Energie

Crash-Kurs-Energie

Energie ist eine physikalische Kraft. Diese Kraft ist in Energieträgern gespeichert. Um Energie zu produzieren, muss sie also aus diesen Energieträgern herausgelöst werden. Es gibt verschiedene Arten von Energieträgern: erneuerbare und nicht-erneuerbare.

Erneuerbare Energieträger wachsen nach oder können nicht aufgebraucht werden. Dazu gehören z. B. Wasser, Holz und Windenergie. Aus erneuerbaren Energieträgern entstehen z. B. Solarenergie, Wasserkraft und Wärmeenergie.

Nicht-erneuerbare Energieträger (auch: fossile Energieträger) entstehen auf natürliche Art. Weil ihre Entstehung aber mehrere Millionen Jahre braucht, sind sie schneller aufgebraucht, als dass sie entstehen. Zu den fossilen Energieträgern gehören z. B. Erdöl und Erdgas.

 

Umwandlungsverluste entstehen, wenn im Prozess der Umwandlung eines Energieträgers Energie verloren geht. Es geht aber auch beim Transport, bei der Verteilung, der Speicherung und Nutzung von Energie immer ein wenig Energie verloren.

Wer die Energie für eigene Zwecke bezieht, wird als Endverbraucher/-in bezeichnet. Umso weniger Strom die Endverbraucher/-innen benötigen, umso weniger Strom muss zur Verfügung gestellt werden. Energieeffizienz ist also auch bei der Energienutzung wichtig. 

Energieeffizient bedeutet, dass die vorhandene Energie so gut wie möglich eingesetzt wird und möglichst wenig Energie verloren geht. Z. B. ist es energieeffizienter, im Winter mit geschlossenen Fenstern zu Heizen, weil so die Wärme der Heizung das Zimmer schneller aufheizt und deswegen weniger Energie braucht.

 

Übersicht

  • Erneuerbare Energieträger
  • Nicht erneuerbare  Energieträger
  • Energieverbrauch der Schweiz
  • Energiestrategie 2050 und Energieeffizienz

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Erneuerbare Energieträger

Erneuerbare Energieträger sind zum Beispiel Wasser, Biomasse, Sonne, Wind und Geothermie. Diese Energieträger können sich erneuern oder nachwachsen.

Wasserkraft

Durch einen Staudamm oder einen Fluss wird Wasser gesammelt. Das Wasser wird durch Rohre zu Turbinen weitergeleitet und treibt diese an. Die Bewegungen der Turbinen werden in einem Generator in Strom umgewandelt. Weil es in der Schweiz viel regnet und es viele Seen gibt, ist die Wasserkraft in der Schweiz die wichtigste erneuerbare Energiequelle. Gemäss dem Bund kommt 65 Prozent des Schweizer Stroms aus Wasserkraft. 

Solarenergie

Auch: Photovoltaik, Sonnenenergie
Solarenergie wird mit Solaranlagen erzeugt, die aus vielen Solarzellen bestehen. In jeder Solarzelle löst die Wärme des Sonnenlichts chemische Prozesse aus. Durch den chemischen Prozess wird Elektrizität freigesetzt. Diese fliesst dann über Metallkontakte in ein Stromkabel und weiter an den Ort, an dem sie gebraucht wird. Laut dem Bundesamt für Energie gibt es in der Schweiz 216'918 Solaranlagen. Sie machen 21 Prozent der Schweizer Stromversorgung aus (Stand März 2024).

Windenergie

Windenergie wird in Windkraftanlagen (auch: Windenergieanlagen) erzeugt. Der Wind treibt die Windblätter einer Windkraftanlage an. Die Windblätter sind an einen Generator angeschlossen. Im Generator wird die Bewegung der Windblätter in Energie umgewandelt.

Weil der Wind in der Höhe stärker bläst, sind Windkraftwerke hoch gebaut. Je stärker der Wind bläst, desto schneller drehen sich die Windblätter und desto mehr Energie wird erzeugt. Windkraftanlagen können der Windrichtung angepasst werden, so dass sie möglichst viel Wind abbekommen. Mehrere Windkraftanlagen zusammen werden Windpark genannt. 

Weitere erneuerbare Energieträger sind:

Geothermie

Auch: Wärmeenergie

Geothermie erzeugt Energie aus der Wärme des Wassers im Erdinnern.

Im Wasser unterhalb der Erdoberoberfläche ist Wärme gespeichert. Ein Teil dieser Wärme ist Restwärme aus der Entstehung der Erde, ein anderer Teil entsteht durch den Zerfall von radioaktiven Elementen. Je tiefer das Wasser im Erdinnern ist, desto heisser ist es. Das heisse Wasser wird in einen Bohrturm an die Oberfläche gepumpt. Damit können Turbinen angetrieben werden, die Strom erzeugen. Das heisse Wasser kann auch direkt in die Haushalte geleitet werden und zum Heizen genutzt werden. Das abgekühlte Wasser wird dann wieder in die Erde zurückgeleitet. 

Biomasse

Biomasse ist organisches Material, welches zur Energieproduktion genutzt wird. Das sind zum Beispiel Holz, Mist, Getreide oder pflanzliche Abfälle. Es gibt verschiedene Möglichkeiten diese in Energie (Wärme, Strom oder Treibstoff) umzuwandeln. Z. B. in Biogasanlagen:

Die Biomasse wird in einem Behälter zersetzt und gegärt. Dabei wird die Biomasse heiss und es bildet sich Biogas. Das Biogas wird anschliessend gereinigt. Dann kann es in Motoren verbrannt oder mit einem Generator in Strom umgewandelt werden. Der Rest kann als Dünger in der Landwirtschaft gebraucht werden.

Umgebungswärme

Umgebungswärme ist Sonnenwärme, die in der Luft, im Erdinnern und im Wasser gespeichert ist.

Mit Wärmepumpen kann diese Wärme zum Beispiel für das Heizen in Häuser weitergeleitet werden. 

Atomkraft

Atomstrom wird in Kernkraftwerken (auch: Atomkraftwerken) erzeugt. Atomstrom wird in zwei Schritten erzeugt. In einem ersten Schritt wird radioaktives Material (meistens Uran) gespaltet. Der Atomkern wird dabei in mehrere Teile gespaltet. Dies nennt man Kernspaltung. Dabei wird Energie freigesetzt. Im zweiten Schritt wird die Energie benutzt, um Wasser zu erhitzen und zu Wasserdampf zu machen. Der Wasserdampf treibt die Turbinen eines Generators an und wird so in Strom umgewandelt. 

Heute gibt es in der Schweiz vier Kernkraftwerke, die noch in Betrieb sind: Beznau 1 und 2 und Leibstadt im Kanton Aargau sowie Gösgen im Kanton Solothurn.  Bis 2019 gab es auch noch das Atomkraftwerk Mühleberg im Kanton Bern. Mit der Energiestrategie 2050 bleiben die Kernkraftwerke nur noch so lange am Netz, wie sie sicher sind. Es dürfen keine neuen Kernkraftwerke gebaut werden.

Nicht erneuerbare Energieträger

Nicht erneuerbare Energieträger werden auch fossile Energieträger genannt. Sie entstehen auf natürliche Weise, aber die Entstehung dauert mehrere Millionen Jahren. Bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehen umweltschädliche Abgase wie z. B. CO2. Darum ist der Verzicht auf fossile Energieträger ein Ziel der Energiestrategie 2050. Beispiele für fossile Energieträger sind z. B. Erdöl, Erdgas und Kohle.

Erdöl und Erdgas

 Erdöl ist eine Mischung aus Kohlestoff- und Wasserstoffatomen. Es entsteht, wenn sich Plankton -einzellige Lebewesen- am Meeresboden absetzt. Dort sterben sie und verwesen nicht. Dann werden sie mit Sediment bedeckt. Dieser Prozess dauert einige Millionen Jahre, bis schliesslich Erdöl entsteht.

Auch Erdgas besteht aus Kohlestoff- und Wasserstoffatomen, und entsteht auf dieselbe Art wie Erdöl. Deshalb werden Erdgas und Erdöl oft am selben Ort gefunden. Häufig ist das tief im Boden (Erdinnern). Deswegen braucht es spezielle Bohrgeräte, um Erdöl und Erdgas an die Erdoberfläche zu holen.

 

Kohle

Kohle entsteht, wenn Pflanzen absterben und in einem Sumpf absinken, ohne zu verwesen. Diese Pflanzen werden so zu Torf, einer Mischung aus Wasser, Überresten von Pflanzen und anderen nicht lebendigen Materialien wie z. B. Sand und Steine. Wenn der Sumpf mit Ablagerungen (Sedimenten) bedeckt wird, sinken diese langsam ab, drücken das Wasser aus dem Torf heraus und bauen Druck auf. Je nachdem wie viel Druck aufgebaut wird, entstehen andere Arten von Kohle. Wenig Druck sorgt für Braunkohle, viel Druck lässt Anthrazit entstehen. Dieser Entstehungsprozess braucht einige Millionen Jahre. Anthrazit enthält mehr Kohlenstoff als Braunkohle. Dementsprechend entsteht bei der Verbrennung von Anthrazit mehr Energie als bei der Verbrennung von Braunkohle.

 

Wie werden eigentlich Treibhausgase eingefangen?

Das Klimagesetz gibt vor, dass die Schweiz bis 2050 klimaneutral werden soll. Klimaneutral bedeutet, dass nicht mehr Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen dürfen, als durch natürliche und technische Speicher wieder aufgenommen werden können. 

Treibhausgase werden mit sogenannten Negativemissionstechnologien (NET) aus der Atmosphäre entfernt. Es gibt sowohl technologische Verfahren wie auch biologische Verfahren. Hier einige Beispiele für NET:

1. Der Wald

Bäume nutzen CO2, um zu wachsen. Der Wald ist folglich ein natürlicher CO2-Speicher. Theoretisch können Bäume und Wälder, solange sie stehen, CO2 speichern. Damit der Wald möglichst lange besteht, ist es wichtig, dass er ausreichend gepflegt wird und dass Bäume gepflanzt werden, die dem Klima angepasst sind.

2. Der Boden

Auch der Boden nimmt CO2 auf und ist somit ein natürlicher CO2-Speicher. Damit der Boden CO2 gut speichern kann, ist es nötig, dass dieser nachhaltig bewirtschaftet wird. Dazu gehört, dass er nicht zu tief bearbeitet wird, da besonders die tiefen Schichten CO2 gut speichern können. Es ist auch wichtig, die oberen Bodenschichten mit Pflanzen, Kompost und auch Gülle zu pflegen, da diese eine Art «Schutzschild» für den Boden sind. Ein CO2-haltiger Boden ist zudem gut für die Ernte in der Landwirtschaft.

3. Wasser

Mit Direct Air Carbon Capture & Storage (DACCS) wird CO2 aus der Luft gefiltert. Hier wird zuerst die Luft mit grossen Ventilatoren durch eine Box geleitet. Dort bleibt das CO2 auf einem Filtermaterial hängen, während die restliche Luft wieder entweicht. Wenn der Filter voll ist, wird er auf etwa 100 Grad aufgeheizt und mit Wasser gemischt. Das CO2-haltige Wasser wird danach tief in den Boden gepumpt, wo es sich mit den Steinen verbindet.

4. Stein und Beton

Auch Gesteine und Beton können CO2 speichern. Das geschieht mit der Zeit ganz von allein. Es gibt allerdings Unternehmen, die bewusst Beton mit CO2 anreichern. Sie verwenden dafür möglichst kleine Betonstücke, da es so mehr Oberfläche gibt, an die sich das CO2 binden kann. Diese kleinen Betonstücke setzen sie danach dem CO2 aus, welches z. B beim Betrieb von Bio-Gas-Anlagen entsteht. Nachdem der Beton mit CO2 angereichert wurde, kann er wieder flüssig gemacht werden und zum Bauen genutzt werden.

Energieverbrauch Schweiz

Insgesamt 71 Prozent der Energie, welche 2023 in der Schweiz verbraucht wurde, wurde aus dem Ausland importiert. Etwa 29 Prozent der Energie wurde in der Schweiz produziert. Die Energie, welche in der Schweiz produziert wird, besteht mehrheitlich aus Müll- und Industrieabfällen sowie aus erneuerbaren Energien wie Wasserkraft und Brennholz. Die aus dem Ausland importierte Energie besteht vor allem aus Erdöl, Erdgas, Kohleprodukte und Brennelementen für Atomkraft.

Energieverbrauch nach Energieträgern (2023)

Quelle: Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2023

2023 machten Treibstoffe (wie z. B. Benzin) 35 Prozent des Energieverbrauchs in der Schweiz aus. 11.5 Prozent waren Erdölbrennstoffe, die z. B. zum Heizen genutzt werden. 26.3 Prozent waren Elektrizität und 12.3 Prozent Gas.

Der Rest (14. Prozent) bestand aus Kohle, Holzenergie, Fernwärme, Industrieabfällen und weiteren erneuerbaren Energien.

Entwicklung Energieverbrauch 1910-2023 nach Energieträgern

Seit Beginn des 19. Jahrhunderts verbrauchen die Menschen immer mehr Energie. Diese Energie wird zu einem grossen Teil aus fossilen Energieträgern gewonnen. Fossile Energieträger sind z.B. Erdöl, Erdgas und Kohle. Indem diese verbrannt werden, werden Treibhausgase freigesetzt. 

Quelle: Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2023

Energie nach Verbrauchergruppen

Quelle: Schweizerische Gesamtenergiestatistik 2023

Der Grossteil des Energieverbrauchs der Schweiz geschieht im Transportsektor (37.7 Prozent). Zum Transportsektor zählen der ÖV, aber z. B. auch Gütertransport oder Skilifte. Etwas weniger als ein Drittel (27.4 Prozent) der Energie wird von den Haushalten verbraucht. 15.8 Prozent werden im Dienstleistungssektor verbraucht, und 17.8 Prozent im Industriesektor. Etwa 1.3 Prozent können nicht ganz eindeutig zugeordnet werden. Deshalb wird dieser Teilbereich «Statistische Differenz» genannt.

 

Energiestrategie 2050

2017 hat die Schweizer Bevölkerung die Energiestrategie 2050 angenommen. Diese hat zum Ziel, dass in der gesamten Schweiz weniger Energie verbraucht werden soll. Erneuerbare Energien sollen gefördert werden. Um dies zu erreichen, umfasst die Energiestrategie 2050 folgende vier Massnahmen:

  • Der Energieverbrauch soll gesenkt werden.
  • Die Energieeffizienz soll gesteigert werden.
  • Erneuerbare Energie soll stärker gefördert werden.
  • Es dürfen keine neuen Kernkraftwerke gebaut werden.

 

Kantonale Umsetzung der Energiestrategie 2050

Die Schweiz ist ein föderalistischer Staat. Das bedeutet, dass die Aufgaben zwischen dem Bund und den Kantonen aufgeteilt sind. Das ist auch bei der Energiestrategie 2050 der Fall.

An verschiedenen Stellen im Gesetz sind direkt die Kantone angesprochen. Zum Beispiel sind sie im Bereich der Gebäudeinfrastruktur zuständig. Die Energiestrategie 2050 sieht vor, dass die Gebäude in Zukunft weniger Energie verbrauchen (z.B. durch energieeffiziente Heizungen). Die Aufgabe der Kantone ist es, Vorschriften zu erstellen, um dieses Ziel zu erreichen.

Energieeffizienz

Energieeffizient bedeutet, dass die vorhandene Energie bestmöglich eingesetzt wird. Das heisst, dass möglichst wenig Energie verschwendet oder falsch eingesetzt wird. Je nach Art der Energie kann Effizienz also verschieden aussehen. In der Energiestrategie 2050 gibt es Energieeffizienz-Ziele für Gebäude und Mobilität. Zudem wird auch die Energieeffizienz in der Industrie gefördert, indem Programme und Projekte gefördert werden, die Energieeffizienz fördern.

Energieeffizienz bei Gebäuden

Zu energieeffizientem Bauen gehört z. B.:

  • Erneuerbare Rohstoffe wie Holz verwenden
  • Baumaterial wiederverwenden oder recyclen
  • Gut isoliert bauen, damit weniger geheizt oder gekühlt werden muss
  • Solaranlagen installieren, damit der eigene Strom genutzt werden kann

 

Energieeffiziente Mobilität

Zur energieeffizienten Mobilität gehört z. B.:

  • Wo es geht, ÖV oder Velos nutzen
  • Autos kaufen, die mit möglichst wenig Benzin möglichst weit fahren
  • auf Elektroautos umsteigen.
  • Pneus kaufen, die besser rollen