Handreichung für Lehrkräfte

Wie entstehen Kohle, Erdöl & Erdgas?

Pflanzen und Algen nehmen CO₂ aus der Luft auf und speichern es. Aus dieser Biomasse entstehen über Millionen Jahre Kohle, Erdöl und Erdgas, dabei wird Kohlenstoff im Boden gebunden. Wenn wir fossile Energieträger verbrennen, kommt dieser Kohlenstoff in kurzer Zeit wieder als CO₂ in die Atmosphäre.

Entstehung nicht erneuerbarer Energieträger

Gespeicherte Sonne

Fossile Energieträger

Zeitmaßstab: Millionen Jahre

Energieform: chemische Energie

Kohle, Erdöl und Erdgas entstehen, weil Pflanzen Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln (Fotosynthese). Aus alten Pflanzen- und Meeresresten werden über sehr lange Zeit unter Druck und Wärme fossile Energieträger – deshalb sind sie endlich.

Aus abgestorbenen Pflanzen und Meeresorganismen entstehen über Millionen Jahre unter Druck und Wärme Kohle, Erdöl und Erdgas.
Kohle

Vom Pflanzenrest zur Kohle

Zeitmaßstab: Millionen Jahre

Energieform: chemische Energie

In Mooren werden abgestorbene Pflanzen unter Luftabschluss erst zu Torf. Mit weiteren Ablagerungen steigen Druck und Temperatur: Aus Torf wird Braunkohle, später Steinkohle/Anthrazit (Inkohlung).

Unter Druck und Hitze verwandelt sich Torf über Millionen Jahre zu Kohle.

Eigene Darstellung nach Stephen F. Greb, Kentucky Geological Survey, University of Kentucky
Erdöl

Aus Plankton und Sedimenten wird Erdöl

Zeitmaßstab: Millionen Jahre

Energieform: chemische Energie

Erdöl entsteht aus abgestorbenem Plankton, das in flachen Meeren unter Ausschluss von Sauerstoff umgewandelt wird. Unter Druck und hoher Temperatur wird Öl aus dem „Muttergestein“ ausgetrieben, wandert in poröse Gesteine und sammelt sich unter einer dichten Deckschicht.

Erdöl und Erdgas sammeln sich in geologischen Falten unter undurchlässigen Gesteinsschichten.

Eigene Darstellung nach EMDE GRAFIK
Erdgas

Erdgas, die Gasblase über dem Öl

Zeitmaßstab: Millionen Jahre

Energieform: chemische Energie

Erdgas bildet sich oft dort, wo auch Erdöl entsteht: Es sammelt sich als Gaspolster über dem Öl oder bleibt im Öl gelöst. Erdgas kann außerdem als Methan bei der Kohlebildung entstehen – dann sitzt es in Gesteinsschichten über tiefen Steinkohleflözen.

Schematische Darstellung einer Erdöl- und Erdgaslagerstätte

Eigene Darstellung nach einer Grafik des BVEG e.V.
Benzin & Diesel

Vom Rohöl zu Benzin & Diesel: „Energie wird veredelt“

Zeitmaßstab: Stunden bis Tage (Industrieprozess)

Energieform: chemische Energie

Rohöl ist ein Gemisch vieler Kohlenwasserstoffe. In Raffinerien trennt man sie im Destillationsturm nach Siedetemperaturen (fraktionierte Destillation). Teilgemische (mittlere Fraktionen) werden zu Benzin, Diesel oder Kerosin. Schwere Rückstände lassen sich durch das Spalten langer Moleküle (Cracken) zu Treibstoffen umwandeln.
Uran

Uran = Steinrohstoff: nicht fossil & nicht erneuerbar

Zeitmaßstab: Erdgeschichte (Rohstoff in Mineralen)

Energieform: nukleare Energie

Uran ist ein weit verbreitetes Element in Mineralen (oft als Uranoxid) und wird als Kernbrennstoff genutzt. Es ist endlich (wie fossile), aber nicht fossil, weil es nicht aus früherem Leben entstanden ist.

„Gespeicherte Sonne“ vs. „laufender Sonnenstrom“

Fossile Energieträger sind wie ein Akku, der extrem langsam lädt (über Millionen Jahre) – wir nutzen ihn in kurzer Zeit. Dadurch wird das über Millionen Jahre gebundene CO₂ binnen weniger Dekaden freigesetzt, was den Klimawandel verstärkt.
Erneuerbare Energien sind wie ein Ladekabel direkt an der Sonne: Energie fließt ständig nach, aber nicht immer gleichmäßig, da sie abhängig von Tages- und Jahreszeiten und dem Wetter sind.

Entstehung regenerativer Energien

Erneuerbare

Erneuerbare – drei „Ursprünge“

Zeitmaßstab: laufend verfügbar

Energieform: Strahlungsenergie/Wärmeenergie/Bewegungsenergie (je nach Quelle)

Erneuerbare Energien lassen sich auf drei Quellen zurückführen: Sonnenstrahlung (direkt Solarenergie, indirekt Wind/Wasser/Biomasse), Erdwärme (Resthitze und radioaktiver Zerfall) und Gezeitenkräfte.
Sonne direkt

Photovoltaik & Solarthermie: Sonne direkt

Zeitmaßstab: sofort (wenn Sonne scheint)

Energieform: Strahlungsenergie → elektrische Energie (PV) / thermische Energie (Solarthermie)

Sonnenlicht kann direkt genutzt werden: Photovoltaik wandelt Strahlungsenergie ohne Turbine in Strom um. Solarthermie macht daraus Wärme, überwiegend für Warmwasser oder Heizung. Sie kann aber auch zur Stromerzeugung eingesetzt werden: Dabei wird konzentriertes Sonnenlicht, z. B. in Parabolrinnen- oder Konzentratorkraftwerken (Solarturm), zur Erhitzung eines Mediums genutzt, das über Dampf Turbine und Generator antreibt.

PV-Anlage mit Batteriespeicher für den Eigenverbrauch und zur Einspeisung ins Stromnetz

EWE
Biomasse

Biomasse: Sonne in Pflanzenstoffen

Zeitmaßstab: Monate bis Jahre

Energieform: chemische Energie

Biomasse entsteht durch Fotosynthese: Pflanzen speichern Sonnenenergie in energiereichen Stoffen. Erneuerbar ist Biomasse nur, wenn sie nachwächst – Flächen und Mengen sind begrenzt.

Klimafreundliche Biomasse? Ampel zur Einordnung

Biomasse ist nur dann klimafreundlich, wenn sie nachhaltig gewonnen wird. Diese Ampel hilft bei der schnellen Einordnung:

🟢 Grün (meist sinnvoll): Rest- und Abfallstoffe (z. B. Holzreste, Bioabfälle) – keine zusätzlichen Anbauflächen nötig.
🟡 Gelb (abhängig vom Fall): Energiepflanzen-Anbau – kann in Konflikt mit Flächen für Nahrung, Naturschutz und Wasser geraten.
🔴 Rot (problematisch): Entwaldung/Monokulturen für Biomasse – schadet Klima und Artenvielfalt; kann mehr CO₂ freisetzen als einsparen.
Windkraft

Windkraft: Sonne macht Luftbewegung

Zeitmaßstab: Stunden bis Tage (je nach Wetter)

Energieform: kinetische Energie

Wind ist das Ergebnis der ungleichmäßigen Erwärmung der Erdoberfläche: Dadurch entstehen Luftdruckunterschiede, die Luft in Bewegung setzen. Windräder nutzen diese Bewegungsenergie und erzeugen daraus Strom.

Windkraftanlagen wandeln in der Praxis etwa 45 % der im Wind enthaltenen Bewegungsenergie in Strom um.

Bundesverband WindEnergie e. V.
Wasserkraft

Wasserkraft: Sonne bewegt Wasser

Zeitmaßstab: Tage bis Jahre (Wasserkreislauf)

Energieform: potenzielle & kinetische Energie

Sonnenwärme lässt Wasser verdunsten; Niederschlag füllt Flüsse und Stauseen – so entstehen Höhenenergie und Strömungsenergie. Turbinen nutzen sie zur Stromerzeugung.