Erneuerbare Energien
Unter erneuerbaren Energien oder regenerativen Energien versteht man Energiequellen, die zur Energieversorgung in nahezu unerschöpflichem Maße zur Verfügung stehen oder sich selbst in einem kurzen Zeithorizont erneuern. Sie sind deshalb als nachhaltig zu bezeichnen. Diese Eigenschaft grenzt sie von den fossilen Energieträgern (Kohle, Erdöl, Torf und Erdgas) ab.
Zu den wichtigsten erneuerbaren Energien zählen:
- Sonnenenergie
- Windenergie
- Bioenergie
- Wasserkraft
- Geothermie
- Meeresenergie
Es gibt drei wesentliche Energiewandlungen, die die Basis erneuerbarer Energien bilden: Kernfusion (der Sonne), radioaktiver Zerfall (im Erdinneren) und die Gravitation bei der Bewegung von Himmelskörpern. Die genutzten Energieformen sind dementsprechend Sonnenenergie, Geothermie und Gezeitenkraft. Sie werden facettenreich umweltschonend genutzt.
Warum sind erneuerbare Energien so wichtig?
Regenerative Energien sind ein essenzieller Stützpfeiler, der dazu beiträgt, die Stromversorgung in Deutschland Jahr für Jahr grüner zu machen. Dadurch nehmen die Treibhausgas-Emissionen proportional zum steigenden Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch kontinuierlich ab und der globale Klimawandel wird gebremst. Doch nicht nur Strom lässt sich mit erneuerbaren Energiequellen erzeugen. Auch die Erzeugung von Wärme wird zunehmend auf Basis erneuerbarer Energien vollzogen.
Wie fördert das EEG die Energiewende?
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sieht vor, dass der Anteil des verbrauchten Stroms in Deutschland bis zum Jahr 2025 zwischen 40 und 45 Prozent aus regenerativen Energien stammen muss, um die Energiewende voranzutreiben. Das hat zur Folge, dass auch deren Ausbau künftig weiter forciert wird.
Mit der Erweiterung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes 2021 stellt Deutschland weitere konsequente Ziele auf, um die angestrebte Treibhausgasneutralität bis 2050 zu erreichen und den Anteil von fossilen Energieträgern bei der Stromerzeugung weiter zu reduzieren.
Wussten Sie schon?
Erneuerbare Energien sind nicht im physikalischen Sinne erneuerbar, da Energie nicht neu geschaffen, sondern lediglich in andere Formen überführt werden kann. Somit ist auch die daraus entstehende Sekundärenergie (Elektrizität, Wärme und Kraftstoff) genau genommen nicht als erneuerbare Energie zu bezeichnen. Präziser ist es deshalb, von erneuerbarer Primärenergien zu sprechen, wenngleich sich dieser Terminus im allgemeinen Sprachgebrauch nicht durchgesetzt hat.
Welche erneuerbaren Energieträger bieten den größten Mehrwert?
Zu den wichtigsten erneuerbaren Ressourcen zur Erzeugung von Strom und Wärme zählen derzeit Wind- und Sonnenenergie, gefolgt von Biomasse und Wasserkraft. Die Grafik zeigt, dass sie in hohem Maße dazu beitragen, Treibhausgas-Emissionen in Deutschland zu vermeiden. Durch die alternative Erzeugung von Strom aus Windenergie wurden so 2020 über 100 Millionen Tonnen CO2 vermieden, durch Solarenergie knapp 35 Millionen Tonnen und durch Biomasse immerhin noch etwa 30 Millionen Tonnen. Biomasse verringerte zudem die Erzeugung von CO2 im Wärmesektor um über 31 Millionen Tonnen.
Sonnenenergie
Sonnenenergie (oder Solarenergie) ist eine Energieform, die die Energie der Sonnenstrahlung in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch nutzt. Sie lässt sich direkt über Photovoltaik oder Sonnenkollektoren in Strom umwandeln, aber auch indirekt von Wasserkraftwerken oder in Form von Biomasse nachhaltig nutzen.
Die häufigsten Nutzungsformen sind:
Photovoltaikanlagen
Solarthermie
Solarchemie
Aufwindkraftwerke
2020 stellten in Deutschland Photovoltaikanlagen neben Windenergie den größten Anteil an erzeugtem Strom bereit – etwa 48 Gigawatt. Bei der Photovoltaik wandeln Solarzellen Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Dieser wiederum kann zum Betrieb elektrischer Geräte genutzt, in Batterien gespeichert oder gegen Einspeisevergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Kurz- und mittelfristig stellt Photovoltaik, zusammen mit Windenergie, die kostengünstigste Alternative zu konventionellen Energieträgern dar. Unter den erneuerbaren Energien haben diese beiden Energiequellen damit das größte Ausbaupotenzial. Hochrechnungen gehen davon aus, dass bis 2030 etwa 40 Prozent der weltweiten Elektrizität durch erneuerbare Energien bereitgestellt wird.
Windenergie
Windenergie ist die Nutzung der Bewegungsenergie des Windes als Energieträger. Sie wird mit Hilfe von Windkraftanlagen auf dem Land (onshore) und auf dem Meer (offshore) nutzbar gemacht.
Windenergie ist derzeit die wichtigste erneuerbare Ressource, um Strom zu erzeugen. Die Leistung aller installierten Windenergieanlagen betrug 2020 deutschlandweit etwa 62 Gigawatt. Für den Bruttostromverbrauch bedeutet das derzeit einen Anteil von deutlich über 20 Prozent in Deutschland. Mit neuen Regelungen im EEG 2021 sieht die Bundesregierung einen weiteren Ausbau der Leistung bis auf etwa 90 Gigawatt vor. Kommunen werden durch neue Regelungen finanziell an deren Ausbau beteiligt und weitere Förderungen zur Verfügung gestellt, um die ambitionierten Ziele der Energiewende voranzutreiben.
Die Nutzung von Windenergie erfolgt durch:
Windkraftanlagen
Flugwindkraftwerke
Windmühlen
Bioenergie
Unter Bioenergie versteht man eine Energieform, die durch die Konversion von Biomasse (organischer Biomüll, Holz oder Energiepflanzen) in Strom, Wärme oder Kraftstoff nutzbar gemacht wird. Von Pflanzen gespeicherte solare Sonnenenergie wird durch Oxidation (meist Verbrennung) des aus Biomasse gewonnenen Biogases wieder freigesetzt.
Bioenergie aus Biomasse wird in unterschiedlichen Formen genutzt, meist als:
Biodiesel
Holz
Bioethanol
Pflanzenöl
Der Anteil an der regenerativen Gesamtenergie, die von Biomasse in Deutschland erzeugt wird, liegt derzeit bei etwa 23 Prozent. Weltweit ist der Anteil von Biomasse an der Stromversorgung unter den erneuerbaren Energien sogar am höchsten, da sie vor allem in Entwicklungsländern zum Kochen und Heizen genutzt wird.
Meeresenergie
Meeresenergie beschreibt verschiedene Formen mechanischer, thermischer und physikalisch-chemischer Energie. Diese sind im Wasser der Weltmeere gespeichert und können durch unterschiedliche Kraftwerkstypen nutzbar gemacht werden. Hierzu zählen Meereswärmekraftwerke, Osmosekraftwerke, Wellenkraftwerke und einige weitere. Zum jetzigen Zeitpunkt ist ihre Entwicklung noch im Anfangsstadium, doch das Potenzial für die Zukunft immens hoch.
Geothermie
Erdwärme ist gespeicherte Wärme (thermische Energie) im oberen Teil der Erdkruste. Sie kann durch Erdwärmeüberträger entzogen und zum Heizen, zur Erzeugung von Strom oder mittels Wärme-Kraft-Kopplung genutzt werden.
Wasserkraft
Wasserkraftwerke nutzen die potenzielle oder kinetische Energie von Wasser und wandeln diese in mechanische Energie beziehungsweise elektrische Energie um. Hierfür werden Turbinen oder Strömungs- und Gezeitenkraftwerke genutzt.
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