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Zukunftsenergieträger, Alternative Energieträger, neue Energieträger, erneuerbare Energieträger, nachhaltige Energieträger
Neue Energieträger wie Wasserstoff, Batterien und synthetischen Kraftstoffen kommt zunehmend grosse Bedeutung zu, um fossile Energieträger wie Erdöl, Erdgas und Kohle zu ersetzen, welche zu hohe Treibhausgasemissionen verursachen. Die neuen Kraftstoffe helfen, die Netto-Null Ziele zu erreichen.
Energieträger sind Stoffe (Flüssig, fest, Gas), die in nutzbare Energie umgewandelt werden können. Es gibt primäre Energieträger (Roh-Energieträger) und sekundäre Energieträger. Energieträger können sowohl aus endlichen (fossilen), als auch unerschöpflichen Quellen stammen (z.B. nachwachsende Energieträger). Gewisse sekundäre Energieträger werden auch als Alternative Energieträger (“Alternative zu fossilen Energieträgern”) bezeichnet.
Energieträger variieren ihrer Energiedichte, Transport- und Lagerfähigkeit sowie im Wirkungsgrad (Effizienz) und den Kosten die bei der Energieumwandlung (Konversion) berücksichtigt werden müssen.
*noch nicht kommerziell erhältlich im 2022
Energieträger sind Stoffe (flüssig, fest, Gas), die in nutzbare Energie umgewandelt werden können. Solche primären Energieträger (Roh-Energieträger).
Sind natürliche Stoffe wie fossile Energieträger wie Erdöl oder Erdgas, aber auch Uran.
Sekundäre Energieträger werden (i) hergestellt oder (ii) aufgeladen durch Umwandlung von Primärenergie (einschliesslich Wasser- und Windkraft und Sonnenstrom), insbesondere (a) Wasserstoff, respektive (b) wiederaufladbaren Batterien, oder synthetische Kraftstoffe.
Die Abbildung zeigt, wie energieeffizient im Jahr 2022 ein Personenfahrzeug mit alternativen Energieträgern betrieben werden kann. Es ist nicht erstaunlich, dass die batteriebetriebene (Lithium-Ionen) Elektromobilität im Individualverkehr anderen alternativen Technologien vorgezogen wird. Das Batterie-betriebenes Elektroauto ist zurzeit «dreimal energieeffizienter» als das Wasserstoffauto und «sechsmal effizienter» als ein Auto, das mit synthetischem Kraftstoff (P-to-X, X-to-P) fährt.
Auch in der Luftfahrtindustrie und Schifffahrt werden neue Energieträger erprobt und getestet. Lithium-Ionen Batterien wurden schon in Elektroflugzeugen und Hydriden Wasserstoff-Flugzeugen erfolgreich eingesetzt.
Der Begriff erneuerbare (neue) Energieträger (Kraftstoffe) ist nicht eng definiert. Manchmal werden auch erneuerbare Energie als erneuerbare Energieträger bezeichnet (1) Photovoltaik,(2) Wasserkraftwerke, Windenergie. Im engeren Sinne sind dies aber Energieerzeuger.
Als alternative Energieträger werden insbesondere sekundären Energieträger bezeichnet. Im Vergleich zu den primären Energieträgern zeichnen sich die „alternativen Energieträger“durch eine oft verbesserte CO₂ Bilanz oder Nachhaltigkeit aus. Zu den alternativen Energieträgern gehören Akkumulatoren (sekundäre Batterien), Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe (Treibstoffe) und synthetische Brennstoffe.
Auch Biogas, Biomasse, Holz oder Siedlungsabfälle werden als alternative Energieträger bezeichnet. Erneuerbare Energieträger werden aus nachwachsenden Rohstoffen oder können nachhaltig wieder erzeugt werden. Erneuerbare Energieträger sind z.B. Holz, Wasserstoff, oder Batterien. Es muss dabei beachtet werden, dass, viele, erneuerbaren Energieträger auch mit erneuerbarem Strom hergestellt werden sollten. Beispiel Wasserstoff – Wasserstoff wird oft durch Elektrolyse gewonnen, ein stromintensiver Prozess.
Der verwendete Strom kann aus Sonnenkraftwerken oder aus Kohlekraftwerken gewonnen werden. Der Wasserstoff sollte nur als erneuerbarer Energieträger bezeichnet werden, falls der in Herstellung des Wasserstoffes benutze Strom aus Sonnenenergie gewonnen wurde.
Im Zuge der Transformation zu einer treibhausgasneutralen Gesellschaft in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts wird der Einsatz von synthetischen Energieträgern auf Basis von erneuerbarem Strom oder Biomasse
unlängst in der der Diskussion. Bewertet werden müssen die Umweltauswirkungen technischer und logistischer Optionen zur Erzeugung solcher neuen Energieträgern anhand von Umweltwirkungskategorien wie Treibhauspotenzial, Versauerung oder Landnutzung. Wichtige neue Energietreibstoffe sind Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, Methanol, synthetisches Erdgas, Biomethan und Wasserstoff. Ob soclhe neuen Kraftstoffe sinvoll sind, sind folgende Parameter zu berüchsichtigen: Verfügbarkeit
von erneuerbaren Energieträgern wie Wind oder PV und von Rohstoffen wie Kohlenstoff oder Wasser sowie sowie Transportwege. Mit der Methode der Ökobilanzierung können die Umweltauswirkungen
für heute und 2050 analysiert werden.
Ein Bericht des Umweltbundesamtes hat solche Berechnung zu erneuerbaren Energieträgern erstellt. Ferner wurden die Kosten für den Bau und den Betrieb von Anlagen abgeschätzt. Die Ergebnisse zeigen, dass synthetische Energieträger generell ein deutlich geringeres
Erderwärmungspotenzial haben als heutige fossile Referenzprodukte aufgrund der Nutzung erneuerbarer Energien. Die Produktion von Stromerzeugungsanlagen und die damit verbundenen Wirtschaftsprozesse – wie die Stahl- und Zementherstellung – können jedoch einen relevanten Beitrag zum Treibhauspotenzial leisten, wenn sie nicht gleichzeitig auch als
Erwärmungspotenzial leisten, wenn sie nicht ebenfalls CO₂-neutral sind. Gleichzeitig ist es diese Produktion
der notwendigen Anlagen zu (teilweise deutlich) erhöhten Belastungen gegenüber der fossilen
gegenüber der fossilen Referenz in fast allen anderen Wirkungskategorien, vorwiegend in Bezug auf Wasser- und
Landnutzung. Die Studie gibt daher auch Hinweise, welche Umweltbelastungen in Zukunft weiter reduziert werden müssen.
in Zukunft weiter reduziert werden müssen.
Zu ganzen Bericht Umweltbilanz erneuerbarer Energieträger 2021 >
Elektrolyse, Energiedichte, Energieträger, Erdgas, Erdöl, erneuerbare Energieträger, erneuerbarer Energieträger, Kohlekraftwerk, primäre Energieträger, Roh-Energieträger, sekundäre Energieträger, Sonnenenergie, Sonnenkraftwerk, Umwandelbare Energieträger, Uran, Wasserstoff
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