende Übergänge zu geringeren 

Konzentrationen gibt es nur selten (z.B. bei manchen Erzen).


Silber und Gold sind fast völlig verbraucht, eine baldige 

Verknappung ist in den nächsten Jahrzehnten auch zu befürchten 

bei: Erdgas, Erdöl, Blei, Kupfer, Quecksilber, Wolfram, Zink, 

Zinn. 

(3) Eine realistische Schätzung der Lebensdauer 

geht davon aus, daß mit knapper werdenden Vorräten 

auch der Abbau (und damit der Verbrauch) zurückgehen 

werden (= Hubbert-Kurve). 

- statische Lebensdauer: bei konstantem heutigen Verbrauch 

- dynamische Lebensdauer: bei konstanter Steigerungsrate des 

Verbrauchs 

- realistische Lebensdauer: sinkender Verbrauch bei Annäherung 

an die Erschöpfung 

gegenwärtiger Verbrauchsrate bis etwa 2230 ausreichen. Die 

Erschöpfung des Erdöls und die zunehmende Umweltbelastung 

durch den Kohleverbrauch könnten aber zu einer weiteren 

Verbrauchssteigerung führen. Bei der heutigen Steigerungsrate 

des Verbrauchs um jährlich 3.5% würden auch die vierfachen 

Vorräte nur bis zum Jahre 2054 reichen. 

(4) Bei sehr knappen Stoffen (wie z.B. Silber) 

verschiebt auch eine stark verbesserte Rückführung 

die Erschöpfung nicht. 

Grund: Rezyklierung täuscht höheres Rohstoffangebot vor, so daß 

sich kein Preisanstieg und damit kein ökonomischer Druck zum 

Sparen ergeben. 

(5) Kohlenwasserstoffe werden wie folgt eingeteilt: 

Erdöl: a) Konventionelles Erdöl 

• Erdöl (Dichte 0,8 - 0,934 g/cm3; 45-20 API) 

• NGL (Natural Gas Liquids, < 0,8 g/cm3; >45 API) 

b) Nichtkonventionelles Erdöl 

• Schweröl (0,934 - 1,0 g/cm3; 20-10 API) 

• Schwerstöl (> 1,0 g/cm3 ;


könnte ein höheres Ausbringen aus den bekannten 

Lagerstätten über den heute üblichen Ausbringungskoeffizienten 

von 0,3 bis 0,5 hinaus sein. 

der im Bereich der IEA-Prognose liegt, sind 2025 erst 

35 % des Gesamtpotentials verbraucht, was der 

heutigen Situation beim Erdöl entspricht. Selbst bei 

einer Steigerungsrate von 6 % ist zu diesem Zeitpunkt 

der "depletion mid-point" noch nicht überschritten. 

Die Obergrenze der Gesamtschätzung liegt bei ca. 

450 Mrd. t 

(7) Bei Erdgas liegen die Abschätzungen verschiedener 

Autoren(-Gruppen) in den letzten Jahren 

zwischen 350 und 500 Bill. m 3 . Die eingezeichnete 

mittlere Zunahme der Abschätzungen des Gesamtpotentials 

von Erdgas seit 1980 resultiert in gleicher 

Weise aus Erhöhungen der Reserven wie auch der 

(zusätzlichen) Ressourcen. 

(8) Beim konventionellem Erdöl entsteht zunehmend 

eine kritische Situation. Hier wird in allernächster 

Zukunft der Höhepunkt überschritten sein (mit 

Erreichen des "depletion mid-points", der Stelle des 

50%igen Verbrauchs, im Zeitraum von etwa 2010 bis 

2020). Bei einer Steigerungsrate von 2 %, die im 

Bereich der IEA-Prognose liegt, würden innerhalb der 

nächsten 25 Jahre über die Hälfte des verbleibenden 

konventionellen Erdöls gefördert und die jetzt 

bekannten Reserven fast aufgebraucht sein. Bei einer 

jährlichen Zuwachsrate von 6 % wäre bis 2025 fast 

das gesamte verbleibende konventionelle Erdöl 

verbraucht. 

Beim Erdgas aus sieht die Situation, bedingt durch die 

im Vergleich zum Erdöl später einsetzende Nutzung, 

etwas freundlicher aus. Es sind erst ca. 15 % des 

Gesamtpotentials gefördert (beim Erdöl ca. 35 %). Bei 

einem jährlichen Zuwachs im Verbrauch von ca. 3 %,


(9) Schon die statischen Reichweiten (= Lebensdauern), 

die auf einem konstant bleibenden Verbrauch 

basieren, zeigen die begrenzte Nutzungszeit 

fossiler Brennstoffe, insbesondere bei Erdöl und 

Erdgas. 

5.3. Energieversorgung (in Deutschland) 

(1) Der Energieverbrauch ist in Deutschland nach 

1945 stark angestiegen, blieb aber seit den siebziger 

Jahren relativ konstant (Grund: energiesparende 

Technologien, weniger energieintensive Produktionsweisen). 

Dennoch bleibt unsere Energieversorgung 

weitgehend importabhängig. 

Die technische Grenze für den Endenergiebedarf bei 

unveränderter Energiedienstleistung könnte aber bei weniger als 

20% des heutigen Bedarfs liegen (s.u.). 

(2) Vom Energierohstoff bis zu der Nutzung als Endenergie 

beim Verbraucher geht bei Umwandlungen 

und Transport ein großer Teil der Energie verloren. 

Besonders hohe Verluste entstehen aber vor allem 

durch verschwenderische Nutzung beim Verbraucher. 

(5) Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass 

• Kohlenwasserstoffe gegenwärtig und in auch 

nächster Zukunft die wichtigsten Energieträger 

sind und bleiben werden, 

• eine Verschiebung vom Erdöl hin zum Erdgas 

erfolgen wird, 

• Kohlenwasserstoffe trotz für viele Jahrzehnte 

reichender Reserven und Ressourcen endlich sind 

und deshalb ein sparsamer Umgang geboten ist 

• Da Verbraucher- und Förderregionen geographisch 

nicht immer zusammenfallen, kommt dem Transport 

und Handel mit Erdöl und Erdgas eine große 

Bedeutung zu. 

• Problemkreise sind u.a.: 

- politische Einflüsse auf den Handel, 

- die nicht abschätzbare künftige Preisentwicklung, 

- die CO2-Problematik. 

Angesichts dieser Umstände ist unbedingt eine 

Substitution durch andere Energieträger in Angriff zu 

nehmen !! 

Primärenergie: Energie vor der Umwandlung in Kraftwerken u.ä. 

Sekundärenergie: nach der Umwandlung in Transportform 

Endenergie: Energie, die den Endverbraucher erreicht 

Nutzenergie: Energie, die der Verbraucher in der gewünschten 

Form bezieht 

Energiedienstleistung: Dienstleistung, die der Verbraucher durch 

Verwendung der Nutzenergie bezieht 

Wichtig: Statistiken weisen stets nur die Bilanz bis zur Nutzenergie 

aus, völlig offen bleibt der Umsatz in Dienstleistung! 

(3) Die technischen Wirkungsgrade bei der Umwandlung 

und dem Transport von Energie sind (auf 

Grund physikalischer Gesetze) kaum noch verbesserbar. 

Sehr große Möglichkeiten liegen dagegen bei 

einer besseren Umsetzung in Nutzenergie und vor 

allem in Energiedienstleistung. 

Die Wirkungsgrade von Wärmeumwandlungsprozessen sind z.B. 

durch den Carnotschen Wirkungsgrad begrenzt. Bei mehreren 

Umwandlungsschritten multiplizieren sich die Wirkungsgrade. 

Erzielbare maximale Wirkungsgrade von Einzelprozessen: 

Wärmeerzeugung durch Verbrennung 95% 

Elektrolyse 80% 

Brennstoffzellen (Stromerzeugung) 65% 

Gas- und Dampfturbinen 45% 

Dieselmotor 35% 

Kernkraftwerk 35% 

Solarzelle (Photovoltaik) 30% 

Leuchtstoffröhre 25%


Ottomotor 20% 

Glühbirne 5% 

Biomasse aus Sonnenenergie (NPP) 5% 

Endenergieverbrauch: 7 600 PJ/a 

aber: nur durch Strom abdeckbare Endenergie hat 16% Anteil 

(evtl. auf 10% reduzierbar) → davon kann Kernenergie nur die 

Grundlast, d.h. etwa die Hälfte, übernehmen (was somit keine 

wesentliche Reduzierung der CO 2 -Emission bringen würde) 

Allerdings: Strom wird oft für Zwecke eingesetzt, für die andere 

Energien effizienter wären (z.B. Wärmeerzeugung) 

→ Schlußfolgerung: CO 2 -Emission ist viel schneller reduzierbar, 

wenn zunächst die fossilen Energieträger rationeller genutzt 

werden (und dann ein Umstieg auf regenerierbare Energien 

erfolgt) 

5.4. Sparsamerer Umgang mit Energie- und 

Material als Ressourcen 

Die Nutzenergie wird oft sehr schlecht in Energiedienstleistung 

umgesetzt: z.B. schlechte Wärmedämmung von Häusern, Autos 

nur mit einer Person besetzt, unnötige Beleuchtung, zu kurze 

Verwendungsdauer von Produkten 

(4) Etwa 85% der Endenergie werden als Brennstoffe 

benötigt, für die aber heute fast nur fossile Träger zur 

Verfügung stehen. Diese lassen sich nur bei der 

Stromerzeugung (und auch dort nur teilweise) durch 

Kernenergie ersetzen. 

(1) Die vorhandenen Vorräte an nicht erneuerbaren 

Ressourcen lassen sich “strecken” durch: 

- effizientere Nutzung von Werkstoffen und Energie 

- längere Lebensdauer (und Wiederverwendung) 

- Rückführung der Materialien 

- Ersetzung knapper Rohstoffe durch andere 

- Nutzung ärmerer Rohstoffvorkommen 

- Ersetzung durch “intelligente” Lösungen 

Fazit: Technik und Wirtschaft müssen sich an den erforderlichen 

Energie- und Stoff-Dienstleistungen orientieren und nicht an 

einem aus veralteten Technologien und Gewohnheiten 

resultierenden Energie- und Stoff-Verbrauch! 

(Alt-)BRD 1986: Primärenergieverbrauch 11 500 PJ/a 

→ Steinkohle 20%, Braunkohle 8%, Erdöl 43%, 

Erdgas 15%, Wasserkraft 2%, Kernenergie 10% 

(2) Durch effizientere Formen der Nutzung lassen 

sich die erforderlichen Rohstoff- und Energieeinsätze 

für notwendige Material- und Energiedienstleistungen 

oft erheblich reduzieren. 

Am Beispiel eines Wohnhauses kann die 

Energieeinsparung durch Einführung moderner 

Technologien sowie anderer Nutzungsgewohnheiten 

illustriert werden:


d) Durch Kraft-Wärme-Kopplung kann die bei 

Wärmekraftprozessen unvermeidliche Abwärme für Heizung und 

Prozeßwärme genutzt werden, so daß der Wirkungsgrad von 30% 

auf 85% steigt. 

Beispiele für Möglichkeiten der Energieeinsparung 

a) Die Energiedienstleistung “warmer Raum” kann mit rund 5% 

der heute üblichen Heizleistung erbracht werden (Wärmedämmung, 

modernes Heizungssystem u.a.). 

b) Die Energiedienstleistung “schneller Individualverkehr” kann 

mit weniger als 10% des heutigen Energieverbrauchs erbracht 

werden (kleinere Fahrzeuge, Elektroantrieb, Langlebigkeit, 

einfache Reparaturfähigkeit). 

(3) Prognosen des Energiebedarfs und die Planung 

der Energieversorgung müssen unbedingt die technischen 

Möglichkeiten einer effizienteren Energienutzung 

berücksichtigen. 

c) Die Dienstleistung “elektrisches Gerät” kann mit rund 20% des 

heutigen Energieverbrauchs erbracht werden (z.B. bessere 

Wärmedämmung bei Kühlschränken und Gefriertruhen, Sparlampen, 

verlustarme Elektronik, elektronische Leistungsanpassung 

bei Motoren u.v.m.). 

Allein die komsequente Anwendung heutiger Möglichkeiten 

könnte den Pro-Kopf-Energieverbrauch in Deutschland bei 

gleicher Dienstleistung auf weniger als 50% des heutigen 

Einsatzes senken. Die technischen Grenzen sollten sogar bei 

einem Wert unter 20% liegen.


Untersuchungen zur Energieversorgung Deutschlands zeigen, daß 

die gleiche Versorgung (mit wachsenden Dienstleistungen) auch 

ohne Kernenergie und Ausbau der Kohle errreichbar ist und 

darüber hinaus der Energiebedarf noch stark sinken kann. 

Die Art der Technik und deren Nutzung bestimmt den Verbrauch 

an Energie und Ressourcen und damit letztlich die Umweltbelastung. 

Die Technikwahl ist damit äußerst entscheidend, sie 

darf nicht dem Zufall oder anderen Interessengruppen überlassen 

werden !! 

(4) Bei Werkstoffen ist nicht länger der jährliche 

Durchsatz, sondern der Bestand ein guter Indikator für 

materiellen Wohlstand. 

Energieintensität bei der Neugewinnung verschiedener Stoffe 

(in MJ/kg): 

Bauholz 7 

Glas 17 

Papier 18 

Eisen, Stahl 25 - 50 

Kunststoffe (aus Erdöl) 45 - 135 

Zink 65 

Chrom 60 - 125 

Magnesium 350 

Titan 400 

Beispiel : Rohstoff Stahl 

-> Bestand = Stahl in Maschinen, Anlagen, Geräten usw. 

-> Durchsatz = jährliche Stahlproduktion (auch aus Schrott) 

Eine ökologisch orientierte Wirtschaft kann ihren Reichtum nur 

noch am vorhandenen Bestand und nicht am materiellen 

Durchsatz (und erst recht nicht an der Entnahme von nicht 

erneuer-baren Rohstoffen aus der Umwelt!) messen. 

(6) Auch die Wiederverwendung von Produkten 

(Bauteilen, Verpackungen usw.), ihre Reparatur und 

eine lange Lebensdauer tragen zur Einsparung von 

Rohstoffen und Energie bei. 

(5) Die Rückführung von Material (= Recycling) ist 

eine wichtige Methode zur Verlängerung der Lebensdauer 

begrenzter Vorräte. Die Vorteile sind 

- geringerer Verbrauch von “neuen” Rohstoffen 

- geringerer Energieaufwand zur Bereitstellung. 

Bei der Rückführung genutzter Materialien ist der 

Energieaufwand häufig deutlich geringer als bei ihrer 

Neuproduktion (z.B. Aluminium!, Stahl, Papier, Glas u.v.a.). 

Allerdings muß die Rückgewinnung bereits im Produktentwurf 

vorgesehen sein (z.B. leichte Austauschbarkeit von Teilen, keine 

Mischmaterialien, wie metallische Legierungen oder 

Verbundstoffe vom Typ Papier/Plastik/(Aluminium)). 

Da keine hundertprozentige Rezyklierung möglich ist, sollte 

schon bei Produktion und Konsum Material gespart werden durch 

- verringerten Durchfluß (besserer Entwurf, höhere Lebensdauer) 

- sowie verringerten Abfall und Verschleiß.


Gleichzeitig führt dies auch zu einer Verringerung des 

Energieverbrauchs. 

5.5. Alternativen der Energieversorgung 

(7) Ein typisches Beispiel für den übermäßigen Verbrauch 

und Verschleiß von Materialien in den 

Industrieländern ist durch den hohen Anfall an 

Hausmüll gegeben (in Deutschland etwa 1 kg pro 

Person und Tag!). Er wird durch den Wegwerfkonsum 

hervorgerufen und führt - neben dem Energieverbrauch 

- zum Verlust seltener oder (in der 

Gewinnung) energieaufwendiger Stoffe. Eine weitgehende 

Rückführung sowie vor allem eine drastische 

Verringerung der Menge sind deshalb dringend nötig 

und auch möglich. 

“seltene” Rohstoffe: vor allem Metalle 

“energieintensive” Stoffe: Aluminium, Glas, Papier, Plastik 

Hausmüll hat etwa den gleichen Energiegehalt wie Braunkohle! 

Hausmüllzusammensetzung in Gewichtsprozent (BRD, 1985): 

organische (vegetabile) Reste 30% 

Papier, Pappe 16% 

Mittelmüll (8 - 40 mm) 14% 

mineral. Stoffe, Feinmüll 12% 

Glas 9.2% 

Kunststoffe 5.4% 

Metalle 3.2% 

Verbundmaterialien 3.5% 

Textilien 2% 

Wegwerfwindeln 2% 

Mineralien 2% 

Problemabfälle 0.7% 

Das Duale System (“Grüner Punkt”) ist keine dauerhafte Lösung 

und stellt vor allem keinen Ansatz zur Müllvermeidung dar. 

Notwendig sind vielmehr eine Verringerung der Menge (z.B. 

durch andere Verpackungsstrategien) und die Erhöhung der 

Lebensdauer von Gütern. 

(1) Mit der heutigen Technik ist es nicht möglich, die 

gesamte Welt mit den Dienstleistungen zu versorgen, 

an die sich die Industrieländer gewöhnt haben. 

→ notwendig: 

- Energieeinsatz pro Energiedienstleistung ist zu verringern 

- Energieversorgung ist auf nachhaltige, erneuerbare Energieträger 

umzustellen 

(2) Eine nachhaltige und umweltneutrale Energieversorgung 

ist prinzipiell nur auf der Basis erneuerbarer 

Energiequellen möglich. Diese nutzen die 

Sonnenenergie entweder direkt (Biomasse, 

Sonnenkollektoren, Solarzellen) oder auch indirekt 

(Wind, Wasserkraft, Temperaturgradienten). 

“Nachhaltigkeit” bedeutet insbesondere, daß nicht von begrenzten 

Vorräten (fossiler Brennstoffe) gelebt wird, sondern ein 

Fließgleichgewicht besteht (abgestrahlte Wärme = aufgenommene 

Energie) -> dieser Eintrag kann nur aus der Sonnenenergie 

kommen 

(3) Ausbaubare Alternativen der Energieversorgung 

sind: 

- direkte Nutzung der Sonnenenergie 

- Erzeugung von Biomasse 

- Wasserkraft 

- Windkraft 

- Wasserstoff als Energieträger 

- Gezeiten und geothermische Energie. 

(8) Das Ausweichen auf ärmere Lagerstätten erhöht 

den Abbau- und Energieaufwand für die Gewinnung. 

Andererseits ist die Substitution knapper Rohstoffe oft 

nicht möglich, weil es keine ähnlichen Ersatzstoffe 

gibt.


Sonnenenergie: a) Sonnenkollektoren → dienen der direkten 

Wärmeerzeugung (“passive” Nutzung) 

b) Solarzellen → erzeugen unmittelbar elektrischen Strom 

(“Photovoltaik”) → auch in Mitteleuropa bedeutsamer nutzbar: 

mittlere Einstrahlung in Deutschland am Boden 100 W/m 2 

(weltweites Mittel: 170 W/m 2 ) → 900 kWh/m 2 a → bei heutigem 

Wirkungsgrad von 20% reichen weniger als 1% der Fläche 

Deutschlands für die Energieerzeugung von 550 TWh/a (BRD: 

Fläche unt. Stromleitungen 0.8%, Brachland 1.3%, Straßen 5%) 

Problem: Speicherung der elektrischen Energie ist nötig (Latentwärme, 

Batterien, Wasserstoff o.a.) 

Biomasse: aus Land- und Forstwirtschaft (“Energieforsten”) → 

erzeugt Holz, Stroh, Biogas, Alkohol → nachhaltiger Ertrag von 

etwa 10 t/ha a entspricht bis zu 5000 l Heizöl pro Hektar und Jahr; 

Wirkungsgrad nur 1%, aber gut speicherbar (als Fest- Flüssig-, 

Gas-Brennstoffe), geringe Kosten, einfache Technik 

weltweites Potential: Netto-Photosynthese beträgt 100 TW 

außerdem: Aufforstung ist das einzige Mittel, die Brennholzkrise 

der Entwicklungsländer zu lösen 

Wasserkraft: nutzt die potentielle bzw. kinetische Energie des 

Wassers (Wasserkreislauf!); weltweiter Anteil bei 6%, läßt sich 

auf 20% ausbauen; Wirkungsgrad bei 90% (Heizkraftwerk 40%, 

Kernkraftwerk 30%); leicht speicherbar, schnell verfügbar → 

eignet sich zur Deckung von Belastungsspitzen 

Wasserstoff: durch Elektrolyse mit Wirkungsgrad von 80% 

vielseitig erzeugbar (Strom aus Solarzellen, Wind, Wasserkraft), 

speicherbar und verwendbar (in Brennstoffzellen mit 65% 

Wirkungsgrad), direkte und saubere Verbrennung; Energiegehalt 

von Wasserstoff beträgt 39 kWh/kg → zusammen mit Solarstrom 

ist Wasserstoff ein interessanter speicherfähiger und umweltfreundlicher 

Energieträger 

(4) a) Kernkraftwerke bereiten erhebliche Sicherheitsprobleme 

und sind deshalb keine nachhaltige Lösung. 

b) Die Kernfusion könnte (ohne Materialprobleme) 

große Mengen Energie bereitstellen, aber auch bei ihr 

gibt es wegen des intensiven Neutronenflusses 

erhebliche Probleme mit der Radioaktivität. 

Kernspaltung: spaltbares Uran U-235 → Energiegehalt beträgt 

79 000 GJ/kg; natürliches Uran enthält 0.7% U-235, die restlichen 

99.3% U-238 sind durch Neutronenbeschuß in spaltbares 

Plutonium umwandelbar; 

Wirkungsgrade liegen um 1%, bei Brütern allerdings um 50% 

Die Kernenergie ist dennoch weniger von der Vorratsseite 

limitiert, sondern durch ökologische und gesellschaftliche Aspekte 

sowie Sicherheitsprobleme! 

Kernfusion: benötigt als Brennstoff Isotope schweren Wasserstoffs 

(Deuterium, Tritium); 

Deuterium: im Seewasser 1 Atom auf 6700 H-Atome → 1 Liter 

Seewasser entspricht 300 l Benzin 

Tritium: radioaktiv, Halbwertszeit 12.3 Jahre, durch Beschuß von 

Lithium mit Neutronen erzeugt; 1 g Lithium entspricht 45 bis 90 

GJ (etwa 2 t SKE), im Seewasser 0.17 g Li pro m 3 , d.h. 340 kg 

SKE/m 3 

kontrollierte Kernfusion bisher nicht erzeugt, Fusionsreaktoren 

erzeugen einen intensiven Neutronenfluß! 

weltweites Potential: Wasserkreislauf → r und 40 000 TW 

nutzbare Wasserkraft → rund 2.2 TW 

Windkraft: nutzt kinetische Energie des Windes (Konvektion!), 

deshalb nur sinnvoll, wo starker Wind (die Leistung wächst mit 

der dritten Potenz der Geschwindigkeit!), Leistungsschwankungen 

müssen ausgeglichen werden; Wirkungsgrad um 60% 

Gezeiten, geothermische Energie: nur an wenigen Stellen auf 

der Erde sinnvoll nutzbar 

(5) Eine nachhaltige Energieversorgung, die ohne 

Umweltschäden oder nicht kalkulierbare Gefährdungen 

auskommt, kann nur auf der Grundlage der 

Sonnenenergie basieren. Deshalb sind alle 

wissenschaftlichen und technischen Entwicklungen 

vorrangig auf diese Richtung zu orientieren. Zugleich 

muß weiterhin hartnäckig an der Reduzierung des 

Energiedurchsatzes durch verbesserte technische 

Produkte sowie vor allem andere Nutzungsgewohnheiten 

gearbeitet werden.

Skript Humanökologie (Kapitel 5)

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