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Über dieses Buch

Technisch wichtige Auslegungs- und Sicherheitskriterien für konventionelle, nukleare und regenerative Energiesysteme werden hier betrachtet. Das Buch zeigt die Auswirkungen des menschlichen Wirtschaftens, erklärt wie diese zu beurteilen und zu berücksichtigen sind. Es zeigt die möglichen Auswege auf, auch wenn umweltrelevante Entscheidungskriterien prinzipiell nicht quantifizierbar sind. Zusätzlich werden auch gesellschaftspolitische Aspekte angesprochen, die zu einem humanen volkswirtschaftlichen Prozess hinführen, der das ökologische Minimalprinzip gerade vollständig ausschöpft. Die anschauliche Darstellung der Sachverhalte mithilfe einfachster mathematischer Modelle setzt nur elementare Kenntnisse der Mathematik und der jeweils relevanten Fachdisziplinen voraus. Für Vertiefung und Übung sind zahlreiche Aufgaben mit den jeweiligen Lösungswegen beigefügt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung
Um ein menschenwürdiges Leben führen zu können, bedarf es einer gewissen Zivilisation. Verbunden damit ist ein Bedarf an Energie. In der Handhabung dieses unerlässlichen Energieeinsatzes zeigt sich die Energiekultur der jeweiligen Zivilisation. Je weniger zerstörend der Energieeinsatz auf die Symbiose Mensch-Natur wirkt, desto höher diese Kultur. Zu den rein physikalischtechnischen Fragestellungen der klassischen Energietechnik kommen moralisch- ökologische Aspekte hinzu, die letztlich Maßstab für die von einer Zivilisation jeweils erlangten Stufe der Energiekultur sind. Die alternative Energietechnik ist also eine Erweiterung der klassischen Energietechnik, die sich nur mit den Maschinen und den in ihnen ablaufenden Prozessen beschäftigt.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

2. Energetische Beurteilungskriterien

Zusammenfassung
Die klassische, ingenieurmäßige Beurteilung von Energiesystemen allein mit Hilfe des Wirkungsgrades ist nicht hinreichend. Neben der mit dem Wirkungsgrad beschriebenen Prozessgüte der Energieumwandlung spielt die Apparategüte eine entscheidende Rolle. Diese wird durch den Energie-Erntefaktor beschrieben, der anzeigt, ob der Energieaufwand zum Realisieren des Apparates einschließlich dessen Infrastruktur auch gerechtfertigt ist, in dem der Energieumwandlungsprozess ablaufen soll. Die Prozess- und Apparategüte lässt sich gesamtenergetisch als Gesamtgüte zusammenfassen, die schließlich mit dem Globalwirkungsgrad beurteilt werden kann.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

3. Umweltrelevante Beurteilungskriterien

Zusammenfassung
Die von den Aktivitäten der Menschen ausgehenden Umweltbeeinflussungen sind äußerst komplex. Es existiert eine sowohl quantitativ als auch qualitativ nicht überschaubare Vielzahl an anthropogenen Emissionen, die auf ein extrem vernetztes System Umwelt einwirken, das in verstärkter Mannigfaltigkeit hierauf reagiert und Rückwirkungen produziert. Glücklicherweise sind nicht alle Rückwirkungen lebensbedrohend. Eine Einschränkung auf die Klasse der wirklich gefährlichen Emission erscheint sinnvoll, wobei wir aber vorab wissen müssen, welche Emissionen gefährliche Rückwirkungen erzeugen. Dieses Voraberkennen ist aber in der Regel nicht möglich, denn wir finden im Allgemeinen nur das, nach dem wir suchen. Es muss also zumindest schon ein Verdacht bestehen, der gewöhnlich aber erst dann aufkommt, wenn die entsprechende Rückwirkung bereits eine Gefahrensituation erzeugt hat.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

4. Ethik

Zusammenfassung
Die Diskussion der umweltrelevanten Beurteilungskriterien hat gezeigt, dass die Probleme allein quantitativ nicht zu meistern sind. Die aufgezeigten Auswege sind deshalb qualitativer Natur (inhärent sichere Systeme, Selbstorganisation, Minimalprinzip). Insbesondere die in Abs. 3.4.6 erläuterte Idee des CIMKonzepts bietet die Grundlage zu einer Weiterentwicklung unseres gegenwärtigen volkswirtschaftlichen Prozesses mit seiner Selbstorganisation im Rahmen unserer Marktwirtschaft. Dabei sei bemerkt, dass die in der BRD praktizierte Soziale Marktwirtschaft bereits genau nach den in Abs. 3.4.6 dargelegten Prinzipien gearbeitet hat, mit denen ein sozial ausgewogenes Verhalten der Gesellschaft mit Hilfe von Systemeigenschaften erreicht wurde, die durch die politisch gesetzten Rahmenbedingungen geprägt waren.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

5. Ökonomisch-ökologisches Wirtschaften

Zusammenfassung
Der zur Befriedigung unserer Bedürfnisse erforderliche volkswirtschaftliche Prozess kann dauerhaft nur bei Beachtung der globalen ökonomischökologischen Zusammenhänge betrieben werden. Die Zivilisation muss verträglich in die natürlichen Mechanismen eingebettet sein. Je besser alle anthropogenen Aktivitäten dem rein solar angetriebenen volkswirtschaftlichen Idealprozess (Bild 1.11, Abs. 1.3, 2.4) angepasst sind, umso geringer sind die Rückwirkungen, die bei drastischer Abweichung vom Idealprozess zur ernsthaften Bedrohung der Zivilisation selbst anwachsen können. Die zulässigen Aktivitäten sind abhängig von den sich im Laufe der Evolution herausgebildeten Schwellenverhalten, die letztlich menschliches Handeln legitimieren.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

6. Energiewirtschaft

Zusammenfassung
Um konkrete Aussagen über sinnvolle Maßnahmen hin zu einer ökologisch geprägten Energiewirtschaft machen zu können, wird der energiewirtschaftliche Ausgangszustand im Nachkriegsdeutschland betrachtet. Dabei beschränken wir uns zunächst ganz bewusst auf die BRD (alte Bundesländer) als typisches Industrieland, das allein durch die Entwicklung neuer bzw. verbesserter Verfahren und Produkte im Rahmen des Welthandels bestehen konnte.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

7. CO2-arme Technologien

Zusammenfassung
Die heute gängigen CO2-armen Energien zur Bereitstellung von Strom, Wärme und zur Mobilität werden im Folgenden detaillierter betrachtet.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

8. Speicherung und Verteilung

Zusammenfassung
Die Erneuerbaren Energien und insbesondere die Photovoltaik und Windenergie sind wegen des vagabundierenden Angebots der Natur ohne eine Speicherung der geernteten Energie nicht grundlastfähig. Ohne Speicher kann eine Energiewende hin zu einer durch von erneuerbaren Energien dominierten Energiewirtschaft nicht realisiert, nicht auf Schattenkraftwerke verzichtet werden. Ohne CO2-arme nukleare Kraftwerke kann nur auf fossile Schattenkraftwerke zurückgegriffen werden. Das Ziel einer CO2-armen Energiewirtschaft kann nicht erreicht werden.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

9. Mobilität

Zusammenfassung
Als Ersatz der fossilen Treibstoffe sind auch aus der Biomasse hergestellte flüssige und gasförmige Treibstoffe denkbar. Aber auch Strom kann direkt als Treibstoff eingesetzt werden. Die Entscheidung über die Art der zukünftigen Treibstoffe hängt ab von der Entscheidung für die zukünftigen Antriebssysteme. Für den gesamten erdgebundenen Verkehr ist eine weitgehende Elektrifizierung möglich, die wiederum, mit der möglichen Speicherbarkeit von elektrischer Energie verknüpft ist. Ohne Verbesserungen in der Speichertechnik sind zumindest Hybridsysteme (Antrieb elektrisch, Aufladen am Stromnetz beim Parken, Aufladen beim Fahren mit Hilfe eines stationär betriebenen Hilfsaggregats zur Stromerzeugung) machbar.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

10. Energieautarkie

Zusammenfassung
Dass mit einer Maschine Energie nicht vermehrt werden kann und die Nutzenergie stets kleiner oder maximal gleich der eingesetzten Energie ist, die in Nutzenergie umgewandelt werden soll, ist mittlerweile allgemeiner Konsens. Es gibt kein Perpetuum Mobile.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

11. Ökologische Verträglichkeit CO2-armer Energien

Zusammenfassung
Die Erneuerbaren Energien (EE), die dezentral das Angebot der Natur durch Abschöpfung umweltfreundlich (Abs. 1) nutzen, sind auch zur dezentralen Nutzung erdacht worden. Das zentralistische Einsammeln von natürlichen Energien und die ebenso zentralistischen Verteilung wie bei den bisher genutzten fossil-nuklearen Großkraftwerk-Strukturen steht im Widerspruch zur Philosophie der erneuerbaren Energien selbst. Erneuerbare Energie sollte nicht erst gesammelt und dann wieder verteilt, sondern dezentral am Ort der Abschöpfung genutzt werden.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

12. Energiekonsens, Weg in die Zukunft

Zusammenfassung
Durch die nukleartechnischen Ereignisse in Three Mile Island (USA), Tschernobyl (Ukraine/UdSSR) und Fukushima (Japan) und dem damit verknüpften politischen Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie bis 2020 ist der schon zuvor brüchige Energiekonsens in Deutschland endgültig verloren gegangen [45]. Die Maßnahmen zur Erhaltung der Netzstabilität werden immer konfuser. Durch die übertriebene nicht marktkonforme Förderung (EEG) werden immer mehr Erneuerbare Energien installiert [45,49]. Die aktuelle Situation für 2013 ist in Tabelle 12.1 aufgelistet. Von den Erneuerbaren Energien (EE) werden hier nur die problemverursachenden Hauptsäulen der Energiewende Wind und Photovoltaik betrachtet.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

13. Übungsaufgaben und Lösungen

Zusammenfassung
Aufgabe 1: Bei rein quantitativem Wachstum nimmt der Energiebedarf zur Trinkwasseraufarbeitung ständig zu.
Jochem Unger, Antonio Hurtado

14. Ergänzende und weiterführende Literatur

Ohne Zusammenfassung
Jochem Unger, Antonio Hurtado

Backmatter

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