Energie von A bis Z

AAGENDA 21Die Agenda 21 (Agenda = Tagesordnung) ist das Aktionsprogramm zum Schutz der Erde im 21. Jahrhundert, das 1992 von 178 Staaten auf der „Konferenz für Umwelt und Entwicklung der Vereinten Nationen“ in Rio de Janeiro beschlossen wurde. Es betont den Zusammenhang zwischen Armutsbekämpfung und Erhalt der natürlichen Lebensgrundlagen. Die Lokalen Agenden sollen als Aktionsprogramme in den Kommunen möglichst alle sozialen Gruppen an der Aufstellung eines ökonomisch, ökologisch und sozial ausgewogenen Zukunftsprogramms beteiligen.ABWÄRMEUnter Abwärme wird die Wärme verstanden, die als Nebenprodukt beim Betrieb technischer Geräte oder Anlagen entsteht. Diese Wärme muss in der Regel in geeigneter Form abgeleitet werden, um das Überhitzen des Gerätes oder der Anlage zu verhindern. In der Abwärme verschiedenster Prozesse liegt ein sehr großes Energiepotenzial. Deshalb versucht man verstärkt diese Wärme gezielt zu nutzen. Beispiele:Fahrzeugmotoren wandeln nur einen Teil der Energie des Kraftstoffs in (gewünschte) Bewegungsenergie um. Die anfallende Abwärme wird zum Heizen des Inneraumes verwendet.Ein Kraftwerk erzeugt Abwärme, welche als Fernwärme genutzt werden kann (Kraft-Wärme-Kopplung).Abwasserabwärme aus der Kanalisation kann wegen seiner gleichmäßigen Temperatur zu einem rentablen Heizungsbetrieb einer Wärmepumpe beitragen.ATMOSPHÄREDie Atmosphäre ist die Lufthülle der Erde. Sie besteht aus einem konstanten Gemisch verschiedener gasförmiger Elemente und Verbindungen. Die wichtigsten Bestandteile sind Stickstoff (77%), Sauerstoff (21%), Wasserdampf (schwankend, durchschnittlich 1%) und Argon (1%). Klimawirksam sind neben dem Kohlendioxid und dem Wasserdampf besonders die in geringem Anteil vorliegenden Gase Methan und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW).ATOMKRAFTWERKSiehe KernkraftwerkBBIOENERGIEBioenergie ist die Energiegewinnung aus festen, flüssigen oder gasförmigen organischen Stoffen (Biomasse). Neben extra angepflanzten Energiepflanzen (z. B. Schilf, Raps) werden vor allem organische Abfälle (Restholz, Gülle) zur Energieerzeugung in Kraftwerken (z. B. Holzhackschnitzel-Heizanlagen oder Biogasanlagen) oder zur Erzeugung von Kraftstoffen (Biodiesel oder Bioethanol) genutzt. Der Vorteil der energetischen Nutzung besteht in den relativ geschlossenen Kreisläufen. So wird bei der Energieerzeugung aus Holz nur das CO2 freigesetzt, das vorher beim Wachstum der Bäume gebunden wurde.BiomasseBiomasse bezeichnet alle organischen Stoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, aus denen sich Energie gewinnen lässt. Erneuerbare Energieträger aus Biomasse sind zum Beispiel Brennholz, Holzhackschnitzel und Bioethanol. Wichtig: Bei der Energiegewinnung wird nur so viel CO2 frei, wie vorher in der Biomasse gebunden war.BlockheizkraftwerkBlockheizkraftwerke sind kompakte Wärmekraftkopplungs-Anlagen, die der kombinierten Strom/Wärme-Erzeugung dienen. BHKWs werden mit fossilen Brennstoffen (Öl oder Gas) oder mit erneuerbaren Treibstoffen (Biogas, Biodiesel) betrieben. Die bei der Stromproduktion erzeugte (Ab-)Wärme wird z. B. zur Gebäudeheizung genutzt. Durch die doppelte Energieausnutzung (Strom und Wärme) erhöht sich ihr Wirkungsgrad (Brennstoffausnutzung) auf ca. 85 %. Aufgrund der hocheffizienten Nutzung der Energie, werden BHKWs unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten als sehr fortschrittlich eingestuft.CClub of RomeDer Club of Rome ist eine von 100 Persönlichkeiten aus 30 Ländern 1968 in Rom gegründete, hochdotierte, nichtkommerzielle Vereinigung, die sich mit den «Grenzen des Wachstums» und der Zukunft des Planeten Erde beschäftigt. Bekannte Mitglieder sind Richard von Weizäcker (Ex-Präsident Deutschlands) und Michail Gorbatschow (Ex-Führer der Sowjetunion).CO2Kohlendioxid ist ein unsichtbares, geruchloses und in den üblichen Konzentrationen unschädliches Gas aus Kohlenstoff und Sauerstoff. In der Erdatmosphäre ist der Anteil des CO2 mit nur 0,036% im Verhältnis zu anderen Gasen gering. Trotzdem ist es als natürliches Treibhausgas mitverantwortlich für die Temperaturen auf der Erdoberfläche, die das Leben erst ermöglichen. Dagegen wird die Erhöhung der CO2-Konzentration in den letzten Jahrzehnten durch die Verbrennung fossiler Energieträger hervorgerufen. Das ist massgeblich verantwortlich für die von Menschen verursachte Klimaerwärmung.DDirekte StrahlungAls direkte Strahlung wird der Anteil der Solarstrahlung bezeichnet, der bei klarem Himmel ohne Streuung durch die Erdatmosphäre direkt auf die Erdoberfläche trifft. Direktes Licht wirft – im Vergleich zur diffusen Strahlung – Schatten. Die direkte Strahlung beträgt im Jahresmittel etwa 50 Prozent der gesamten Strahlung (siehe auch «Globalstrahlung»).EEmissionenEmission ist die Abgabe von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen sowie von Lärm, Wärme oder Strahlen an Luft, Boden oder Wasser des Ökosystems. Im Umweltschutz ist die Abgabe von Schadstoffen über Abluft, Abwasser oder Abfälle gemeint. Bei fossilen Kraftwerken sind mit Emissionen vor allem die im Verbrennungsprozess entstehenden Abgase wie z. B. Kohlendioxid und Stickoxid gemeint.EmissionshandelDer Emissionshandel ist ein System marktwirtschaftlicher Regulierung von Emissionen durch handelbare Emissionsrechts-Zertifikate. Demnach erhält jeder Marktteilnehmer eine eingeschränkte und mit der Zeit zu verringernde Zahl an Zertifikaten. Ein Unternehmen, das zuviel CO2 emittiert, kann also selbst in Einsparungen investieren oder einer anderen Firma, die besser wirtschaftet, Zertifikate abkaufen. Der Preis regelt sich an der Emissionsbörse nach Angebot und Nachfrage. Beim Emissionshandel hat die Eu eine Vorreiterrolle übernommen.EnergieEs kann zwischen mechanischer, thermischer, elektrischer und chemischer Energie sowie Kern- und Strahlungsenergie unterschieden werden. Typische Energieträger, die für Stromerzeugung, Wärmegewinnung und zum Antrieb von Maschinen verwendet werden:chemische (fossile) Energie: Kohle, Torf, Erdöl, Ölsande/Ölschiefer, ErdgasKernenergie: Uran, Plutonium, «schwerer» Wasserstoff (Deuterium, Tritium)Erneuerbare Energien: Wind, Biomasse, Sonne, Wasserkraft, GeothermieErneuerbare EnergienDer Begriff «Erneuerbare Energien» bezeichnet nachhaltige Energiequellen, die sich laufend erneuern, sehr lange zur Verfügung stehen und praktisch unerschöpflich sind. Neben geothermischer Energie (Erdwärme) und Gravitationsenergie (die von Gezeitenkraftwerken genutzt wird) gilt vor allem die Sonnenenergie als die Energiequelle, die zukünftig einen grossen Anteil des menschlichen Energiebedarfs umweltverträglich decken kann. Dabei wird unterschieden zwischen direkter Sonnenenergie und der umgewandelten Strahlungsenergie, die – ebenfalls erneuerbar – als Windenergie, Wasserenergie oder Bioenergie zur Verfügung steht. Das technisch nutzbare Angebot aller erneuerbaren Energien ist um ein Mehrfaches höher als der menschliche Energieverbrauch. Alle erneuerbaren Energieträger sind kohlendioxidneutral, d. h. sie emittieren entweder kein Kohlendioxid oder nicht mehr, als sie während ihrer Entstehung aufgenommen haben (siehe «Biomasse»).FFCKWFCKW ist die Abkürzung für Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe. FCKW sind hoch wirksame Treibhausgase und tragen zur Zerstörung der Ozonschicht in der Stratosphäre bei. FCKW wurden in den Industrieländern als Kühlmittel und Treibmittel (Schäumen von Kunststoffen, Sprühdosen) genutzt und sind in Europa mittlerweile verboten und durch weniger schädliche oder unschädliche Stoffe ersetzt worden. Ein kurzfristiger Effekt ist durch das Verbot aber nicht zu erwarten, da FCKW ca. 15 Jahr benötigen, um in die Stratosphäre zu gelangen und dort Jahre bis Jahrzehnte die Ozonschicht zerstören.Fossile BrennstoffeZu den fossilen Brennstoffen gehören Erdöl, Erdgas, Braunkohle und Steinkohle, die heute zusammen fast 90 Prozent des Welt-Energiebedarfs abdecken. Alle fossilen Brennstoffe sind im Laufe von Jahrmillionen durch physikalische und biologische Veränderungen unter Druck und Luftabschluss aus pflanzlichem oder tierischem Material entstanden. Der Hauptbestandteil ist immer Kohlenstoff. Dieser wird bei der Verbrennung zum klimaschädlichen Kohlendioxid umgewandelt. Neben dem Kohlendioxid werden als Schadstoffe auch Schwefeldioxid und Stickoxide freigesetzt. Die Vorräte an fossilen Brennstoffen werden vermutlich in 40 bis 100 Jahren erschöpft sein. Denn sie erneuern sich nur in Jahrmillionen – und damit langsamer, als sie bei der Nutzung zur Energiegewinnung verbraucht werden.FotovoltaikFotovoltaik ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Die Leistung einer Fotovoltaik-Anlage wird meist in Kilowatt peak angegeben. Die «peak»-Leistung wird unter Standardbedingungen (Einstrahlung von 1.000 Watt/qm; Umgebungstemperatur 25°C) erzeugt. Die Umwandlung erfolgt über Solarzellen. Heutige Solarzellen bestehen im Wesentlichen aus zwei Siliziumschichten, die durch den Einschluss von Bor, Phosphat oder unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. An der Grenzfläche zwischen den Schichten bildet sich ein elektrisches Feld. Bei Bestrahlung der Solarzelle entstehen freie Ladungsträger, die durch das elektrische Feld getrennt werden. Dies führt zu einer elektrischen Spannung zwischen den Metallkontakten der Solarzelle. Wird nun ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, kann Strom fliessen.GGeothermieUnter Geothermie versteht man die Nutzung der Erdwärme zur Wärmeversorgung und Stromgewinnung. Die Temperatur der Erde steigt mit zunehmender Tiefe um 25 bis 30 ° C pro Kilometer an. Besonders in ehemals vulkanischen Regionen sind hohe Temperaturen bereits in geringen Tiefen anzutreffen, da das heisse flüssige Magma des Erdinneren dicht an die Oberfläche vordringt. An diesen Orten kann die Erdwärme energetisch genutzt werden. Sie wird in einigen Ländern in Tiefen von 500 bis 2000 Metern häufig mit Hilfe von Warmwasser gefördert.In Deutschland stehen geothermische Heizwerke in Mecklenburg-Vorpommern. Sie versorgen ca. 1600 Wohnungen und öffentliche Einrichtungen mit Fernwärme.In Paris werden z. B.100000 Wohneinheiten mit Erdwärme aus einer Tiefenbohrung beheizt.In der Schweiz ist das Geothermie-Projekt in Basel technisch machbar. Es ist aber wegen unerwartet starker Erdbeben suspendiert worden, die durch die Tiefenbohrungen ausgelöst wurden.GlobalstrahlungGlobalstrahlung nennt man die Summe der an einem Ort eintreffenden Solarstrahlung. Sie gibt an, wie viel Sonnenenergie auf der Erdoberfläche zur Verfügung steht und setzt sich zusammen aus der auf direktem Weg eintreffenden Solarstrahlung (Direktstrahlung) und der Strahlung, die über Reflexion an Wolken, Wasser- und Staubteilchen die Erdoberfläche erreicht (Diffusstrahlung). Unter direkter Solarstrahlung versteht man den Anteil der Strahlung, der direkt aus der Sonnenrichtung als Parallelstrahlung einfällt. Diffuse Himmelsstrahlung dagegen ist der Anteil, der durch Streuung an Molekülen und Aerosolen der Atmosphäre aus verschiedenen Richtungen auf die Erdoberfläche trifft. Die Höhe der Globalstrahlung hängt ab von Sonnenstand (nach Breitengrad und Jahreszeit) und atmosphärischen Störungen (Bewölkung, atmosphärische Partikel). Im Durchschnitt erreichen 55% der Sonnenstrahlung den Erdboden.Global Warming PotentialDas «global warming potential» (GWP) ist die unterschiedlich stark ausgeprägte Eigenschaft von Treibhausgasen, von der Erdoberfläche reflektiertes Sonnenlicht zu absorbieren und damit die Atmosphäre zu erwärmen. Die verschiedenen Treibhausgase unterscheiden sich in ihrer Wirksamkeit. So verursachen beispielsweise Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) in gleicher Menge eine viel stärkere Erwärmung als etwa CO2. Diese unterschiedliche Wirksamkeit wird mit dem «global warming potential» (GWP) beschrieben. Es gibt an, wie viel stärker die Treibhauswirkung eines bestimmten Treibhausgases im Vergleich mit Kohlendioxid ist. Beispielsweise besitzt Methan ein GWP von 21, Schwefelhexafluorid ein GWP von 23900. Das GWP von Kohlendioxid beträgt per Definition 1.HHeizkraftwerkEin Heizkraftwerk ist ein Wärmekraftwerk, das nicht nur elektrische Energie, sondern hauptsächlich oder zusätzlich Fernwärme, Nahwärme oder Prozesswärme liefert. Bei diesem Kraftwerkstyp wird die entstehende Abwärme für Heizzwecke verwendet und in ein Fernwärmenetz gespeist. Kleinere Anlagen werden als Blockheizkraftwerke bezeichnet und dienen der dezentralen Energieversorgung. Eine Kraft-Wärme-Kopplung mit Brennwertkesseln ist eine der effizientesten Energienutzungsarten bei der Verbrennung fossiler Energieträger.IImmissionAls Immission wird die Einwirkung von festen, flüssigen oder gasförmigen Schadstoffen sowie von Lärm, Wärme oder Strahlen an einem Ort bezeichnet. Immissionen wirken auf Menschen, Tiere, Pflanzen, Sachgüter sowie die Umweltmedien Boden und Wasser.JJouleEin Joule entspricht einer Wattsekunde, d. h. mit der Energie eines Joules kann über eine Sekunde eine Leistung von einem Watt aufrechterhalten werden. Benannt wird die Energieeinheit nach James Prescott Joule (1818-1889). Er fand 1840 das nach ihm benannte Joulesche Gesetz, nach dem die in einem stromdurchflossenen Leiter erzeugte Wärme proportional zu dessen Widerstand und dem Quadrat der Stromstärke ist.KKernenergieKernergie ist die bei der kontrollierten Spaltung von Atomkernen entstehende Energie in Form von Wärme und wird in Kernkraftwerken (KKW) zur Herstellung von elektrischem Strom genutzt. Die Wärme wird bei den meisten Kernkraftwerken (Leichtwasserreaktor) an Wasser abgegeben. Je nach Bauart des Reaktors wird das Wasser unmittelbar oder erst in einem weiteren Kreislauf zu Wasserdampf, der eine Turbine antreibt und so Strom erzeugtKERNKRAFTWERKEin Kernkraftwerk (KKW) ist ein thermisches Kraftwerk, welches die aus der Kernspaltung freigesetzte Wärmeenergie zur Stromerzeugung z. B. mittels einer Dampfturbine nutzt. Dabei wird zwar kaum klimaschädliches Kohledioxyd (CO2) produziert, dafür stellen die abgebrannten Kernstäbe, die als Atommüll über Jahrtausende radioaktiv strahlen, ein ungelöstes Entsorgungsproblem dar. Weiterhin ist das Risiko einer unkontrollierten Kernschmelze (so genannter GAU – «Grösster Anzunehmender Unfall», wie 1986 in Tschernobyl) besonders in dicht besiedelten Regionen mit Millionen von Strahlungsopfern nicht kalkulierbar.KlimaerwärmungDie globale Erwärmung ist ein weltweites Klimaphänomen, das den durchschnittlichen Anstieg der bodennahen Lufttemperatur während der letzten etwa 150 Jahre bezeichnet. Seitdem der Mensch fossile Energiequellen in grossem Umfang nutzt, erhöht sich die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre und trägt so zur globalen Klimaerwärmung bei. Verantwortlich dafür sind die Verbrennung fossiler Energieträger, Emissionen durch die intensivierte Landwirtschaft und die Zerstörung der Regenwälder. Aber auch die Ozon zerstörenden Stoffe (wie FCKW) und deren Ersatzstoffe (wie FKW) tragen zur Klimaerwärmung bei. Das Weltklima als komplexes System war bisher in einem relativ stabilen Zustand. Schwankungen und Temperaturveränderungen entwickelten sich über sehr lange Zeiträume (Kalt- und Warmzeiten). Flora und Fauna konnten sich den sich verändernden Bedingungen anpassen. Klimaforscher führen heute die Erderwärmung des letzten Jahrhunderts direkt auf den Menschen zurück.KlimaschutzKlimaschutz ist der Sammelbegriff für die Bestrebungen, mit denen dem Klimawandel entgegengewirkt werden soll. Im Mittelpunkt stehen dabei die Bemühungen, den von Menschen verursachten Ausstoss von Treibhausgasen zu verringern. Der Klimaschutz ist von internationaler Bedeutung und wurde mit dem «Kyoto-Protokoll» für alle Staaten verbindlich. Im Sommer 1992 wurde diese Konvention auf der Konferenz von Rio de Janeiro von mehr als 150 Staaten unterzeichnet: Sie ist seit März 1994 in Kraft. Zielsetzung ist die Stabilisierung der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre auf einem Niveau, das eine weitere Klimaerwärmung und weitere Einflüsse auf das Klimasystem verhindert. Dazu sind deutliche Emissionsminderungen in der Industrie nötig.KlimaveränderungDie weltweite Klimaentwicklung ist dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche jährliche globale Lufttemperatur in Bodennähe seit Anfang des 20. Jahrhunderts ansteigt. Seit Beginn des Industriezeitalters haben die Treibhausgas-Konzentrationen (insbesondere CO2) in der Atmosphäre durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und Brandrodungen der tropischen Regenwälder drastisch zugenommen. Neue Treibhausgase wie die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind hinzugekommen. Durch die langen Verweilzeiten der Treibhausgase in der Atmosphäre (zum Teil über 100 Jahre) kommt es zu einer Anreicherung dieser Gase in der Atmosphäre. Die Temperaturzunahme ist somit in erheblichem Umfang auf menschliche Einflüsse zurückzuführen. Die Folgen für Natur und Gesellschaft sind bisher kaum absehbar (z. B. Erhöhung des Meeresspiegels, Veränderung der Niederschlagsverhältnisse, Zunahme extremer Wetterereignisse, Verschiebung der Klimazonen).KohlendioxidKohlendioxid (CO2) ist ein unsichtbares, geruchloses und in den üblichen Konzentrationen unschädliches Gas aus Kohlenstoff und Sauerstoff. In der Erdatmosphäre ist der Anteil des CO2 mit 0,036% im Verhältnis zu anderen Gasen eher gering. Kohlendioxid ist ein klimawirksames Treibhausgas: Die Erhöhung der CO2-Konzentration wird durch die Nutzung fossiler Energieträger hervorgerufen und trägt zu einem grossen Anteil zur Klimaerwärmung bei.Kraft-Wärme-KopplungKraft-Wärme-Kopplung (KWK) bedeutet die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom mit einem höheren Gesamtnutzungsgrad als bei bisherigen, konventionellen Energieerzeugungssystemen. Im Vergleich zur konventionellen, ungekoppelten Energieerzeugung nutzt die KWK grosse Effizientpotenziale bezüglich CO2-Emissionen und sonstigen Schadstoffen wie Stickoxiden, Kohlenmonoxiden. Zur KWK stehen eine Reihe von mittlerweile ausgereiften Techniken zur Verfügung: Blockheizkraftwerk, Gasturbine mit Abhitzekessel (GT), Gas- und Dampfturbine, Brennstoffzellen-Anlage. Verschiedene Energieträger wie Heizöl, Erdgas, Deponiegas, Klärgas, Biogas oder Flüssiggas können dem Verbrennungskreis zugeführt werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung mit energetischen Gesamtnutzungsgraden von bis zu 90% stellt bislang trotz des hohen Potenzials zur Ressourcenschonung und Umweltentlastung nur einen Anteil von ca. 12% der Stromerzeugung.k-WertDer k-Wert (neu: U-Wert) wird auch als Wärmedurchgangs-Koeffizient bezeichnet und im Zusammenhang mit Wärmedämmung verwendet. Dieser Wert gibt die Menge der Energie an, die in einer bestimmten Zeit durch ein Bauteil dringt. Der (k-)U-Wert wird in Watt pro Quadratmeter angegeben. Je niedriger der Wert ist, desto besser ist die Wärmedämmung.LLaufwasserkraftwerkLaufwasserkraftwerke (auch: Flusskraftwerke/Wasserkraftwerke) dienen zur Stromerzeugung. Sie werden durch den natürlichen Wasserzulauf eines Flusses betrieben. Ein Wehr oder eine Staumauer staut das Wasser auf, das dann an der Sperrmauer durch Turbinen geleitet wird und so über Generatoren Strom erzeugt. Die Wasserführung der meisten grösseren Flüsse unterliegt wenig Schwankungen, so dass ein solches Kraftwerk zur Grundlast-Stromerzeugung (24 Stunden am Tag gleich bleibende Leistung) eingesetzt werden kann. Daher werden solche Kraftwerke manchmal auch als Grundleistungskraftwerke bezeichnet.MMethanMethan ist ein farbloses und geruchloses Gas, das zu den Treibhausgasen gehört. Seine Treibhauswirkung (siehe «global warming potential» – GWP) ist 21 mal so stark wie die von Kohlendioxid. Die wichtigsten Methanquellen sind fossile Brennstoffe, Kohlegruben (Grubengas) und die Methan-Gärung in Mülldeponien (Deponiegas), Kläranlagen (Klärgas) sowie bei der anaeroben (sauerstofffreien) Vergärung von organischem Material (Biogas).MinergieDer Minergie-Standard gilt in der Schweiz (siehe «Passivhaus»). Das ist ein freiwilliger Baustandard, der den rationellen Energieeinsatz und die breite Nutzung erneuerbarer Energien bei gleichzeitiger Verbesserung der Lebensqualität, Sicherung der Konkurrenzfähigkeit und Senkung der Umweltbelastung ermöglicht. Bei Minergie wird das Ziel, Grenzwerte im Energieverbrauch, definiert. Wichtig ist, dass das ganze Gebäude als integrales System betrachtet wird: die Gebäudehülle mit der Haustechnik. Es geht um Haustechnik mit Heizung, Lüftung und Warmwasseraufbereitung. In Minergie-Gebäuden mit minimalem Heizenergieverbrauch spielt der Energieträger für die Heizung eine untergeordnete Rolle. Der Warmwasserverbrauch dagegen wird in der Energiebilanz verhältnismässig wichtig. Lösungen mit erneuerbaren Energien (z.B. Sonnenkollektoren) bieten sich hier an. Unter der Dachmarke Minergie sind der Minergie-und der Minergie-P-Standard zusammengefasst. Minergie-P hat noch höhere Anforderungen an die Energieeffizienz als Minergie.NNachhaltige Entwicklung«Nachhaltige Entwicklung» ist der deutsche Begriff für «Sustainable Development». Nachhaltige Entwicklung bezeichnet eine Entwicklung, welche den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen, zu gefährden. Nachhaltigkeit beschreibt einen verantwortlichen Umgang mit natürlichen Ressourcen. Diese Handlungsmaxime für eine globale Lösung von Umwelt- und Entwicklungsproblemen versucht, ökonomische, ökologische und soziale Interessen aller Menschen gleichermassen zu berücksichtigen. Demnach sollen alle Menschen und alle Generationen die gleichen Optionen haben. In Bezug auf Energieressourcen bedeutet das z.B., nur so viel Energie zu verbrauchen, dass sie für alle Menschen in Gegenwart und Zukunft ausreichen und die Energie so zu erzeugen, dass dieses nicht gleichzeitig mit mehr Nachteilen für Andere verbunden ist.OOzonOzon (O3) ist ein dreiatomiges Sauerstoff-Molekül. Die grösste Bedeutung hat das Vorkommen von Ozon in der Stratosphäre. In diesen höheren Luftschichten dient die Ozonschicht als Filter gegen die UV-Strahlung der Sonne. Ein Grossteil dieses schädlichen Anteils der Sonneneinstrahlung wird absorbiert und von der Erdoberfläche ferngehalten.Ozon bildet sich in der Atmosphäre vor allem auf drei Arten:Energiereiche Sonnenstrahlung spaltet Sauerstoff-Moleküle in der Stratosphäre in zwei einzelne Atome, die sich jeweils mit einem weiteren Sauerstoff-Molekül zu Ozon vereinigen.In Erdnähe bildet sich Ozon aus einer Reaktion zwischen Stickstoffdioxid NO2 und Sauerstoff O2 unter dem Einfluss von UV-Strahlung.Durch ein Gewitter. Dieses lässt bei einer Entladung durch den elektrischen Strom Ozon entstehen.In höheren Konzentrationen kommt Ozon auch immer häufiger in der bodennahen Luft vor. Unterstützt von der Sonneneinstrahlung bildet es sich dort unter Mitwirkung von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen und wird u. a. für Erkrankungen der Atemwege sowie für Waldschäden verantwortlich gemacht. OzonschichtDie so genannte Ozonschicht ist eine mit Ozon (O3) angereicherte Schicht in der Stratosphäre, die hohe Konzentrationen von Ozon enthält und gefährliche UV-Strahlung absorbiert. Die höchste Dichte von Ozon befindet sich in gut 20 km Höhe. Die Ozonschicht ist über bestimmten Regionen der Erde ausgedünnt (Ozonloch), wodurch mehr UV-B-Strahlung bis zum Erdboden gelangt. Diese führt zu Schädigungen von Lebewesen, insbesondere zu vermehrten Hauterkrankungen, Augenschäden und Schwächungen des Immunsystems.PPassivhausPassivhäuser sind Gebäude, die meist nur noch über die Lüftungsanlage beheizt werden und über kein konventionelles Heizsystem mehr verfügen. Der Energieverbrauch wird durch Wärmedämmung, kompakte Bauweise, passive und aktive Nutzung der Solarenergie sowie ein Lüftungssystem stark reduziert. Im Lüftungssystem wird der Abluft durch Wärmetauscher Restwärme entzogen und der Frischluft zugeführt, so dass kaum Wärme aus Haus entweichen kann. Eine amtliche Definition gibt es nicht. Oft wird die Definition des Passivhaus-Instituts Darmstadt zitiert. Danach liegt der Heizwärmebedarf (Energiekennzahl) bei maximal 15 kWh/m²a. Die wichtigsten Merkmale eines Passivhauses sind: ausgezeichneter Wärmeschutz, kein konventionelles Heizsystem, dreifache Wärmeschutzverglasung mit gedämmten Fensterrahmen und Lüftungsanlage mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung. Der Restwärmebedarf kann durch Wärmeabstrahlung von Haushaltsgeräten und Bewohnern gedeckt werden.PumpspeicherkraftwerkEin Pumpspeicherkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das aus einem unteren und einem oberen Staubecken besteht, die miteinander verbunden sind. In Zeiten, in denen genügend Strom zur Verfügung steht, wird Wasser aus dem unteren in das obere Becken gepumpt. Bei hohem Strombedarf (Spitzenlast) wird Wasser aus dem oberen Staubecken abgelassen. Während es in das untere Becken fliesst, treibt es über eine Turbine einen Generator an, der den so genannten Spitzenlaststrom erzeugt.RRapsölmethylesterRapsölmethylester (RME) ist der Fachausdruck für Biodiesel. Unter den alternativen Kraftstoffen ist RME inzwischen zum Beispiel in Deutschland am weitesten verbreitet. Durch Umesterung von Rapsöl mit Methanol entsteht Rapsölmethylester (RME). Mittels dieser chemischen Reaktion wird die hohe Viskosität von Rapsöl heruntergesetzt. Der Kraftstoff kann in den meisten herkömmlichen Dieselmotoren eingesetzt werden.RecyclingMit dem Begriff Recycling wird der Vorgang bezeichnet, bei dem aus Abfall ein Sekundärrohstoff wird. Dies kann durch Wiederverwendung, stoffliche Nutzung oder energetische Nutzung erfolgen. Stoffliches Recycling ist die Wiederverwertung von Produkten oder Produktteilen, indem ihre Materialien – beispielsweise Dosen aus Weissblech – als Rohstoff für die erneute Herstellung von Produkten eingesetzt werden. Energetisches Recycling ist die energetische Nutzung von Stoffen, z. B. von Transportverpackungen, die in einer (Müll)Verbrennungsanlage verfeuert werden. Die dabei freiwerdende Energie wird zur Fernwärme- und Stromerzeugung genutzt. Eine hocheffiziente Müllverbrennung setzt allerdings eine gute Trennung der energiereichen Abfallsorten von allgemeinen Abfällen voraus. Ziel des Recyclings ist die Einsparung von Rohstoffen und die Einsparung von Energie.RessourcenIn der Nachhaltigkeitsdebatte bezeichnen die Ressourcen die auf der Erde vorhandenen Rohstoffe und Energieträger. Dabei wird zwischen Reserven und Ressourcen unterschieden. Die Reserven sind die bekannten, mit heutiger Technik wirtschaftlich abbaubaren Vorkommen. Die Ressourcen sind die mit zukünftiger Technik vermutlich abbaubaren Vorkommen, unabhängig von ihrer heutigen Wirtschaftlichkeit.SSolarenergieSolarenergie ist die Primärenergie, die von der Sonne auf die Erde eingestrahlt wird. Sie ist etwa 10000-fach höher als der menschliche Energieverbrauch. Die von Atmosphäre, Land und Meer absorbierte Solarenergie verursacht Wind, Wellen, Meeresströmungen, Verdunstung und Niederschläge sowie Pflanzenwachstum. Von der Solarenergie hängen damit auch alle anderen erneuerbaren Energien (Windenergie, Wasserkraft, Biomasse) ab, ausser der Geothermie und der Gezeitenenergie ab. Ein Teil der direkt und diffus auf die Erdoberfläche auftreffenden Solarenergie kann durch direkte Umwandlung in Strom (siehe «Fotovoltaik») oder Wärme (Solarthermie) genutzt werden.SolarheizungDie Solarheizung ist eine Raumheizung, bei der die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung genutzt wird. Bei der aktiven Solarheizung wird die in den Sonnenkollektoren erzeugte Wärme für das Brauchwasser und zur Heizung genutzt. Wird sie nicht unmittelbar benötigt, muss die Energie in einem Warmwasserspeicher zwischengespeichert werden. Die Raumheizung nur durch Sonneneinstrahlung benötigt wegen des geringen Angebots an Sonneneinstrahlung im Winter sehr grosse Solarkollektorflächen. Im Privathaushalt bieten sich deshalb thermische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung in den Übergangszeiten an. Im Frühjahr und Herbst kann der Bedarf an konventioneller Heizung – und der damit verbundenen Kosten – um bis zu 50 % reduziert werden. So wird ein wichtiger Beitrag zur Verringerung des CO2-Ausstosses geleistet.SolarkollektorIn einer thermischen Solaranlage wandelt ein Solarkollektor mittels eines Absorbers die Sonnenstrahlung in Wärme um, die für Heizung, Brauchwassererwärmung oder thermische Lüftung genutzt werden kann. Solarkollektoren sind, neben Speicher und Regelung, die wichtigste Komponente einer thermischen Solaranlage.SolarmodulEin Solarmodul – auch PV-Modul genannt – besteht aus mehreren Solarzellen, die durch Kombinationen aus Parallel- und Reihenschaltungen zusammengefasst sind. Die Solarmodule produzieren Gleichspannung. Die Solarzellen sind in der Regel zwischen Glas- oder Kunststoffscheiben eingebettet, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen. Ein Metallrahmen (z. B. Aluminium) hält das Modul zusammen und ermöglicht zusätzlich die Montage auf einem Dach oder Trägergestell. Die Module produzieren 20 bis 25 Jahre Strom.SolarzelleEine Solarzelle ist der Teil einer Fotovoltaik-Anlage, in dem solare Strahlungsenergie in Strom umgewandelt wird. Weit verbreitet sind Solarzellen aus Silizium. Mehrere Solarzellen werden in der Regel zu einem so genannten Solarmodul (Fotovoltaikmodul) zusammen geschlossen.Stand-byStand-by bezeichnet die Bereitschaftsschaltung vieler elektrischer/elektronischer Geräte. Diese Schaltung ermöglicht es, z. B. den Videorekorder oder den Fernseher mit einer Fernbedienung einzuschalten und nicht den regulären An-/Aus-Schalter benutzen zu müssen. Das Sparpotenzial ist gross, wenn Stand-by-Schaltungen konsequent abgeschaltet werden.TTreibhauseffektDer Treibhauseffekt (auch Glashauseffekt) beschreibt die Tatsache, dass die Erdatmosphäre zwar die von der Sonne kommende kurzwellige Strahlung passieren lässt, die von der Erdoberfläche abgestrahlte, langwellige Wärmestrahlung aber reflektiert bzw. absorbiert. Das führt zu einer Temperaturerhöhung in der Atmosphäre. Grundsätzlich ist dadurch erst Leben auf der Erde möglich. Die stark gestiegenen Emissionen der Industrieländer verstärken aber diesen Effekt und bedingen Klimaveränderungen. In einem Treibhaus wird eingestrahltes Sonnenlicht am Boden und durch die Pflanzen in längerwelliges Infrarotlicht umgewandelt, welches vom Glas reflektiert wird und das Innere des Treibhauses aufheizt. In der Erdatmosphäre erfüllt hauptsächlich Kohlendioxid (CO2) eine ähnliche Aufgabe, indem es Infrarotstrahlung absorbiert und sich dabei aufwärmt und diese Wärme dann an die Umgebung weitergibt. Auf unserer Erde gibt es zwei Komponenten des Treibhauseffektes: den natürlichen und den vom Menschen verursachten Treibhauseffekt.TreibhausgasTreibhausgase besitzen die Eigenschaft, von der Erdoberfläche reflektiertes Sonnenlicht zu absorbieren und damit die Atmosphäre zu erwärmen. Dieser Treibhauseffekt ist zunächst Voraussetzung für jedes Leben auf der Erde, da ohne ihn die Durchschnittstemperatur der Erde ca. 33 °C unter den derzeitigen Werten liegen würde. Für den natürlichen Treibhauseffekt der Erde sind in erster Linie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O)verantwortlich. Es wird befürchtet, dass steigende Emissionen dieser Treibhausgase durch menschliche Aktivitäten sowie die zusätzliche Emission von Treibhausgasen zu einer globalen Erwärmung und weiteren unerwünschten Veränderungen des Klimas führen. Treibhausgase werden insbesondere bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Heizung, Stromerzeugung, Auto-Verkehr, Produktionsprozesse) sowie durch landwirtschaftliche Aktivitäten emittiert.UU-WertDer U-Wert (veraltet: k-Wert) wird auch als Wärmedurchgangs-Koeffizient bezeichnet. Dieser Wert gibt die Menge der Energie an, die in einer bestimmten Zeit durch ein Bauteil dringt. Je niedriger der Wert ist, desto besser ist die Wärmedämmung. Masseinheit: Watt pro Quadratmeter [W/m²]VVerbrauchsspitzenAls Verbrauchsspitzen werden Zeitpunkte bezeichnet, an denen ein besonders hoher Strombedarf besteht. Der Stromverbrauch ist über das Jahr nicht konstant, sondern verändert sich mit dem tages- und jahreszeitlichen Verbraucherverhalten. Hoher Stromverbrauch tritt z. B. vormittags zwischen sechs und zehn Uhr, gegen zwölf Uhr mittags und am Abend zwischen 19 und 20 Uhr auf. Nach 22 Uhr sinkt der Stromverbrauch stark ab und ist zwischen Mitternacht und fünf Uhr morgens am geringsten. Aufgrund jahreszeitlicher Bedarfsschwankungen ist der durchschnittliche Stromverbrauch im Sommer geringer als im Winter.WWärmedämmungDie Wärmeübertragung durch die Gebäudehülle und damit der Ausgleich zwischen Raumtemperatur und Außentemperatur kann durch Wärmedämmung verzögert werden. Die Wärmedämmwirkung beruht dabei auf der geringen Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen. Dies wird z. B. durch den Einschluss von Luft in porenreichen Materialien erreicht. Es bestehen große Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit von Baumaterialien und Dämmstoffen. Bezogen auf die gleiche Außenfläche muss z. B. eine Betonwand 158 cm dick sein, um dieselbe Wärmedämmung zu erreichen wie eine 3,4 cm dicke Wand aus Kork.WärmekraftkopplungEine Heizung, die Wärme und Strom produziert. (in Deutschland: Kraft-Wärme-Kopplung, KWK). Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bedeutet die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom mit einem höheren Gesamtnutzungsgrad als bei bisherigen, konventionellen Energieerzeugungssystemen. Im Vergleich zur konventionellen, ungekoppelten Energieerzeugung nutzt die KWK grosse Effizientpotenziale bezüglich CO2-Emissionen und sonstigen Schadstoffen wie Stickoxiden, Kohlenmonoxiden. Zur KWK stehen eine Reihe von mittlerweile ausgereiften Techniken zur Verfügung: Blockheizkraftwerk, Gasturbine mit Abhitzekessel (GT), Gas- und Dampfturbine, Brennstoffzellen-Anlage. Verschiedene Energieträger wie Heizöl, Erdgas, Deponiegas, Klärgas, Biogas oder Flüssiggas können dem Verbrennungskreis zugeführt werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung mit energetischen Gesamtnutzungsgraden von bis zu 90% stellt bislang trotz des hohen Potenzials zur Ressourcenschonung und Umweltentlastung nur einen Anteil von ca. 12% der Stromerzeugung.WindenergieWindenergie ist eine erneuerbare Energie, deren Energie schon früher als mechanische Energie in Windmühlen zum Antrieb von Mahlsteinen und Schöpfrädern genutzt wurde. Heute dient sie in Windenergieanlagen zur Stromerzeugung. Moderne Windenergieanlagen für den Einsatz an Land (Onshore-Windenergie) erreichen Leistungen bis zu 2,5 Megawatt und haben Nabenhöhen über 100 Meter. Küstengebiete verfügen über die grössten Onshore-Windenergie-Potenziale. Darüber hinaus sollen zukünftig auch die sehr grossen Windenergiepotenziale auf See (Offshore-Windenergie) erschlossen werden. Hierzu sollen Windenergieanlagen mit 5 Megawatt Leistung eingesetzt werden.ZZulageDie Nutzung von erneuerbaren Energien wird über den Staat durch Zulagen gefördert. In der Schweiz werden Bauten, die nach Minergie-Standard erstellt werden, unterstützt.