Energie im Wandel

Energie im Wandel

Die Geschichte der Energienutzung ist eine Geschichte des Mangels.

Von der Antike bis tief ins 19 Jahrhundert mussten sich die Menschen mit immer denselben, nie ausreichenden Energiequellen begnügen: menschliche und tierische Muskelkraft, Brennholz und Holzkohle, Wasser- und Windkraft. Die Menschheit hat nur ganz langsam gelernt, sich verschiedene Energieträger zunutze zu machen. Noch nie hatte der Mensch so viel Energie zur Verfügung wie heute! 

  • Ganz lange hatte die Menschheit nichts weiter als die eigene Muskelkraft zur Verfügung, die sie sich über die Nahrung zuführte.
  • Mit dem Zähmen von Tieren konnte man sich deren grösserer Muskelkraft bedienen.
  • Danach lernte der Mensch, die Naturkräfte wie Wind und Wasser für sich und seine Arbeiten zu nutzen.
  • Mit der Dampfmaschine konnten Brennstoffe in mechanische Arbeit umgewandelt werden, dasselbe später mit dem Benzinmotor.
  • Mit der Elektrizität wurde eine vielseitig einsetzbare Energieform gefunden, die vor allem auch einfach über grosse Strecken transportierbar war.
  • Erst durch diese zusätzlichen Energieträger, die es möglich machten, mehr Nahrung zu produzieren, war das starke Wachstum der Menschheit überhaupt möglich.
 
 

Wachsender Energieverbrauch

Zwischen frühzeitlichen Gemeinschaften von Jägern und Sammlern und der modernen Industriegesellschaft hat sich der jährliche Energieverbrauch pro Kopf nahezu verzwanzigfacht. Von 10-20 GJ/Kopf*Jahr auf ca. 250 GJ/Kopf*Jahr.

*GJ = Gigajoule

Pro-Kopf-Energieverbrauch von Jägern, Sammlern und Fischern

Pro-Kopf-Energieverbrauch von Jägern, Sammlern und Fischern

Jeder Mensch nutzt das drei- bis sechsfache des menschlichen Grundumsatzes, vor allem Nahrungsenergie sowie Biomasse als Brennstoff.

 
Pro-Kopf-Energieverbrauch  von Agrargesellschaften

Pro-Kopf-Energieverbrauch von Agrargesellschaften

Jeder Mensch nutzt das 18- bis 24-fache des menschlichen Grundumsatzes, vor allem Nahrungsenergie, Biomasse als Brennstoff und neu: die Energie von Haustieren (aber auch von Zwangsarbeitern und Sklaven).

 
Pro-Kopf-Energieverbrauch von Industriegesellschaften

Pro-Kopf-Energieverbrauch von Industriegesellschaften

Jeder Mensch nutzt das 70- bis 80-fache des menschlichen Grundumsatzes, vor allem fossile Brennstoffe.

 
 
 

Die verschiedenen Energiequellen

Menschliche Kraft

In der Frühzeit war die eigene Muskelkraft, gespiesen durch Nahrung, die einzig zur Verfügung stehende Energie. Erfindungen wie Hebelprinzip, Flaschenzug und Rad halfen, die Muskelkraft wirksamer anzuwenden. Griechen und Römer bedienten sich menschlicher Muskelkraft zum Bau ihrer Städte, Tempel, Burgen und Flotten. 3 Mio. Arbeitssklaven zähle das römische Reich unter Kaiser Augustus - ein beträchtliches Energiepotenzial.

Sträflinge auf der Tretmühle

In England mussten Sträflinge in Gefängnissen noch während des 19. Jahrhunderts Industrieräder mit ihrer Körperkraft antreiben.

 

Tierische Arbeitskraft

Tiere wurden schon früh als Zug- und Tragtiere eingesetzt. Der mit Abstand am frühesten domestizierte Hund wurde als erstes Zugtier eingesetzt. Als erstes Grosstier wurden Ochse und Kuh vor dem Pflug eingesetzt. Das Pferd war lange Zeit der obersten Schicht vorbehalten, da es vergleichsweise teuer im Unterhalt ist. Tiere wurden auch als Antrieb von Bewässerungs- und Mühlenanlagen genutzt.

Bauer und Pferdepflug

Pferde und Ochsen wurden in der Landwirtschaft als Zugtiere vor den Pflug gespannt.

 

Die ersten primären Energieträger

Holz und Holzkohle 
Windkraft
Wasserkraft

Holzkohle entsteht aus luftgetrocknetem Holz bei Erhitzung auf knapp 300°C unter Luftabschluss. Sie schlägt beim Verbrennen keine Flammen und erreicht höhere Temperaturen als Holz. Die älteste Art der Holzkohlegewinnung geht auf das Altertum zurück.

Kohlemeiler

Von der Eisenzeit vor rund 3000 Jahren bis ins 20. Jahrhundert wurde Holzkohle von einem Köhler hergestellt. Der Köhler war zuständig für den Aufbau und Betrieb eines sogenannten Meilers. Das ist eine Art halbkugeliger Ofen, in dem die Verwandlung vom Holz zur energiereichen, pechschwarzen Holzkohle geschieht.

 

Holz und Holzkohle waren bis zur Entdeckung der fossilen Energieträger die einzigen Brennstoffe. Die führte zu grossflächigen Abholzungen schon zu Römerzeiten. Der römische Gelehrte Plinius höhnte in Hinsicht auf die Imperatoren: "Siegreich blicken sie auf den Ruin der Natur".

Die Anfänge der Windkraft sind nicht ganz klar. Erste Indizien gehen auf einfache Windmühlen im arabischen Raum vor rund 3000 Jahre zurück. Die Geschichte der persischen Windmühle kann bis ins 7. Jahrhundert zurückverfolgt werden. Sie gilt damit als der älteste bekannte Windmühlentyp. Die wohl bekannteste Gruppe von Mühlen steht im iranischen Ort Nashtifan und ist noch in Betrieb. Hier findet sich ein spannender Bericht auf englisch, allein die Bilder sprechen schon für sich:

In Europa etablierte die Windkraft sich in den letzten Jahrhunderten v.a. als Antrieb für Mühlen, an der Nordsee auch zum Entwässern der Deiche und in den USA zum Pumpen von Wasser. Mitte des 19. Jahrhunderts existierten in Europa 200‘000 Windmühlen, die Anfangs des 20. Jahrhunderts durch andere Motoren ersetzt wurden. 

Die Windkraftnutzung zur Stromerzeugung begann vor knapp 1900 in Dänemark. Als Chance für die ländliche Bevölkerung wurden erstaunlich zuverlässige windkraftbetriebene Elektrizitätswerke gebaut - dadurch fand in Dänemark als einzigem Land der Erde die Elektrifizierung in ländlichen Gebieten gleichzeitig oder gar früher statt als in den Städten. Durch die zentralen Kohlekraftwerke mit Überlandleitungen wurden die Windkraftanlagen später verdrängt. 

Der eigentliche Startschuss zum bis heute anhaltenden Windkraftboom erfolgte erst nach der ersten Energiekrise 1973/74. 1976 entstand die erste netzgekoppelte Anlage. Die Anlagen wuchsen kontinuierlich von einer Anfangsgrösse von 22 kW und 15m Durchmesser - aus Bastelwerkstätten wurden kleine Betriebe.

Wasserräder sind die ältesten und einfachsten Kraftmaschinen. Bereits die Antike kannte das Wasserrad, das in fliessendes Wasser gestellt wurde und über eine Welle seine Kraft abgab. Im Mittelalter wurde es zur wichtigsten Antriebsmaschine, die in Mühlen, Webereien, Sägewerken, bei der Papierherstellung und im Bergbau anzutreffen war. Deshalb siedelten sich Fabriken - auch in der Schweiz - sehr häufig an Flussläufen an, um die Wasserkraft zu verwerten.

Historisches Wasserrad
 
 

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