Was ist erneuerbare Energie?

Wir haben alle schon das Schlagwort „erneuerbare Energien“ gehört und wissen, dass das eine gute Sache ist. Wir wissen auch, dass dies einer der am schnellsten wachsenden Sektoren ist. Der weltweite Markt wurde 2017 auf über 928 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2025 voraussichtlich 1500 Milliarden US-Dollar wert sein. Aber was genau bedeutet erneuerbare Energie?

Was ist erneuerbare Energie?

Erneuerbare Energie ist eine Energie, die aus einer Quelle stammt, die sich bei der Nutzung nicht erschöpft. Das ermöglicht die kontinuierliche Nutzung von Energie. Es gibt eine Vielzahl von Quellen in dieser Kategorie, die sich stark unterscheiden. Aber nur weil eine Energiequelle erneuerbar ist, heißt das nicht, dass sie gut für die Umwelt ist.

Was ist nicht erneuerbare Energie?

Wir bewegen uns auf eine Welt zu, in der Strom unabhängig von fossilen Brennstoffen erzeugt wird. Daher ist es leicht, einige Energiequellen fälschlicherweise für erneuerbar zu halten.

Einfach ausgedrückt, sind erneuerbare Energiequellen nicht die, die im Erdinneren vorkommen und Millionen von Jahren gebraucht haben, um sich zu bilden. Auch viele Energiequellen, die nicht umweltverträglich sind, gelten nicht als erneuerbare Ressourcen.

Kann Kohle sauber sein?

„Saubere Kohle“ ist einer der populären Begriffe heutzutage. Der Name ist irreführend, denn er impliziert eine saubere Form der Produktion. Mit neueren Technologien wird Kohle zwar weitaus umweltfreundlicher produziert als in der Vergangenheit, aber die Kraftwerke stoßen immer noch Schadstoffe aus. Für jede erzeugte Energieeinheit stößt Kohle mehr Kohlendioxid aus als jede andere Brennstoffquelle.

Trotz der Bemühungen, Kohle umzubenennen und die Verarbeitungstechnologie zu verbessern, ist Kohle am Ende des Tages immer noch ein fossiler Brennstoff. Sie braucht Millionen von Jahren, um zu entstehen, und kann daher nicht ersetzt werden.

Kernenergie

Seit den 1940er Jahren wird die Kernenergie als Alternative zur Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Energiegewinnung gepriesen. Ihre Kosten sind beträchtlich niedrig und sie ist eine stabile Energiequelle.

Aber die Risiken, die mit dieser Ressource verbunden sind, sind hoch. Bei der Erzeugung von Kernenergie fallen unvermeidlich radioaktive Abfälle an, und es dauert mehrere tausend Jahre, bis sie unbedenklich werden.

Auch Unfälle passieren und sind manchmal unvermeidlich. Ein Beispiel dafür ist die Atomkatastrophe von Fukushima Daiichi, die durch ein Erdbeben und einen Tsunami verursacht wurde. Die Folge waren Kernschmelzen, Wasserstoffexplosionen und eine radioaktive Verseuchung des Geländes. Die Katastrophe wurde als internationales nukleares Ereignis der Stufe 7 eingestuft.

Kernkraftwerke sind auch auf Uran als Energiequelle angewiesen, das bei der derzeitigen Nachfrage schätzungsweise nur noch 30-60 Jahre reicht. Daher ist die Kernenergie eine nicht erneuerbare Energiequelle, da der verwendete Rohstoff endlich ist.

Quellen für erneuerbare Energie

Windkraft

Windkraft ist das, wonach es klingt – Energie, die durch Wind erzeugt wird. Turbinen fangen die kinetische Energie des Windes ein, die dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Sie ist eine nachhaltige Energiequelle, die die Umwelt deutlich weniger belastet als die Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Die Energie wird in der Regel durch eine Reihe von Windturbinen in Windparks nutzbar gemacht. Die Windparks können sich über Hunderte von Quadratkilometern erstrecken.

Obwohl diese Parks in der Regel mehr sauberen Strom produzieren als viele andere Energiequellen, nehmen sie viel Platz in Anspruch. Aus diesem Grund werden sie meist in ländlichen Gebieten gebaut, in denen es viele Wildtiere gibt. Manche behaupten, dass diese Praxis zum Verlust von Lebensraum führt. Die Farmen werden auch dafür kritisiert, dass sie den Radio-, Fernseh- und Radarempfang in der Nähe stören.

Über 80 Länder weltweit versorgen ihre Stromnetze mit Windenergie. Weitere Länder sind dabei, Windparks zu errichten. Deshalb wächst die weltweite Windkraftkapazität jedes Jahr rapide an. Im Jahr 2018 lag sie bei 591 GW, und diese Zahl ist im Laufe der Zeit deutlich gestiegen.

Windturbinen produzieren eine relativ konstante Menge an Energie pro Jahr, aber die Menge, die sie kurzfristig produzieren, schwankt. Deshalb wird die Windkraft am häufigsten in Verbindung mit anderen Energiequellen genutzt, damit die Stromversorgung zuverlässig und ausreichend ist.

Wasserkraft

Wasserkraft ist die Kraft, die aus schnell fließendem Wasser gewonnen wird. Diese Technologie gibt es schon seit der Antike – erinnerst du dich an die Wassermühlen, die du vielleicht als Kind gesehen hast? Wasser ist dichter als Luft und kann daher große Mengen an Energie erzeugen. Wasserkraft ist sehr wartungsarm, aber die anfänglichen Baukosten sind in der Regel hoch.

Wasserkraft wird auf verschiedene Arten erzeugt. In der Vergangenheit wurden Staudämme und Stauseen gebaut, um Wasser für die Energieerzeugung zu nutzen. Auf diese Weise werden etwa 63% der weltweiten erneuerbaren Energien gewonnen, das sind 19% der gesamten Weltenergie. Kleinere Wasserkraftanlagen befinden sich meist an kleinen Flüssen.

Wasserkraft ist eine ergiebige Quelle für erneuerbare Energie, aber leider hat sie ihren Preis für die Umwelt. Dämme und Stauseen schaden den Ökosystemen, da sie Wildtiere verdrängen. Der veränderte Wasserfluss und die manchmal daraus resultierenden Dürren sind auch für die Fischpopulationen verheerend.

Außerdem verunsichern Dämme und Stauseen die Gemeinden. Studien zeigen, dass sie für die Vertreibung von 40-80 Millionen Menschen weltweit verantwortlich sind. Die meisten der Betroffenen finden nie wieder eine ähnliche Lebensgrundlage wie vor dem Bau.

Solarenergie

Solarenergie ist die Nutzung der Licht- und Wärmestrahlung der Sonne, die in thermische oder elektrische Energie umgewandelt wird. Fotovoltaikanlagen (PV) werden eingesetzt, um Strom aus der Sonne zu gewinnen. Halbleiter geben Elektronen ab, die durch die Sonnenenergie freigesetzt werden. Sie werden dann durch einen Stromkreis geleitet, um ein Gerät mit Strom zu versorgen oder den erzeugten Strom ins Netz zu leiten.

Dank der reichlichen Sonneneinstrahlung ist die Solarenergie in großen Mengen verfügbar, was sie zu einer begehrten Form der erneuerbaren Energie macht. Laut einer Studie der Vereinten Nationen aus dem Jahr 2000 liegt das jährliche Produktionspotenzial der Solarenergie zwischen 1.575 und 49.837 Exajoule (EJ).

Der Gesamtenergieverbrauch der Welt wurde 2012 auf 559,8 EJ geschätzt. Das bedeutet, dass das Potenzial der Sonne für erneuerbare Energien um ein Vielfaches größer ist als diese Zahl. Im Jahr 2017 erzeugte die Solarenergie 1,73 % des weltweiten Stroms, und sie wird immer beliebter.

Es wird erwartet, dass die Solarenergie bis 2050 die größte Stromquelle weltweit sein wird. Es wird erwartet, dass Photovoltaik und konzentrierte Energie etwa 16% bzw. 11% dazu beitragen werden.

Bei der Herstellung von Solarmodulen entsteht zwar eine gewisse Umweltverschmutzung, aber während des Betriebs geben Solaranlagen keine schädlichen Emissionen ab, was sie zu einer hervorragenden Alternative zur Verbrennung fossiler Brennstoffe und zu anderen erneuerbaren Energiequellen macht, die nicht so umweltfreundlich sind.

Geothermische Energie

Geothermische Energie bezieht sich auf Energie, die in der Erde erzeugt und gespeichert wird. Wenn du schon einmal eine natürliche heiße Quelle oder einen Geysir besucht hast, dann hast du erlebt, wie geothermische Energie an die Oberfläche tritt.

Die Wärme, die für geothermische Energie genutzt wird, kommt oft aus den Tiefen der Erde – bis hinunter zum Erdkern, etwa 4.000 Meilen unter der Oberfläche. Die Temperaturen in dieser Tiefe können bis zu 9.000 Grad Fahrenheit erreichen.

Die Wärme ist für die Erzeugung von Strom verantwortlich, der für verschiedene Zwecke genutzt wird, z. B. zum Heizen und Kühlen.

Da die Wärme im Erdinneren kontinuierlich erzeugt wird, ist die Geothermie eine erneuerbare Energieform. Es ist jedoch umstritten, ob sie eine vollständig nachhaltige Energiequelle ist. Warum ist das so?

Die drei ältesten Standorte, an denen geothermische Energie gewonnen wird, haben alle einen Leistungsabfall erlebt, weil Wärme und Wasser schneller entnommen werden, als sie wieder nachwachsen. Bei der Gewinnung von Erdwärme wird außerdem ein Gemisch aus Gasen und Spuren von giftigen Elementen freigesetzt.

Biomasse

Biomasse bezieht sich auf organische Stoffe, die als Brennstoff zur Stromerzeugung genutzt werden. Sie kann aus Holz, Pflanzen oder tierischen Stoffen gewonnen werden. Die Masse wird dann in Methangas oder Kraftstoffe wie Biodiesel oder Ethanol umgewandelt, die zur Energiegewinnung verbrannt werden. Alternativ wird die feste Masse auch direkt verbrannt, um Wärme zu erzeugen.

Der Verbrennungsprozess hat Auswirkungen auf die Umwelt. Er führt zur Freisetzung von Schadstoffen wie Schwefeloxiden, Stickoxiden und Feinstaub in die Atmosphäre. Daher trägt Biomasse zur Luftverschmutzung bei. Das bedeutet, dass es sich zwar um eine erneuerbare, aber nicht um eine saubere Energiequelle handelt.

Gezeitenenergie

Die Gezeitenenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die durch den Anstieg und Fall der Gezeiten im Meer entsteht. Die Energie wird über drei verschiedene Systeme gewonnen: Gezeitenströme, Gezeitenlagunen und Staustufen. Turbinen in jedem dieser Systeme sind für die Nutzung der Gezeitenkraft verantwortlich.

Gegensätzliche Kräfte verursachen den Anstieg und Fall der Gezeiten. Es sind die Anziehungskraft von Sonne und Mond sowie die Rotation und Schwerkraft unseres Planeten. Die Auswirkungen von Sonne und Mond ziehen das Wasser des Ozeans nach oben, während die Kräfte der Erde es nach unten ziehen. Das Ergebnis ist die Entstehung von Ebbe und Flut. Das natürliche Auf- und Abwärtsziehen des Wassers wird immer stattfinden und stellt somit eine unerschöpfliche Energiequelle dar.

Die Gezeitenkraft ist nicht so populär wie andere erneuerbare Energiequellen wie die Solarenergie. Derzeit gibt es nur wenige Gezeitenkraftwerke auf der ganzen Welt, die meisten davon in Europa und Asien. Das größte der bestehenden Gezeitenprojekte ist das Gezeitenkraftwerk Sihwa Lake. Es steht in Südkorea und hat eine Erzeugungskapazität von 254 MW.

Wellenenergie

Wellenenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die durch die vertikale Bewegung der Wellen auf der Meeresoberfläche entsteht. Die Bewegung entsteht durch den Temperaturunterschied zwischen der Luft- und der Wasseroberfläche, der durch die Sonneneinstrahlung verursacht wird.

Die Bewegung der Meereswellen erzeugt kinetische Energie, die dann zur Stromerzeugung genutzt wird.

Die Wellenenergie wird mit einer Vielzahl von Techniken genutzt, darunter schwingende Wassersäulen unter Wasser, schwingende Wassersäulen an Land und verjüngte Kanalsysteme. Die Energie der Wellen wird mithilfe von Wellenenergiewandlern (WECs) in Strom umgewandelt. Die Konverter unterscheiden sich in ihrer Bauweise, die auch von der Art des Gezeitensystems abhängt.

Die Nutzung der Wellenenergie ist weltweit noch nicht weit verbreitet. Es gibt nur wenige Gezeitenkraftwerke, die in Ländern wie den USA, Portugal und Australien zu finden sind.

Was ist erneuerbare Energie?

Trends bei erneuerbaren Energien auf der ganzen Welt

Deutschland

Der Großteil der Energie in Deutschland wird aus Kohle und anderen fossilen Brennstoffen gewonnen, aber das scheint sich zu ändern. Es wird erwartet, dass alle bestehenden Kohlekraftwerke bis 2038 zugunsten von erneuerbaren Energiequellen geschlossen werden.

Mit einer installierten Leistung von 55,6 GW produziert Deutschland derzeit die dritthöchste Menge an Windenergie weltweit.

Die Anwohner/innen haben die Windenergie überwiegend befürwortet. Doch mit den Plänen, diesen Sektor weiter auszubauen, wächst auch die Sorge um die Zerstörung der Wälder und die Schädigung der Tierwelt.

China

China ist der größte Energieerzeuger und -verbraucher der Welt. Der Anteil der Wasserkraft an der gesamten Energieproduktion des Landes liegt bei etwa 20 % und ist damit die größte Quelle für erneuerbare Energien.

Chinas potenzielle Wasserkraftkapazität wird auf 600 Gigawatt (GW) geschätzt. 2019 sind 319 GW installiert, weit mehr als in jedem anderen Land der Welt. Diese Größe befreit die Nation von der Energieabhängigkeit, aber sie bleibt nicht ohne Folgen für die Umwelt.

Die Gebiete um die Staudämme sind von Überschwemmungen, Erosion und der Zerstörung von Lebensräumen betroffen. Außerdem wurden in den letzten 70 Jahren schätzungsweise 15 Millionen Menschen aufgrund von Überschwemmungen an großen Stauseen umgesiedelt.

Vereinigte Staaten

In den Vereinigten Staaten machen erneuerbare Energien derzeit 11% des Primärenergieverbrauchs und 17% der im Inland erzeugten Elektrizität aus. Es wird erwartet, dass diese Zahlen in den kommenden Jahren noch deutlich steigen werden. Vierundvierzig Prozent der erneuerbaren Energien in den USA stammen derzeit aus Wasserkraft, knapp dahinter liegt die Windenergie mit 37%.

Die Solarenergie leistet derzeit den dritthöchsten Beitrag zu den erneuerbaren Energien in den USA. Sie hat außerdem ein hervorragendes Potenzial, in Zukunft deutlich zu wachsen, da viele Bundesstaaten Null-Kohlenstoff-Initiativen mit dem Ziel verfolgen, vollständig erneuerbare Energien zu nutzen.

Die Solarenergie ist dank ihrer sauberen Energieerzeugung und der reichlichen Sonneneinstrahlung in weiten Teilen der USA eine sehr begehrte Quelle für erneuerbare Energien. Solarenergie gilt häufig als teuer, da die Herstellung von Solarmodulen und die Installation kostspielig sind. Das ändert sich jedoch gerade. Die Kosten für die Paneele sind in den letzten Jahren deutlich gesunken.

Außerdem gibt es auf Bundes- und lokaler Ebene Anreize, die die Anfangskosten erheblich senken. Einige davon sind nur für eine begrenzte Zeit verfügbar. Zum Beispiel die großzügige Bundessteuergutschrift für Solaranlagen, die es US-Bürgern ermöglicht, 30 % der Kosten für Solaranlagen von der Steuer abzusetzen. Der Prozentsatz sinkt jedes Jahr und wird 2022 vollständig auslaufen.

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