Energie

Kostenloses Unterrichtsmaterial zum Thema "Energie, Energiewende und Dekarbonisierung"

Die Frage, wie wir unsere Energieversorgung möglichst umweltschonend organisieren, ist eine der wichtigsten Zukunftsfragen der Menschheit ‒ davon sind wir von wfw-Film überzeugt.

Aus diesem Grund widmen wir uns in unseren Schulfilmen und Unterrichtsmaterialien immer wieder den Themen Klimawandel, Treibhauseffekt, fossile und regenerative Energieerzeugung und thematisieren auch die Folgen für Mensch und Umwelt. Jede Form der Energiegewinnung stellt einen gewissen Eingriff in die Umwelt dar und verfügt über ökologische Besonderheiten. Sparsam mit Energie umzugehen, ist daher der erste und wichtigste Grundsatz. 

Den Themenkomplex Energie, Klimawandel und Energiewende gehen wir auf unseren didaktischen DVDs gleich in mehreren Lehr- und Unterrichtsfilmen an. Dazu gehören: "Macht euch die Erde untertan", "Der Kreislauf des Kohlenstoffs", "Wenn kein Regen fällt" und "Taiga  Wald des Nordens". Je nach Hauptthema der DVD ist dann der thematische Schwerpunkt etwas anders gelagert. So wird das Thema vielseitig beleuchtet und überdies die weltweite Bedeutung klar vor Augen geführt.

Die folgenden Bilder sind bei den Dreharbeiten zu unseren Schulfilmen "Macht euch die Erde untertan" und "Der Kreislauf des Kohlenstoffs" entstanden. Sie dürfen im Rahmen einer Creative-Commons-Lizenz heruntergeladen und kostenlos für nichtkommerzielle Zwecke im Bildungsbereich verwendet werden. Alle hier zum Download angebotenen Unterrichtsmaterialien (Bilder, Videos, Arbeitsblätter, Texte usw.) stehen unter folgender Creative-Commons-Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0. Bitte als Quelle wfw-Film.de angeben.

Atomkraft / Kernenergie ‒ Günstiger Strom für alle?

Nach dem Abwurf der beiden Atombomben im Zweiten Weltkrieg über Japan wurde in den 1950er Jahren die friedliche Nutzung der Kernenergie in großem Maßstab umgesetzt. Nachdem sich jedoch zeigte, dass die Kraftwerke nicht so wirtschaftlich waren, wie erhofft, ebbte die Bautätigkeit seit den 1980er Jahren vielerorts wieder ab. Strom aus Kohlekraftwerken war in der Regel günstiger.

Mit der Debatte um den Klimawandel schien für die Kernenergie als vermeintlich "saubere" und klimafreundliche Energieform ein Comeback möglich. Allerdings steigen die Kosten durch erhöhte Sicherheitsanforderungen immer weiter, so dass neue Kernenergieprojekte nur mehr mit aberwitzigen Subventionen in Angriff genommen werden. Ein eindrückliches Beispiel dafür ist Hinkley Point C in England.

Sauberer Strom aus regenerativen Energiequellen lässt sich schon heute zu wesentlich günstigeren Preisen produzieren als der aus Kernenergie ‒ ganz ohne Risiko und Folgekosten. Im "günstigen Atomstrom" sind weder die milliardenschweren Förderungen, noch Kosten für die Endlagerung oder das Risiko eines Super-GAUs angemessen mit einbezogen. Wie groß das Zerstörungspotenzial, wie weitreichend die Kontamination ganzer Landstriche ist, haben insbesondere Tschernobyl (1986) und Fukushima (2011) gezeigt.

Wir haben gute, saubere, ungefährliche und kostengünstige Alternativen zur Kernenergie. Die ökonomische Vernunft spricht heute gegen Kernkraftwerke. Das ökologische Gewissen sowieso.

Die folgenden Bilder stammen größtenteils von zwei unterschiedlichen Demonstrationen für einen Ausstieg aus der Kernkraft. Die eine fand direkt während der Kernschmelze in Fukushima am 12. März 2011 in Stuttgart statt. Bei der anderen Demonstration handelte es sich um einen Protestmarsch zum Kernkraftwerk Neckarwestheim. Beide Demonstrationen haben wir mit Film und Foto begleitet.

  • Kernkraftwerk Gundremmingen
  • Atomkraftwerk Gundremmingen
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg 12.03.2011
  • Demonstration für den Atomausstieg
  • Demonstration für den Atomausstieg

Kohle ‒ Jobmotor, aber Klimakiller?

Die Energieerzeugung durch Kohle, insbesondere durch Braunkohle, ist im Zuge der Klimadiskussion stark in die Kritik geraten. Tatsächlich ist sie für einen hohen Ausstoß von Kohlenstoffdioxid verantwortlich. Bei der Verbrennung von Kohle wird Kohlenstoffdioxid, das vor Millionen von Jahren über lange Zeiträume der Erdatmosphäre entzogen wurde, in kürzester Zeit freigesetzt. Die Erhöhung des Kohlenstoffdioxidgehalts in der Luft beeinflusst aber den natürlichen Treibhauseffekt und führt so zu einer Erhöhung der durchschnittlichen Temperatur auf der Erde. Diese Temperaturerhöhung wiederum beeinflusst Wetter und Meeresströmungen, führt zum Verschieben von Vegetationszonen und Ökosystemen uvm.

Die Kohlekraft wirkt aber nicht nur global als "Klimakiller", sondern führt auch lokal zu verschiedenen Problemen. Bei der Verbrennung von Kohle werden große Mengen an Feinstaub, Stickstoffoxiden und Schwermetallen wie Quecksilber und Blei freigesetzt.

Schließlich sind auch die sozialen Folgen der Kohlekraft zu berücksichtigen. Immer wieder hört man, dass viele Tausend Arbeitsplätze von der Kohleindustrie abhängen. Das wird dann als Argument für den Erhalt der Kohleindustrie herangezogen. Schaut man aber auf die tatsächlichen Zahlen, so sind in der deutschen Braunkohleindustrie direkt nur um die 30 000 Menschen beschäftigt. Rechnet man die Arbeitsplätze in anderen Branchen hinzu, die überwiegend von Aufträgen aus der Braunkohleindustrie abhängen, kommt man auf ca. 70 000 Arbeitsplätze. Demgegenüber arbeiten weit über 300 000 Menschen im Bereich der erneuerbaren Energien.

Wenig Beachtung finden bis heute die Menschenrechtsverletzungen im Zuge des Kohleabbaus. In vielen Ländern werden Menschen für die Interessen der Kohleindustrie enteignet und vertrieben, manchmal sogar ermordet. Das betrifft aber nicht nur Schwellenländer oder Länder der sogenannten "Dritten Welt". Auch in Deutschland wurden und werden Menschen zugunsten der Kohleindustrie enteignet und für den Braunkohletagebau ganze Dörfer abgebaggert. 

Allein in der Lausitz wurden weit über 100 Ortschaften für die Kohle abgebaggert. Dokumentiert wird dies vom Archiv verschwundener Orte. Kerkwitz, Atterwasch und Proschim sind nur drei der Orte, die in den nächsten Jahren dem Braunkohletagebau zum Opfer fallen sollen. "Gott hat die Lausitz erschaffen, aber der Teufel hat die Kohle darunter gelegt", sagt man in der Lausitz.

Die folgenden Fotos stammen zum größten Teil aus der Lausitz. Dort haben wir beim Kohlekraftwerk Jänschwalde, in bedrohten Orten und an verschiedenen "Braunkohletagebau-Aussichtspunkten" gedreht. Zusammen mit Material von einer großen Klima-Demonstration in Berlin sind Aufnahmen davon in einen Schulfilm zur Energiewende auf unserer DVD "Macht euch die Erde untertan" eingeflossen.

  • Braunkohletagebau in der Lausitz
  • Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Demonstration: Energiewende statt Kohlekraft
  • Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Braunkohletagebau in der Lausitz ‒ Im Hintergrund das Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Protest gegen Braunkohletagebau in der Lausitz, Atterwasch
  • Ortsschild von Kerkwitz ‒ Der Ort soll um 2020 abgebaggert werden
  • Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Gedenkbaum aus Lakoma für Atterwasch, Braunkohletagebau in der Lausitz
  • Widerstand gegen Braunkohletagebau, Kerkwitz
  • Braunkohletagebau in der Lausitz
  • Protest gegen Braunkohletagebau in der Lausitz, Plakat vor der Kirche in Atterwasch
  • Widerstand gegen Braunkohletagebau, Kerkwitz
  • Braunkohletagebau in der Lausitz ‒ Im Hintergrund das Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Widerstand gegen Braunkohletagebau, Atterwasch
  • Todesanzeige von Atterwasch, Braunkohletagebau in der Lausitz
  • Kohlekraftwerk Jänschwalde mit Stromtrassen
  • Widerstand gegen Braunkohletagebau, Schaukasten der Kirche von Atterwasch
  • Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Protest gegen Enteignung für Braunkohletagebau

Hydraulic Fracking ‒ Erschließung unkonventioneller Lagerstätten

Beim Hydraulic Fracking zur Energiegewinnung geht es um die Erschließung sogenannter "unkonventioneller Lagerstätten". Bei diesen Lagerstätten lagern Erdgas und Erdöl nicht in "großen Seen" unter der Erdoberfläche, sondern lediglich in Gesteinsporen, oft von Tonsteinen. In den meisten Fällen liegen diese Lagerstätten in tieferen Schichten und sind aufgrund ihrer geologischen Beschaffenheit lange nicht so ergiebig wie konventionelle Öl- oder Gaslagerstätten. Spätestens nach zwei Jahren ist ein Bohrloch soweit erschöpft, dass sich eine weitere Förderung nicht mehr lohnt.

Um diese neuen Lagerstätten zu erschließen, werden tiefe Löcher ‒ bis zu 3 Kilometer ‒ gebohrt, und unter hohem Druck das sogenannte Fracfluid in die Bohrlöcher gepresst. Das Fracfluid ist eine Flüssigkeit, die größtenteils aus Wasser, aber auch aus sogenannten "Stützmitteln" und Additiven besteht. Der hohe Druck führt zur Rissbildung in den Gesteinsschichten. Nun können Öl und Gas entweichen und abgepumpt werden. Aufgabe der Stützmittel ist es, die Risse offen zu halten. Das Fracfluid wird auf die geologische Beschaffenheit des jeweiligen Bohrhorizontes abgestimmt. Hunderte von Chemikalien kommen als mögliche Additive infrage. Viele von ihnen sind gesundheitsschädlich.

Rund 10 Millionen Liter Wasser werden pro Bohrloch in den Boden gepresst. Davon werden innerhalb des ersten Monats ungefähr 20 bis 50 %  als sogenannter "Flowback" wieder an die Erdoberfläche zurückgefördert. Der Rest verbleibt im Untergrund. Der Flowback wird bis zu seiner Aufbereitung oder Entsorgung an der Oberfläche gelagert.

Umweltschäden beim Fracking sind vor allem durch die Verunreinigung von Grundwasser und Oberflächengewässern durch Fracfluide und den Einsatz der verwendeten Chemikalien zu befürchten. Außerdem können bisher in Gesteinsschichten eingeschlossene und möglicherweise toxische Stoffe wie z. B. Schwermetalle oder radioaktive Stoffe nun ebenfalls durch Risse im Gestein oder undichte Stelle im Bohrloch ins Grundwasser oder an die Erdoberfläche gelangen. Die Gefahr schwerer Erdbeben durch Fracking ist dagegen eher gering.

Problematisch erscheint auch die "Entsorgung" des Fracfluids. Die Fracking-Abwässer werden in der Regel mehr oder weniger aufbereitet in tiefe Gesteinsschichten im Untergrund gepumpt und dann versiegelt. Ob sie dort wirklich über lange Zeiträume sicher lagern können, ist höchst umstritten. In manchen Ländern wurden die Abwässer auch nur unzureichend gereinigt einfach in Flüsse eingeleitet.

Wie sicher die Förderung von Öl- und Gasvorkommen ist und wie hoch die Gefahren und Belastungen für die Umwelt ‒ vor allem langfristig ‒ ausfallen, kann nur schwer abgeschätzt werden. Dokumentarfilme wie "Gasland" stimmen jedoch nachdenklich und heizen die Diskussion darüber weiter an.

Natürlich besteht immer das Risiko, dass Grundwasser, Oberflächenwasser und Erdreich verseucht werden. Die Frage ist nur: Wie hoch ist das Risiko? Will man Kritikern glauben, dann ist das Risiko vielerorts bereits real. Pragmatisch betrachtet stellt sich die Frage: Lohnt sich das Risiko volkswirtschaftlich, sozial und ökologisch? Dazu sollte man sich bewusst machen, welche Aussichten die Energiegewinnung durch Fracking bietet ‒ nicht für einzelne Konzerne, sondern für die Bevölkerung bzw. die Volkswirtschaft. Die Antwort darauf fällt unserer Meinung nach ernüchternd aus.

Die Kosten für die Energiegewinnung durch Fracking sind relativ hoch, die Risiken sind nicht wirklich abschätzbar und letztlich zögert die Aussicht auf weitere "günstige" fossile Rohstoffe doch nur den Umstieg auf 100 % erneuerbare Energien hinaus. Und dieser Umstieg ist unausweichlich, wenn wir den Klimawandel einigermaßen in Grenzen halten wollen. Dieser Umstieg ist auch unausweichlich, wenn wir alle fossilen Rohstoffe bis auf den letzen Tropfen Öl und den letzten Kubikmeter Gas verfeuern. Irgendwann ist Schluss. Wäre es also nicht sinnvoller, sofort in regenerative Energieerzeugung zu investieren? 

Die folgenden Fotos stammen aus Konstanz. In einem großen Protestmarsch machten die Menschen dort auf die Gefahr für das Trinkwasser und die Trinkwasserversorgung ‒ insbesondere auch für den Bodensee ‒ durch Fracking aufmerksam.

Wie real eine solche Gefahr ist, zeigen auch die riesigen Mengen giftiger Bohrschlämme aus der Öl- und Gasförderung in Deutschland, die heute schon existieren. In rund 1400 Bohrschlammgruben in ganz Deutschland lagern Millionen Tonnen von giftigem Schlamm, der oft mit Quecksilber, Radium oder Arsen belastet ist. Häufig wurde der Giftschlamm über Jahre hinweg in unmittelbarer Nähe der Bohrtürme "entsorgt" und stellt daher eine Gefahr für das Grundwasser dar.

  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz
  • Demonstration gegen Fracking, Konstanz

Erneuerbare Energie ‒ Energiewende und Dekarbonisierung

Seit Jahrhunderten nutzen die Menschen erneuerbare Energien wie die Kraft von Wasser und Wind zum Betreiben von Maschinen. Die Nutzung regenerativer Energien ist die einzige nachhaltige Lösung für jede Energieversorgung. Denn nur diese Energie steht uns in riesigen Mengen über quasi unendliche Zeiträume zur Verfügung. Franz Alt, ein Verfechter der Energiewende, bringt es auf den Punkt: "Die Sonne schickt täglich 15.000-mal mehr Energie als zur Zeit alle sechs Milliarden Menschen verbrauchen. ... Sie ist umweltfreundlich, klimaverträglich, kostenlos und reicht noch 4,5 Milliarden Jahre."

Dazu kommt die Energie, die aus Wasserkraft, Windkraft und Gezeitenkraftwerken gewonnen werden kann. Auch Biomasse ‒ gespeicherte Sonnenenergie ‒ ist eine denkbare Alternative. Eine Versorgung mit 100 % Öko-Energie und damit die Dekarbonisierung von Weltwirtschaft, Privathaushalten und Verkehr scheint theoretisch also durchaus möglich. 

Allerdings kann der Strom auch durch regenerative Kraftwerke nicht ohne Eingriffe in die Umwelt erzeugt werden. So müssen für die Errichtung von Wasserkraftwerken Flüsse gestaut und für Windkraftwerke eventuell Waldflächen gerodet werden. Windkraftwerke verändern das Landschaftsbild und können für Vögel oder Fledermäuse störend oder gar gefährlich sein. Wichtig ist deshalb immer die Abwägung der Vor- und Nachteile eines Standortes, die Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Negative Auswirkungen müssen so weit wie möglich vermieden oder wenigstens ausgeglichen werden.

Um möglichst wenig neue Ressourcen ‒ und damit sind auch freie, unverbaute Landflächen gemeint ‒ zu verbrauchen, sollten zunächst die ohnehin in Anspruch genommenen bestmöglich genutzt werden. Ein Beispiel sind hier Dachflächen von Gebäuden. Hier besteht noch ein riesiges Potenzial für die Installation von Fotovoltaik- und Solarthermieanlagen. Dazu kommen Straßen und Plätze, gigantische Flächen, die der Natur ohnehin schon entzogen sind ‒ wenn sich dort per Fotovoltaik Energie gewinnen ließe?! Erste Projekte dazu gibt es: Ein Radweg in den Niederlanden produziert bereits Strom und in Frankreich sollen in den nächsten Jahren 1000 Kilometer Straße mit Fotovoltaikzellen belegt werden.

Problematisch für die Umwelt sind vor allem Großprojekte, die in der Regel auch enorme Eingriffe in Landschaft und Ökosysteme nach sich ziehen. Wenn ganze Flüsse wie der Amazonas, der Nil oder der Mekong für Staudammprojekte gestaut werden, kann das fatale Folgen für Ökosysteme haben ‒ bis hin zum Aussterben von Arten. So sind z. B. die letzten Flussdelfine im Mekong durch Staudammprojekte in Laos akut bedroht. 

Wenig ökologisch ist auch der Anbau von Lebensmitteln für Biogasanlagen oder die Gewinnung von Palmöl für sogenannte "Biokraftstoffe". Dabei werden Flächen genutzt, die sonst entweder dem Anbau von Nahrungsmitteln oder natürlichen Ökosystemen zur Verfügung stehen würden. Katastrophal wird die Ökobilanz solcher Kraftstoffe, wenn für das Anlegen von Ölpalmplantagen Regenwälder abgeholzt oder abgebrannt werden, wie das z. B. in verschiedenen Regionen Südostasiens, auf Borneo und anderen Inseln der Fall ist.

Kritiker werfen den erneuerbaren Energien immer vor, nicht "grundlastfähig" zu sein. Das heißt: Strom produzieren die Kraftwerke nur, wenn die Sonne scheint, oder der Wind weht, wenn nicht, gibt es auch keine Elektrizität. Stromausfälle seien vorprogrammiert. Das stimmt bedingt. Wasserkraft und Biomassekraftwerke sind grundlastfähig. Auch Offshorewindparks liefern recht zuverlässig Energie. Die Energieerzeugung durch Fotovoltaik und Windkraftwerke schwankt allerdings tatsächlich beträchtlich und belastet so auch die Stromnetze.

Für die Zukunft müssen hier leistungsfähige Speicher entwickelt werden. Pumpspeicherkraftwerke könnten ebenso Teil er Lösung sein, wie unzählige private Stromspeicher, die vom Stromanbieter zu virtuellen Speichern zusammengeschaltet werden und Leistungsspitzen abfangen können. Die Firma Lichtblick z. B. arbeitet an sogenannten "Schwarmbatterien" und plant, auch Elektroautos als mobile Speicher in die Energiewende mit einzubeziehen. Andere Technologien wie beispielsweise "Power-to-Gas" setzen darauf, überschüssigen Strom aus regenerativer Stromerzeugung mithilfe von Wasserelektrolyse und teilweise anschließender Methanisierung speicher- und nutzbar zu machen.

So könnte mit einem Schlag das Erdgasnetz und bestehende Gasspeicher zu einem riesigen Speichersystem für überschüssigen Strom werden. Bei Flaute oder wenn die Sonne nicht scheint, könnte dann in modernen Gaskraftwerken das vorher mithilfe regenerativer Energie künstlich hergestellte Gas wieder verbrannt und ein Großteil der Energie zurückgewonnen werden. Oder das "Biogas", von Greenpeace Energy auch als "Windgas" angeboten, wird von Privathaushalten direkt anstelle von konventionellem Erdgas zum Heizen oder in Mini-Blockheizkraftwerken für die Strom- und Wärmeproduktion genutzt.

Im Zusammenspiel mit intelligenter Technik und weitsichtiger Planung haben die erneuerbaren Energien gemeinsam das Potenzial, uns auf umweltschonende, dezentrale und risikoarme Art und Weise mit Energie zu versorgen, nachhaltig und letztendlich kostengünstiger als über fossile Energieträger ‒ denn die wahren Kosten für die fossil-atomare Energieversorgung sind um ein Vielfaches höher als uns der Strompreis suggeriert. Zusätzlich bleibt die gesamte Wertschöpfung im Land. Es entstehen zahlreiche Arbeitsplätze vor Ort und wir sind nicht mehr von anderen Ländern abhängig (und damit erpressbar), die momentan einen Großteil unserer Energieversorgung bestimmen.

Die folgenden Fotos stammen aus verschiedenen Regionen Deutschlands und geben einen kleinen Einblick in die Vielfalt der erneuerbaren Energien und das Voranschreiten der Energiewende. Insbesondere in Unterrichtsfilmen auf unseren didaktischen DVDs "Der Kreislauf des Kohlenstoffs" und "Macht euch die Erde untertan" widmen wir uns dem Thema regenerativer Energieversorgung und gehen dabei sowohl auf Potenziale, aber auch auf problematische Entwicklungen ein. 

  • Demonstration für regenerative Energieversorgung
  • Talsperre und Wasserkraftwerk
  • Windkraftwerke erzeugen saubere Energie
  • Holzpellets: Bei der Verbrennung von Holz wird genau so viel Kohlenstoffdioxid frei, wie der Baum vorher der Atmosphäre entzogen hat.
  • Das Potential von Photovoltaik und Solarthermie auf Hausdächern ist riesig.
  • Scheitholz als Energieträger
  • Windparks erzeugen in Norddeutschland große Mengen regenerative Energie.
  • Solarparks werden oft entlang von Autobahnen errichtet.
  • Holzpellets
  • Windpark
  • Maisfeld
  • Biogasanlage: Gute Ökobilanz, wenn Reststoffe verwertet werden.
  • Windkraftwerke erzeugen saubere Energie
  • Maiskolben, Nahrungsmittel als Energieträger?
  • Biogasanlage
  • Solarfeld mit Windkraftanlage im Hintergrund
  • Fassade mit Solarthermie
  • Windkraftwerk
  • Photovoltaik-Kraftwerk
  • Windkraftanlagen, im Hintergrund das Kohlekraftwerk Jänschwalde
  • Talsperre und Wasserkraftwerk
  • Photovoltaik produziert umweltfreundlichen Strom für eine Druckerei
  • Pumpspeicherkraftwerk
  • Vordach mit Solarthermie
  • Scheitholz, ein umweltfreundlicher Energieträger
  • Photovoltaik auf Lagerräumen
  • Photovoltaik und Solarthermie
  • Regenerative Energie: Photovoltaik und Windenergie

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