Fossile Energie

Begriff und Bedeutung

Fossile Energie wird aus Brennstoffen gewonnen, die in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten toter Pflanzen und Tiere entstanden sind. Zu den fossilen Energieträgern gehören Braunkohle, Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl. Sie speichern Energie aus früheren Zeiten, letztlich auf Grundlage des Kohlenstoffkreislaufs und der damals aufgenommenen Sonnenenergie. Biomasse wird davon unterschieden, weil sie aus Holz und anderen neuzeitlichen organischen Abfällen und Überresten stammt.

Fossile Energieträger waren eine zentrale Grundlage des Wirtschaftswachstums seit der Industriellen Revolution, zunächst vor allem durch Kohle. Im Jahr 2019 wurden 81 % des weltweiten Energiebedarfs aus fossilen Quellen gedeckt. Bei der weltweiten Stromerzeugung sank ihr Anteil vom Höchststand 2007 mit 68,3 % bis 2024 auf 59,1 %. Absolut wuchs die Stromerzeugung aus fossilen Energien dabei noch leicht. 2024 lagen fossile Energien weiterhin vor erneuerbaren Energien mit 31,9 % und Kernenergie mit 9 %.

Der Energiegehalt fossiler Brennstoffe beruht auf ihrem Kohlenstoff-Gehalt. Bei der Verbrennung mit Sauerstoff entstehen Wärme und Oxide, darunter immer Kohlenstoffdioxid. Dadurch ist die Nutzung fossiler Energieträger lokal und global stark umweltbelastend. Sie sind die Hauptquelle menschengemachter Treibhausgasemissionen und damit ein wichtiger Treiber der globalen Erwärmung. Je nach Zusammensetzung entstehen außerdem Stickstoffoxide, Ruß und unterschiedlich feine Stäube.

Vorräte und Verfügbarkeit

Als Energiereserven bezeichnet man Vorräte fossiler Brennstoffe in der Erde, die nachgewiesen, sicher verfügbar und mit heutiger Technik wirtschaftlich gewinnbar sind. Bei gleichbleibendem Energiebedarf und gleichbleibender Nutzung reichen die bekannten Welt-Energiereserven nach Stand 2020 bei Erdöl und Erdgas jeweils etwa 50 Jahre und bei Kohle etwa 130 Jahre. Die Internationale Energieagentur (IEA) ging allerdings davon aus, dass der weltweite Primärenergiebedarf zwischen 2008 und 2035 um 36 % steigt, wenn Maßnahmen wie höhere Energieeffizienz und der Ausbau erneuerbarer Energien umgesetzt werden. Ohne solche Maßnahmen wäre der Anstieg höher.

Wichtige Faktoren für die Verfügbarkeit fossiler Energieträger sind die Größe der Energiereserve, die Effektivität der Energienutzung, der Umfang des Verbrauchs und das Ausweichen auf regenerative Ressourcen. Neben den Reserven gibt es Energieressourcen: nachgewiesene oder vermutete Vorräte, die derzeit aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen noch nicht gewinnbar sind.

Die Reserven fossiler Brennstoffe reichen nach dem Artikel wohl höchstens noch etwa 100 Jahre. Die sogenannte statische Reichweite ist dabei nur ein statistischer Kennwert. Sie kann steigen, wenn neue Vorkommen gefunden werden oder höhere Preise teurere Förderverfahren ermöglichen. Beim Erdöl lag die statische Reichweite der US-Ölförderung Mitte der 1920er Jahre bei etwa 6 Jahren, obwohl die USA damals etwa zwei Drittel des Weltmarktes ausmachten; später stieg sie auf etwa 50 Jahre. Wichtig ist außerdem das Fördermaximum: der Zeitpunkt, ab dem die Förderung nicht mehr gesteigert werden kann, sondern zurückgeht. Dann kann sich das Verhältnis von Angebot und Nachfrage verändern und die Preise können stark steigen. Versorgungslücken bei Kraftstoffen können durch geringeren Verbrauch und alternative Antriebe verringert werden; bei Strom kommen erneuerbare Energien oder Kernenergie als Alternativen in Frage.

Erdöl und Erdgas

Erdöl und Erdgas gehören zu den Kohlenwasserstoffen, also Verbindungen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Erdöl ist ein in der Erdkruste eingelagertes, homogenes und lipophiles Stoffgemisch, das hauptsächlich aus langkettigen Kohlenwasserstoffen besteht. Es entstand aus abgestorbenen Kleinstlebewesen, vor allem einzelligen Algen, die auf dem Meeresgrund in sauerstofffreiem Wasser als organikreicher Schlamm abgelagert wurden. Später wurden diese Schichten von weiteren Sedimenten überlagert.

Durch den Druck der darüberliegenden Schichten wurde der Schlamm zu feinkörnigem Sedimentgestein verdichtet. Weil die Erdkruste weiter absank, gelangte das organikreiche Gestein in größere Tiefen mit höheren Temperaturen. Dort wandelten sich feste organische Verbindungen allmählich in flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe um. Diese Stoffe sind beweglicher und weniger dicht als das umgebende Gestein und wanderten daher in durchlässigem Gestein nach oben. Wo undurchlässige Schichten den Aufstieg stoppten, entstanden Lagerstätten. Gasförmige Kohlenwasserstoffe, vor allem Methan, sammelten sich dabei meist als Erdgas über dem flüssigen Erdöl.

Rohöl enthält mehr als 17.000 Bestandteile und gehört zu den komplexesten natürlich vorkommenden organischen Gemischen der Erde. Es wird für Heizzwecke und Verkehr verbrannt, ist aber auch Ausgangspunkt der Petrochemie und damit ein wichtiger Industrierohstoff.

Erdgas entstand ähnlich wie Erdöl und tritt häufig zusammen mit ihm auf. Es besteht vor allem aus Methan, seine genaue Zusammensetzung schwankt. Wegen des hohen Methananteils ist unverbranntes Erdgas ein starkes Treibhausgas. Aufbereitet verbrennt es sauberer und klimaschonender als andere fossile Brennstoffe. Trotzdem setzen Förderung, Transport und Verarbeitung Methan und Kohlenstoffdioxid frei. Erdgas wird vor allem für Wärme, Strom, Wasserstofferzeugung durch Dampfreformierung und als Rohstoff in der chemischen Industrie genutzt.

Kohle und Torf

Kohle ist ein schwarzes oder bräunlich-schwarzes, festes biogenes Sedimentgestein. Es besteht zu mehr als 50 Prozent seines Gewichtes und mehr als 70 Prozent seines Volumens aus Kohlenstoff. Kohle entsteht aus pflanzlichen Überresten, die unter Luftabschluss, zum Beispiel am Grund von Sümpfen und Mooren, verrotten und nach ihrer Versenkung in tiefere Bereiche der oberen Erdkruste erhöhtem Druck und höheren Temperaturen ausgesetzt sind.

Steinkohle gilt als hochwertigere Kohle, weil sie sehr dicht und rein ist und nur wenige Fremdstoffe enthält. Ihr Brennwert ist entsprechend groß; wie Erdöl wird sie auch „Schwarzes Gold“ genannt. Braunkohle ist minderwertiger, schwächer verdichtet und enthält mehr Schwefel. Ihr Brennwert ist deutlich geringer. Die Verbrennung von Braunkohle ist die kohlendioxidintensivste Art der Stromerzeugung.

Kohle war der erste in großem Maßstab eingesetzte fossile Energieträger. Ihre intensive Nutzung begann im 16. Jahrhundert in England. Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts machte Kohle in Europa nur einen kleinen Teil der verbrauchten Energie aus. Danach wuchs ihr Anteil am Energiemix stark bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts, bevor Öl und Gas sie teilweise zurückdrängten.

Torf ist die erste Stufe der Inkohlung. Er entsteht unter Luftabschluss in oberflächennahen und zeitweise trockenfallenden Gewässern. In getrocknetem Zustand ist Torf leicht brennbar. Sein Abbau in Mooren gilt ökologisch als problematisch. Als Brennstoff wurde Torf besonders zu Beginn der Industrialisierung genutzt; um 1880 diente er auch in der Eisen- und Stahlindustrie zur Feuerung. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts betrieben einige Länder größere Torfkraftwerke, in Mitteleuropa vor allem bis Ende der 1970er Jahre. Finnland nutzt weltweit mit 51 Prozent den höchsten Anteil von Torf als Energieträger; dort trägt Torf 6–7 Prozent zur Primärenergie und 20 Prozent zum Treibhausgasausstoß bei.

Wirtschaft und Preise

Die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen fossiler Energien umfassen Investitionen, Gewinne, Subventionen und Preisentwicklungen. Teile der Angaben im Artikel zu Investitionen und Subventionen sind als möglicherweise nicht mehr aktuell markiert; das betrifft besonders ältere Daten aus den Jahren um 2012 bis 2016 beziehungsweise 2014.

2012 wurden nach Angaben des Thinktanks Carbon Tracker unter Mitarbeit von Nicholas Stern weltweit etwa 674 Milliarden US-Dollar in die Suche nach neuen fossilen Energieträgern investiert. Das entsprach etwa 1 % der weltweiten Wirtschaftsleistung. Zugleich verlagerten sich Investitionen zunehmend weg von fossilen Brennstoffen. Dieses Abziehen von Kapital heißt Divestment. Laut Arabella Advisors erhöhte sich das aus dem Sektor abgezogene Investitionsvolumen 2015 um den Faktor 50. Als Gründe nannten Investoren wirtschaftliche Risiken der Kohlenstoffnutzung und die höhere Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien. Beispiele sind die Allianz Group, der norwegische Pensionsfonds, Axa, Warren Buffetts Ausstieg bei Exxon und die Rockefeller-Familie, die sich 2016 von Anteilen an Unternehmen mit fossilen Brennstoffen trennte. Anfang 2024 gingen 91 Prozent der institutionellen Investitionen in die Mineralölindustrie auf Investoren aus nur zehn Ländern zurück; Investoren aus den Vereinigten Staaten waren für 65 Prozent verantwortlich.

Die Öl- und Gasindustrie ohne Kohle erzielte zwischen 1970 und 2020 inflationsbereinigt durchschnittlich etwa eine Billion US-Dollar Gewinn pro Jahr, also etwa 3 Milliarden US-Dollar pro Tag. Insgesamt lag der Profit in diesem Zeitraum bei 51 Billionen US-Dollar; die Angabe im Artikel, dass davon etwa 86 auf Erdöl entfielen, ist unvollständig formuliert. Eine 2025 erschienene Studie zu öffentlich am US-Markt gehandelten Mineralöl- und Gasunternehmen legt nahe, dass die starke Vermögenskonzentration dieser Branche soziale Ungleichheit verstärkt: Die Hälfte der Gewinne aus Förderung und Verarbeitung fossiler Energien fließe dem obersten einen Prozent zu, während die untere Hälfte der Beschäftigten und Shareholder ein Prozent der Gewinne erhalte.

Fossile Energien werden außerdem subventioniert. 2011 lagen direkte Subventionen weltweit bei 523 Milliarden US-Dollar, während erneuerbare Energien mit etwa 100 Milliarden US-Dollar gefördert wurden. Werden externe Kosten wie Umwelt- und Gesundheitsschäden einbezogen, lagen die Subventionen fossiler Energien 2013 bei 4,9 Billionen US-Dollar und 2014 geschätzt bei 5,3 Billionen US-Dollar. 2022 nannte der Internationale Währungsfonds 7 Billionen US-Dollar, etwa 7 % des weltweiten Bruttoinlandsprodukts. Das entsprach rund 13 Millionen US-Dollar pro Minute und war fast doppelt so hoch wie die weltweiten Bildungsausgaben. Für Deutschland zeigt die Tabelle des BDEW starke Preisschwankungen: Importrohöl lag bei 65 Euro/tSKE im Jahr 1995, 297 im Jahr 2010 und 193 im Jahr 2020; Importerdgas lag bei 61, 185 und 108 Euro/tSKE.

Klima- und Gesundheitsschäden

Die Verbrennung fossiler Energieträger ist die Hauptquelle für den Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Erdatmosphäre und damit für die menschengemachte globale Erwärmung. Beim Verbrennen eines Gramms Kohle entstehen 32,8 kJ Wärme und 3,66 Gramm CO2. Bei Benzin sind es 47,8 kJ und 3,08 Gramm CO2, bei Methan beziehungsweise Erdgas 55,6 kJ und 2,74 Gramm CO2.

Um schwere Folgen der globalen Erwärmung zu vermeiden, dürfen die heute bekannten fossilen Energiereserven nur teilweise genutzt werden. Soll das Zwei-Grad-Ziel mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 50 % erreicht werden, dürfen im Zeitraum 2011 bis 2050 nach IPCC-Daten höchstens 870 bis 1.240 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden. Bezogen auf die Reserven bedeutet das: Weltweit dürften etwa 30 % der Ölreserven, 50 % der Erdgasreserven und mehr als 80 % der Kohlereserven nicht verbrannt werden. Bei gleichbleibenden Emissionen wäre das verbleibende Kohlenstoffbudget in 20–30 Jahren aufgebraucht. Seit Beginn der Industrialisierung bis 2015 wurden durch fossile Energieträger etwa 530 Milliarden Tonnen Kohlenstoff freigesetzt; knapp die Hälfte blieb in der Atmosphäre, jeweils gut ein Viertel wurde von Ozeanen und Landökosystemen aufgenommen.

Ein vollständiges Verbrennen der konservativ auf 5 Billionen Tonnen Kohlenstoff geschätzten fossilen Energieressourcen hätte sehr starke Folgen. Der Artikel nennt eine mittlere Erwärmung der Arktis um etwa 14,7 bis 19,5 °C und einen weltweiten Temperaturanstieg um etwa 6,4 bis 9,5 °C. Würden auch unkonventionelle Ressourcen verbrannt, könnte die CO2-Konzentration in der Atmosphäre bis zum Jahr 2400 auf etwa 5000 ppm steigen. Dann könnten Temperaturen erreicht werden, wie sie seit mindestens 420 Millionen Jahren nicht aufgetreten sind. Außerdem würde der antarktische Eisschild fast vollständig abschmelzen, wodurch der Meeresspiegel ohne Grönlandeis um etwa 58 m steigen würde.

Fossile Energieträger verursachen auch Gesundheitsschäden. Sie sind eine bedeutende Quelle gesundheitsschädlicher Emissionen, die Krankheiten und vorzeitige Todesfälle auslösen können. Nach Stand 2021 gehen weltweit 20 Prozent der Todesfälle, also etwa 8,4 Millionen Menschen jährlich, auf Feinstaubpartikel fossiler Energieträger zurück. Zusätzlich ist der heutige CO2-Ausstoß bis 2100 mit einem Hitzetoten je 3700 Tonnen verbunden.