Erneuerbare Energie, auch regenerative Energie genannt, bezeichnet Energie aus nachhaltigen Quellen, die nach menschlichen Maßstäben unerschöpflich sind. Das Grundprinzip der Nutzung erneuerbarer Energie besteht darin, dass aus den in unserer Umwelt laufend stattfindenden Prozessen Energie abgezweigt und der technischen Verwendung zugeführt wird.
Die vom Menschen nutzbaren Energieströme entspringen grundsätzlich unterschiedlichen, nach menschlichen Zeitmaßstäben nahezu unbegrenzten Primärquellen:
Windpark.jpg, Mecklenburg-Vorpommern]] Photovoltaik_adlershof.jpg]] Im physikalischen Sinne wird Energie nicht erneuert, sondern aus den oben genannten Quellen ständig zugeführt, in natürlichen Prozessen kontinuierlich umgewandelt und letztendlich wieder in den Weltraum abgestrahlt. Ihre Nutzung bedeutet eine Umleitung eines (kleinen) Teils dieser Energieströme, um sie für den Menschen nutzbar zu machen. Der "Verbrauch" von Energie bedeutet physikalisch eigentlich deren Rückführung in die Umwelt.
Im Gegensatz zur Nutzung laufender Prozesse steht der Abbau von fossilen Energieträgern wie Steinkohle oder Erdöl, die heute sehr viel schneller verbraucht als neu gebildet werden. In einem strengen Sinn wären auch sie erneuerbar, allerdings nicht auf menschlichen Zeitskalen (mehrere 100 Mio. Jahre). Die umgangssprachliche Verwendung der Begriffe „Erneuerbarkeit“ und „Regenerativität“ weist auf diesen Unterschied hin: Entscheidend ist das Prinzip der Nachhaltigkeit, das heißt dass der Mensch eine Ressource nicht stärker beansprucht, als sie sich regenerieren kann.
Nicht zu den Erneuerbaren Energien wird ebenfalls die nichtsolare Kernspaltung gezählt, da diese sich ebenfalls aus endlichen, auf der Erde nicht regenerierbaren Ressourcen (Uran oder Thorium) speist, sowie eine hypothetische zukünftige Nutzung von Kernfusionsreaktoren, die in der sich derzeit entwickelnden Form Lithium verbrauchen, dessen Vorrat allerdings einige 1000 Jahre reichen würde. Innerhalb dieser Zeit ist es jedoch abschätzbar, dass bereits andere Formen der Kernfusion technisch beherrscht werden, wie z.B. die Fusion von Wasserstoff, wie sie in der Sonne funktioniert. Diese Technologie ist aber noch Zukunftsmusik und wird frühestens ab dem Jahre 2050 verfügbar sein. Zum Abwenden der Klimakatastrophe kommt sie zu spät. (Doch zum Glück stehen schon jetzt ausreichend erneuerbare Energieformen zur Verfügung.)
Besonders anschaulich ist der Prozess der Erneuerung bei Energie aus Biomasse. Für nahezu alle laufenden Prozesse in der irdischen Biosphäre ist die Sonne der ständige Energielieferant. Diese Prozesse können sogenannte nachwachsende Rohstoffe hervorbringen.
Allen regenerativen Energien ist gemeinsam, dass bei ihrer Nutzung kein Kohlenstoffdioxid ausgestoßen wird und sie deshalb nicht zur globalen Erwärmung beitragen. (Beispielsweise wird bei der Verbrennung von Biomasse nur die Menge an CO2 freigesetzt, die zuvor von den Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen worden ist. Vernachlässigt man die für die Umwandlung von Pflanzen etwa in Biogas benötigte Energie bzw. wird diese aus regenerativen Quellen bereitgestellt, ergibt sich CO2-Neutralität.)
Fullneed.jpg den elektrischen Energiebedarf der Welt, Europas (EU-25) bzw. Deutschlands zu erzeugen.
(Daten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), 2005)]]
Studien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ergaben, dass mit weniger als 0,3 Prozent der verfügbaren Wüstengebiete in Nord-Afrika und im Nahen Osten durch Thermale Solarkraftwerke genügend Energie und Wasser für den steigenden Bedarf dieser Länder sowie für Europa erzeugt werden kann. TREC, ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien und deren Erschließung, plant eine solche kooperative Nutzung der Solarenergie zu verwirklichen. Eine Nutzung der Passatwinde im Süden Marokkos soll die solare Energieerzeugung ergänzen.
Die Übertragungsverluste durch moderne HVDC-Hochspannungs-Gleichstromübertragung sollen bei lediglich 3% auf 1000 km liegen. So kann man in Nord-Afrika 200 - 300% mehr Solarstrom gewinnen, als in Mitteleuropa und verliert beim Transport lediglich 10-15 %. Es muss kritisch abgewogen werden, ob ein solcher Stromverbund mehr Konflikte oder mehr Stabilität zwischen der EU und der MENA Region schaffen würde. Aus diesem Grunde beschränken sich die Überlegungen von TREC darauf, bis zum Jahre 2050 höchstens 10-40% des europäischen Energiebedarfs aus den Wüsten zu decken. Es soll auch nicht ein großes Thermisches Solarkraftwerk, sondern viele in MENA verteilte Wind- und Solarkraftwerke entstehen, die mit mehreren HVDC-Leitungen untereinander und mit Europa verbunden werden.
Die Schaffung von Arbeitsplätzen in den Ländern des Sonnengürtels für Produktion und Betrieb der Kraftwerke sowie die Erzeugung von Strom und Trinkwasser für die regionale Bevölkerung, dürfte die Standorte sozio-ökonomisch stabilisieren.
In einer solaren Wasserstoffwirtschaft, die als Primärenergie heimische Biomasse nutzt, würde das Potential ausreichen, alle fossilen und atomaren Energien in Europa zu ersetzen. Der Import von Energie ist also gar nicht notwendig. Diese emissionsfreie Wasserstoffwirtschaft würde unsere derzeitigen Energiekosten deutlich absenken. Auf lange Sicht müssen jedoch auch die Folgen von Wasserstoffverlust bedacht werden, da Wasserstoff aufgrund seines geringen Atomgewichts ungebunden in den Weltraum diffundiert und so dauerhaft verloren geht.
Der Wandel zu einer regenerativen Energiewirtschaft wird oft im Zusammenhang mit seinen ökologischen, sozialen und ökonomischen Auswirkungen gesehen. Befürworter betonen, dass bei dezentraler und erneuerbarer Energieerzeugung keine umfangreiche Infrastruktur notwendig ist, da Strom in der Region verbraucht wird, in der er erzeugt wird, so dass deutlich weniger verlustreiche Überlandleitungen notwendig sind. Kritiker der dezentralen Energieerzeugung betonen die Versorgungssicherheit durch weitgespannte Netzwerke. Doch gerade die Unwetter im Winter 2006 mit den umgestürzten Masten im Münsterland und weitreichenden Stromausfällen haben gezeigt, dass auch diese Sicherheit nicht immer gewährleistet ist. Viele kleine Kraftwerkseinheiten und Speicherkraftwerke (Wie man sie heute schon für die Atomkraftwerke braucht, die nicht über Nacht heruntergeschaltet werden können.) könnten innerhalb von Sekunden hochfahren und die Spitzenlast zur Verfügung stellen.
Vom Einsatz erneuerbarer Energien verspricht man sich sowohl ökologische als auch langfristig ökonomische Vorteile. Diese Vorteile sollen im Vergleich zu anderen Energieformen durch das Vermeiden negativer Begleiterscheinungen (Folgeschäden) realisiert werden. Ob die erhofften ökologischen Vorteile realistisch sind, kann aber immer nur im Einzelfall durch eine Ökobilanz festgestellt werden. So muss man bei der Biomasse-Nutzung z. B. Landverbrauch, chemischen Pflanzenschutz und Reduzierung der Artenvielfalt der erwünschten CO2-Reduzierung gegenüberstellen. Die Abschätzung wirtschaftlicher Nebeneffekte ist ebenfalls mit nicht zu unterschätzenden Unsicherheiten behaftet.
Anders als in Entwicklungsländern, wo die Infrastruktur unterentwickelt ist, steht der Ausbau erneuerbarer "Energiequellen" in den Industriestaaten im Wettbewerb mit traditionellen Kraftwerkstechnologien. Auf Seiten der Energiekonzerne, die einen überwiegend auf fossilen Energieträgern beruhenden zentralen Großkraftwerkpark betreiben, geht es dabei zum Teil um existenzielle Fragestellungen. Deren Macht reicht weit in die Politik und der Wettbewerb zwischen erneuerbaren und fossilen Energien wird durch zahlreiche Subventionen und fehlende Einbeziehung externer Kosten verzerrt. Auch gilt es volkswirtschaftlich als umstritten, funktionierende Anlagen abzuschalten, allein um den Marktanteil von Erneuerbaren Energien zu vergrößern oder um deren ökologische Vorteile stärker zu propagieren.
Andererseits werden durch die Installation neuer Technologien neue Arbeitsplätze bei den entsprechenden Herstellern und Betreibern geschaffen. Denn eine dezentrale Energieversorgung gibt mehr Menschen Arbeit als konventionelle Großkraftwerke und lässt keinerlei Devisen ins Ausland abfließen. Außerdem lassen hohe Ölpreise derzeit (2005) alte und weniger effiziente konventionelle Kraftwerke unwirtschaftlich werden.
Der deutsche Strommarkt ist momentan zwischen den vier Oligopolisten EON, RWE, Vattenfall und EnBW aufgeteilt. Ein freier Zugang der Verbraucher zu anderen Anbietern in der EU ist jedoch gesetzlich garantiert.Die verlässliche Stabilität des Stromnetzes ist bei den heute verfügbaren, auf erneuerbaren Energien basierenden Anlagen (etwa Windkraft) nötig, da keine geeigneten Speichertechnologien im notwendigen Umfang installiert sind.
Das etablierte Stromversorgungssystem in Industriestaaten wie Deutschland basiert auf einer zentralisierten Infrastruktur mit Großkraftwerken und Fernleitungen. Eine zunehmend dezentrale Energieversorgung mit Blockheizkraftwerken, Fotovoltaik- und Windenergie sowie Geothermieanlagen und anderen regenerativen Energiequellen könnte diese Infrastruktur mittelfristig verändern.
Von heute auf morgen lassen sich die Großkraftwerke nicht plötzlich ersetzen. Aber schon durch Energieeinsparen könnte man - z. B. nur durch den deutschlandweiten Einsatz von Energiesparlampen - zwei Großkraftwerke abschalten. Viele Energieträger bedürfen eines Zwischenspeichers. Über Nacht kann man z.B. Geothermiekraftwerke oder Kernkraftwerke nicht schnell genug zurückschalten und lässt sie deshalb weiterlaufen. Sie eignen sich daher nur als Grundlastkraftwerke. Zu viel erzeugte Energie lässt sich z. B. in Stauseen zwischenspeichern. Das Problem verschärft sich bei Kraftwerken, deren Stromproduktion von schwankenden Wetterlagen abhängig sind. Notwendig wäre hier eine intelligente Steuerung einer Vielzahl von Kleinkraftwerken, die modular hoch- oder heruntergefahren werden, die Energie umwandeln, wenn sie gebraucht wird. Um Spitzenstrom aus Windkraft zwischenzuspeichern oder eine kurzfristig auftretende Spitzenlast abzudecken, bieten sich Druckluftspeicherkraftwerke an. Sie sind schon einige Jahre im erfolgreichen Probebetrieb (wie in Texas). Sie fahren innerhalb von Millisekunden hoch und können die Stabilität des Stromnetzes sicherstellen. Außerdem kann durch ein zeitversetztes Hochfahren der Maschinen und Haushaltsgeräte eine Spannungsspitze breiter verteilt werden. Bei Kleinkraftwerken kann außerdem die Abwärme zum Beheizen umliegender Wohnung verwendet werden. Ein Beispiel sind die bereits heute eingesetzten Gaskraftwerke (einschließlich Biomasse- und Biogaskraftwerke). Durch verbrauchsnahe Nutzung erneuerbarer Energien würde der Bedarf an elektrischen Fernleitungsnetzen und damit auch der Leitungsverlust in diesen verringert, wohingegen das Gasverbundnetz teilweise ausgebaut werden müsste. Örtliche Anbieter wie Stadtwerke könnten wieder in höherem Maße eigenständig die Energieversorgung der Bevölkerung sicherstellen; der Bedarf für Großkraftwerke ginge deutlich zurück, denn hier führt Größe nicht zu besseren (kombinierten thermischen und elektrischen) Wirkungsgraden.
Wenn wir uns auf die solare Wasserstoffwirtschaft einlassen, wird das Stromnetz nicht benötigt. Die Stromerzeugung erfolgt extrem dezentral beim Endverbraucher. Der Wasserstoff wird vorzugsweise aus Biomasse in regionalen Anlagen erzeugt und über das (vorhandene) Gasnetz verteilt. Die Wasserstoffwirtschaft ist nicht als Ergänzung unserer Energiewirtschaft zu verstehen, sondern als deren Alternative.
Auch Windparks werden von Landschaftsschützern kritisch gesehen. Hier muss quantitativ genau abgewogen werden, was schlimmer wiegt: Die Rotoren einer Windkraftanlage, welche Zugvögel tötet oder die Klimaerwärmung, welche den Lebensraum z. B. dieser Zugvögel zerstört.
Großen Schaden verursacht der Anbau des für Biodiesel verwendeten Palmöls. Hierfür werden jährlich riesige Flächen Regenwald in Palmenplantagen umgewandelt. Bei Rapsöl ergeben sich beim erforderlichen großflächigen Anbau Schwierigkeiten für die Landwirtschaft.
Die technische "Nutzung" von Energie im Lebensraum des Menschen führt grundsätzlich zu einer Entropiesteigerung in diesem Lebensraum, also in der Biosphäre, einem nur beschränkt offenen thermodynamisches System. Generell muss darum insbesondere vor der großtechnischen Nutzung erneuerbarer Energien verstanden werden, wie sie im unangetasteten Ökosystem wirken. Denn diese nur aus menschlicher Sicht "ungenutzten" Energien können im unangetasteten Ökosystem selbst erneuernd und strukturbildend wirken (Entropiesenkung) oder zu dem Teil der Energie gelangen, die in den Weltraum zurückgegeben wird (Entropieexport). Jede technische Nutzung erneuerbarer Energien verändert also prinzipiell die Entropiebilanz des Ökosystems, dem sie zur menschlichen Nutzung entnommen wird.
Die in der Sonne ablaufende Kernfusion ist die Quelle der solaren und der meisten regenerativen Energien (Ausnahme: Geothermie). Die Sonne hat eine voraussichtliche weitere Brenndauer von etwa 5 Milliarden Jahren, so dass bei regenerativen Ressourcen nicht das Problem der zeitlich begrenzten Reserven auftritt. Das sieht aber für terrestrische nukleare und fossile Energieträger anders aus. Zwar sind letztere durchaus als solare Ressourcen zu verstehen, da sie aus Biomasse entstanden sind, aber der Begriff Regenerative Energien umfasst diese Energieträger nicht. Die Menschheit setzt seit Beginn der Industrialisierung die darin gebundenen Energien (und das CO2) in Zeiträumen frei, die unvergleichlich kürzer sind, als die Bildung derselben gedauert hat. Pro Tag verbrennen wir etwa so viel fossile Energie, wie die Natur in 500.000 Tagen geschaffen hat.
Beiträge zur Bewusstseinsbildung eines internationalen (industriellen) Branchenbildes der Regenerativen Energiewirtschaft sind u.a. der Aktienindex RENIXX sowie der Geschäftsklima-Index der Branche.
Das Gesetz über Erneuerbare Energien (EEG) soll den Anteil von Wind-, Wasser- und Sonnenenergie an der Stromerzeugung in Deutschland bis 2010 auf mindestens 12,5 Prozent steigern. Eine diesbezügliche Novelle wurde am 2. April 2004 im Bundestag abschließend beraten. Man erhofft sich neben einem verbesserten Klimaschutz auch mehr Arbeitsplätze in den Branchen, die mit der Produktion erneuerbarer Energien verbunden sind. Seit 1991 müssen Energieversorger Strom aus erneuerbaren Energien zu Mindestpreisen abnehmen.
Anfang Juni 2004 fand in Bonn die Internationale Konferenz für erneuerbare Energien ("Renewables") statt. Sie führte zu dem Postulat, dass erneuerbare Energien ausgebaut werden müssten, da dies im Sinne der Armutsbekämpfung und des Klimaschutzes sei. Auf der Internationalen Konferenz für erneuerbare Energien wurden dazu politische Strategien und konkrete Maßnahmen weiterentwickelt. Die Beratungen mündeten in drei Beschlüsse:
Auch die im Herbst 2005 gebildete neue Bundesregierung aus CDU und SPD will am EEG festhalten, obwohl die CDU vor den Wahlen gravierende Änderungen angekündigt hatte. Für 2007 ist lediglich eine Überprüfung des Gesetzes vorgesehen.
Eine politisch ganzheitliche Betrachtung ist auch unter Energiepolitik zu finden.
Konkrete Anwendungsbereiche erneuerbarer Energien sind:
Erneuerbare Energiequellen sind derzeit in Deutschland hauptsächlich in der Verwertung fester und flüssiger biogener Brennstoffe (64,5 %) im Einsatz. Für die Erzeugung des elektrischen Energiebedarfs wurden in Deutschland ca. 40 % der gesamten Primärenergie von 4.070.500 GWh/Jahr eingesetzt, die elektrische Energie selbst nimmt in Deutschland 14 % der Primärenergie ein. Im Jahr 2004 konnten 3,6 % (143.055 GWh) des Primärenergiebedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden. Zum Vergleich: Elektrische Energie macht in etwa ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs eines Industriestaates aus. Daher beziehen sich einige Absätze in diesem Artikel speziell auf elektrische Energie und deren Transport.
| Art | Anteil | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| feste Biomasse | 44,1% | - | Windenergie | 17,5% | - | Wasserkraft | 14,7% | - | Biodiesel | 7,2% | - | Bioabfall | 6,4% | - | Biogas | 6,3% | - | Solarthermie | 1,8% | - | Geothermie | 1,1% | - | Rapsöl / Ethanol / etc. | 0,5% | - | Fotovoltaik | 0,3% |
| Jahr | Bruttoverbrauch | Summe EE | Anteil EE in % | Wasserkraft | Windkraft | Biomasse ** | Fotovoltaik | Geothermie |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 550.700 | 18.463 | 3,4 | 17.000 | 40 | 1.422 | 1 | |
| 1991 | 539.600 | 17.492 | 3,2 | 15.900 | 140 | 1.450 | 2 | |
| 1992 | 532.800 | 20.378 | 3,8 | 18.600 | 230 | 1.545 | 3 | |
| 1993 | 527.900 | 21.246 | 4,0 | 19.000 | 670 | 1.570 | 6 | |
| 1994 | 530.800 | 23.018 | 4,3 | 20.200 | 940 | 1.870 | 8 | |
| 1995 | 541.600 | 25.431 | 4,7 | 21.600 | 1.800 | 2.020 | 11 | |
| 1996 | 547.400 | 23.219 | 4,2 | 18.800 | 2.200 | 2.203 | 16 | |
| 1997 | 549.900 | 24.505 | 4,5 | 19.000 | 3.000 | 2.479 | 26 | |
| 1998 | 556.700 | 26.321 | 4,7 | 19.000 | 4.489 | 2.800 | 32 | |
| 1999 | 557.300 | 29.890 | 5,4 | 21.300 | 5.528 | 3.020 | 42 | |
| 2000 | 578.100 | 38.629 | 6,7 | 24.936 | 9.500 | 4.129 | 64 | |
| 2001 | 580.500 | 39.020 | 6,7 | 23.383 | 10.456 | 5.065 | 116 | |
| 2002 | 582.800 | 45.830 | 7,8 | 23.824 | 15.856 | 5.962 | 188 | |
| 2003* | 584.000 | 47.387 | 8,0 | 20.350 | 18.919 | 7.785 | 333 | |
| 2004* | 600.000 | 57.573 | 9,4 | 21.000 | 25.509 | 10.507 | 557 | 200 |
| 2005* | 609.200 | 62.138 | 10,2 | 21.524 | 26.500 | 13.114 | 1.000 | 200 |
| *zum Teil Schätzwerte **einschl. 50% biogener Anteil des Abfalls | ||||||||
| Quellen: BMU: Februar 2006; Bruttoverbrauch: DIW: Juli 2005 (PDF) | ||||||||
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