Potenzial fossiler und atomarer Brennstoffe

Die Weltenergievorräte sind fast ausschließlich auf Kernenergie und zu einem sehr kleinen Teil  Gravitationsenergie.
Die Gravitation bestimmt auch die Drehung des Mondes um die Erde und damit die Gezeiten der Weltmeere.
Einige Gezeitenkraftwerke leisten einen sehr kleinen Beitrag zur Energieerzeugung. Die Kernenergie hält die Erde warm. Von außen strahlt die Sonne mit Hilfe der Kernfusion und im Inneren der Erde wird eine Temperatur von etwa 7000 K durch Kernspaltung aufrecht erhalten. Man kann sich die Sonne als Fusionsreaktor und das Erdinnere als Kernspaltungsreaktor vorstellen, siehe Kernenergie. Das Potenzial dieser Energievorräte wird Milliarden von Jahren reichen. Aber schon die in diesem Jahrhundert geborenen Menschen werden die Erschöpfung des Potenzials wesentlicher Energiequellen, die die Menschheit zweihundert Jahre lang extensiv ausgebeutet hat, selbst erleben.

Das Wort fossil (von lat. fossilis "[aus]gegraben“) wurde von Agricola eingeführt. Der als Vater der Mineralogie bekannte Georgius Agricola war 1514-1518 Student in Leipzig und veröffentlichte 1546 sein berühmtes Werk "De natura fossilium". Fossilien werden Stoffe genannt, die in geologischer Vorzeit (Zehntausend bis Milliarde Jahre) aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind. Die Erdgas- und Erdöllagerstätten sind eine Milliarde bis 100 Millionen Jahre alt. Die Entstehung der Steinkohle liegt 500 bis 100 Millionen Jahre zurück. Im Zeitraum von vor 100 bis 10 Millionen Jahren ist die Braunkohle entstanden.

Bei den Bodenschätzen Erdöl, Erdgas Kohle und Uran unterscheidet man zwischen Reserven und Ressourcen. Reserven sind einheitlich definiert als derzeit technisch und wirtschaftlich gewinnbare Bodenschätze. Ressourcen sind nach der Definition der BGR die Mengen eines Energierohstoffs, die geologisch erwartet oder nachgewiesen sind, aber derzeit nicht wirtschaftlich gewonnen werden können.

Die Erdölreserven wachsen zwar ständig durch die Erkundung neuer Quellen. Es besteht aber kein Zweifel darüber, dass im Jahre 2010 die fossilen Lager etwa zur Hälfte geleert sind, und die Reserven insgesamt in der Mitte des jetzigen Jahrhundert erschöpft sein werden. Die Menge des Erdöls wird in der Volumeneinheit Barrel gemessen. Barrel kommt vom englischen Wort für Fass, und international wird bei  Erdöl das US-amerikanische Barrel verwendet, das genau 158,987 Liter entspricht.

Die Ende der Jahre 1990 bzw. 2010 bekannten Reserven waren 1003 bzw. 1383 × 10⁹ Barrel, siehe BP. In der Massen-Einheit entspricht Letzteres 188,8 × 10⁹ t (188,8 Gt). Nach einer Studie des BGR betrugen Ende 2010 die Reserven
161 Gt und das verbleibende Potenzial an konventionellem Erdöl (Reserven und Ressourcen) rund 270 Gt. Im Jahre 2009 wurden weltweit nach  BGR 3,88 Gt Erdöl verbraucht. Eine Erschöpfung der Erdölvorräte in diesem Jahrhundert gilt also als sicher.

Für Erdgas wird eine Erschöpfung des fossilen Vorrats gegen Ende des jetzigen Jahrhunderts erwartet, wobei etwa 2020 die fossilen Lagerstätten zur Hälfte geleert sein werden. Die erkundeten Vorräte sind von 125,7 × 10¹² m³ im Jahre 1990 auf 187 × 10¹² m³ im Jahre 2010 gestiegen. Der Verbrauch hat sich aber weltweit in diesem Zeitraum etwa verdoppelt und lag 2010 bei 3,19 × 10¹² m³, siehe BP. Bemerkenswert ist, dass fast die Hälfte der Reserven und Ressourcen (181 von 432  × 10¹² m³) in Russland liegen, siehe BGR.

Für die Kohle fassen wir harte und weiche Sorten zusammen und verwenden wieder die Studie des  BGR. 2009 wurden weltweit knapp 7 Milliarden Tonnen (6,994 × 10⁹ t) verbraucht. Als Reserve werden 1001 × 10⁹ t und als Ressource die zwanzigfache Menge von 21 × 10¹² t genannt. Der jährliche Verbrauch wird sicher nach Erschöpfung von Erdöl und Erdgas beträchtlich steigen. Die Vorräte reichen aber noch weit bis ins nächste Jahrhundert.

Bei den natürlichen Uranvorräten gibt es eine einfache Unterscheidung zwischen Reserven und Ressourcen. Erstere verursachen Kosten von weniger als 80 USD pro kg Uran bei der Gewinnung, letztere können nur mir größeren Kosten abgebaut werden. Entnimmt man aus der Studie des  BGR den weltweiten Uranverbrauch 2009 von 68646 Tonnen und die derzeit bekannten Reserven von 2,516 × 10⁶ t, reichen die Reserven nur noch bis zum Jahr 2036. Ressourcen mit einem Preis von weniger als 260 USD pro kg Natururan werden mit einer Masse von 10,5 × 10⁶ t genannt. Mit dem Preis von 260 USD pro kg Natururan wird man wahrscheinlich weiter thermische Kernkraftwerke betreiben. Man kann auch noch das Meerwasser als Uranquelle betrachten, da es zu einem Gewichtsanteil von 3 × 10⁻⁹ Natururan enthält. Das ist aber wirtschaftlich unsinnig. Wahrscheinlicher ist die Verwendung schneller Brüter (Brutreaktor) zur wesentlich effektiveren Ausnutzung des Natururans. Damit sind zusätzliche erhebliche Umweltrisiken verbunden. Die Erschöpfung der Uranvorräte könnte jedoch weit in das nächste Jahrhundert verlegt werden.

 

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