Fossile Energie
Fossile Energie nennt man nutzbare Energie, die Energieträgern entstammt, deren Energiegehalt vor langer Zeit in eine konzentrierte Form überführt wurde, die sich heute nutzen lässt. Fossile Energieträger sind durch biologische und physikalische Vorgänge wie Veränderungen des Erdinneren und der Erdoberfläche über lange Zeiträume entstanden.
Da diese Entstehungsprozesse besondere Bedingungen und lange Entwicklungszeiträume voraussetzen, sind fossile Energieträger grundsätzlich endlich. Sie erneuern sich langsamer als sie bei der Nutzung zur Energiegewinnung verbraucht werden.
Der heute bekannteste fossile Energieträger ist das Erdöl, das aus lange zurückliegenden Prozessen des Abbaus organischen Materials stammt. Auch Kohle, die in ähnlichen Prozessen entsteht, ist ein fossiler Energieträger. Nach wie vor ist Erdöl der wichtigste Energielieferant der Welt. Rund 40 Prozent der von uns benötigten Energie beziehen wir aus Erdöl.
Die oben beschriebene Definition fossiler Energieträger trifft prinzipiell auch für Uran zu, das heute in Atomkraftwerken als Energielieferant eingesetzt wird. Allerdings entstehen Uran und andere schwere Elemente nicht wie Kohle, Erdöl und Erdgas durch biologische und geologische Prozesse, sondern durch Fusionsprozesse in der Endphase bestimmter Sterne (Supernovae).
Der Begriff fossiler Brennstoff wird im allgemeinen nur für solche fossile Energieträger verwendet, die ihre gespeicherte Energie durch chemische Verbrennung mit Sauerstoff abgeben.
Beispiele für fossile Brennstoffe sind damit Erdöl, Erdgas, Braunkohle und Steinkohle.
Die entstehende Wärme wird entweder direkt genutzt oder in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt.
Der Übergang von der Nutzung von Biomasse (insbesondere Holz) zur Nutzung fossiler Brennstoffe im 18. und 19. Jahrhundert ermöglichte Erfindungen wie die kohle-betriebene Dampfmaschine und später den Verbrennungsmotor und schufen damit die Voraussetzungen für die Industrielle Revolution.
Die aufgeführten fossilen Brennstoffe basieren auf organischen Kohlenstoff-Verbindungen. Bei der Verbrennung mit Sauerstoff wird daher nicht nur Energie in Form von Wärme freigesetzt, sondern auch Kohlenstoffdioxid, ein Treibhausgas. Je nach Zusammensetzung und Reinheit des fossilen Brennstoffes werden daneben weitere Verbrennungsprodukte wie Stickstoffoxide, Ruß sowie andere chemische Verbindungen erzeugt.
Abgestorbene Kleinlebewesen wurden auf dem Meeresgrund in einer Schlammschicht luftdicht eingeschlossen und von anderen Erdschichten überlagert, so dass im Laufe der Zeit eine isolierte Schicht entstand.
Bakterien, die ohne Sauerstoff überleben können (anaerobe Bakterien), zerlegten die organischen Bestandteile in einfachere Verbindungen. Unter Druck und Wärme entstand daraus schließlich ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffverbindungen.
Das eventuell noch vorhandene Meerwasser verdunstet oder wird vom Sediment aufgenommen, während weitere Schichten abgelagert werden. Da die Kohlenwasserstoffe leichter sind als aufgelagerte Erd- und Gesteinsschichten, steigen sie darin hoch und sammeln sich unter undurchlässigen Erdschichten, wobei die gasförmigen Kohlenwasserstoffe in der Regel als Erdgas über dem flüssigen Erdöl eingeschlossen werden.
Kohle entstand aus pflanzlichen Überresten (vor allem von Farnen und Bäumen), die unter Luftabschluss - zum Beispiel am Grund von Sümpfen und Mooren - nicht verwesen konnten und später großem Druck und Wärme ausgesetzt waren. Wasser und andere "Verunreinigungen" haben sich dabei mit der Zeit verflüchtigt, wodurch Torf oder Kohle in unterschiedlicher Zusammensetzung, Reinheit und Dichte entsteht.
Als hochwertigste Kohle gilt die Steinkohle, da diese sehr dicht und rein ist, das heißt, hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht. Der Brennwert der Steinkohle ist sehr hoch und wird als Maßstab für den Energiegehalt verschiedener Brennstoffe herangezogen (Steinkohleeinheiten). Weniger hochwertig ist die Braunkohle, die weniger verdichtet ist und größere Schwefel-Anteile enthält; ihr Brennwert ist deutlich geringer.
Faktoren der Verfügbarkeit fossiler Energiereserven
- Größe der Energiereserve
- Effektivität bei der Nutzbarkeit der Energie
- Umfang des Verbrauchs
- Ausweichen auf regenerative Ressourcen
Der Gegenbegriff zu fossiler Energie ist Erneuerbare Energie, die aktuellen, sich laufend erneuernden energetischen Prozessen entnommen wird, zum Beispiel durch Nutzung der Windenergie, der Sonneneinstrahlung (Sonnenkollektoren), der Gewässerströmungen oder der Gezeiten, ebenso die Erdwärme oder die Nutzung von Biomasse.