Erneuerbare Energien

Was versteht man unter dem Begriff "erneuerbare Energien"?

Wer von "erneuerbaren" oder "regenerativen" Energien spricht, meint damit Energieträger aus nachhaltigen Quellen. Sie stehen im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wie Kohle und Gas mehr oder weniger unbegrenzt zur Verfügung. Da fossile Energieträger teuer sind, irgendwann zur Neige gehen und bei der Verbrennung umweltschädliche Emissionen verursachen, ist der Umstieg auf erneuerbare Energien sinnvoll.

Das sind die wichtigsten erneuerbaren Energien

Es gibt ganz verschiedene Arten von erneuerbarer Energie und jede hat sowohl Vorteile als auch Nachteile. Wir stellen Ihnen die wichtigsten Energiequellen vor.

Wind

Als wichtigste Komponente der Energiewende gilt hierzulande die Windkraft. An Land dienen Windkraftanlagen schon seit Jahrzehnten als klimafreundliche Stromerzeuger, seit einigen Jahren steigt auch die Zahl von Offshore-Anlagen stark an. Bei letzteren handelt es sich um Windkraftanlagen, die im Meer installiert werden. Die Wartung ist hier zwar teurer, doch weil auf hoher See der Wind stärker weht, können Offshore-Windparks deutlich mehr Strom produzieren.

Die Funktionsweise von Windkraftanlagen ist recht simpel: Zunächst trifft der Wind auf die aerodynamisch geformten Rotorblätter und versetzt diese durch das Auftriebsprinzip in Bewegung. Der Generator, der mit dem Rotor verbunden ist, wandelt die dadurch entstandene mechanische Energie in Strom um. Anschließend lässt sich die Elektrizität ins Stromnetz einspeisen. Dabei gilt die Regel: Je höher die Windkraftanlage und je länger die Rotorblätter, desto höher der Ertrag.

Ein Nachteil der Windkraft liegt aber auf der Hand: Der Ertrag hängt von den Launen des Wetters und der Saison ab. Da der Wind in den Sommermonaten schwächer weht als in der restlichen Zeit des Jahres, bedarf es ausreichend großer Speicher. Hier kommen meist Pumpspeicherkraftwerke zum Einsatz, die die elektrische Energie in einem Stausee speichern.

Sonne

Neben der Windkraft gilt vor allem die Solarenergie als zentraler Baustein der Energiewende. Um die Kraft der Sonne für die Stromerzeugung nutzbar machen zu können, kommen sogenannte Photovoltaik-Anlagen zum Einsatz. Deren auffälligster Bestandteil sind die Solarzellen, die in einem 30-Grad-Neigungswinkel und Richtung Süden ausgerichtet werden. Mithilfe des photovoltaischen Effekts können die Solarzellen die Solarenergie in elektrischen Strom umwandeln. Bei diesem Prozess lösen sich Elektronen durch Lichteinwirkung aus einem Halbleiter und werden beweglich. Dadurch entstehen positive Ladungen und es kommt zu einer Potenzialdifferenz, was einer elektrischen Spannung gleichkommt.

Da einzelne Zellen in der Regel nur eine Spannung von rund 0,5 Volt erzeugen, werden sie in aller Regel in Reihe geschaltet. Auf Dächern von Wohngebäuden sind diese Solarmodule verhältnismäßig klein, doch mittlerweile gibt es in Deutschland auch ganze Solarparks, die eine bemerkenswerte Größe aufweisen.

Ähnlich wie bei der Windkraft sind aber auch bei der Solarenergie die klimatischen Bedingungen entscheidend. Im Winter scheint die Sonne deutlich seltener als im Sommer; zudem arbeitet das System nur bei Tageslicht. Aus diesem Grund braucht es Batterie- oder Wasserstoffspeicher, denn damit lässt sich der an sonnenreichen Tagen generierte Strom konservieren.

Biomasse

Bei Biomasse handelt es sich um tierische und pflanzliche Reststoffe wie Dung, Mist, Altholz oder andere Bioabfälle. Auch sogenannte Energiepflanzen zählen zu der Kategorie, wobei hier insbesondere Raps, Zuckerrüben, Mais und Sonnenblumen zu nennen sind. Durch Gärung lässt sich aus dem organischen Material ein Gasgemisch gewinnen, das anschließend in sogenannten Blockheizkraftwerken verbrannt wird. Hierbei kommt ein Motor zum Einsatz, der eine Turbine antreibt. Diese wandelt die gewonnene Energie in Strom um.

Die Stromerzeugung aus Biogas vereint eine Menge Vorteile: Zum einen ist organisches Material unabhängig vom Klima und regional verfügbar, zum anderen benötigt man für die Verbrennung keine fossilen Energieträger. Der Prozess ist somit nachhaltig und klimafreundlich. Allerdings gilt das nur dann, wenn man die Biomasse nicht über weite Strecken zur nächsten Anlage transportieren muss. Ein Nachteil ist außerdem, dass Anwohner unter den schlechten Gerüchen der Biogasanlage leiden.

Kosten und Leistung: Welche erneuerbare Energie hat die Nase vorn?

Welche erneuerbare Energie die beste ist, lässt sich pauschal nicht beantworten. Denn ob die jeweilige Energiequelle ihre Stärken ausspielen kann, hängt vom jeweiligen Standort ab. Kann man davon ausgehen, dass in der Region häufig die Sonne scheint, sollte man vorrangig auf Solarzellen setzen. In Küstennähe bieten sich dagegen eher Windkraftanlagen an. Letztere haben auch im Hinblick auf die Stromerzeugung in Deutschland den höchsten Stellenwert, wenn man nur erneuerbare Energien miteinander vergleicht. Vor allem Offshore-Windkraftanlagen erweisen sich als leistungsstark. Am günstigsten sind jedoch Onshore-Windkraftanlagen (4 bis 6 Cent pro Kilowattstunde) und Photovoltaik-Anlagen (4 bis 8 Cent pro Kilowattstunde).

Erneuerbare Energien in Deutschland: Aktuelle Entwicklungen

Die Stromerzeugung in Deutschland hat noch nie so wenig CO2 verursacht wie im Jahr 2020. Damals lagen die Emissionen für eine Kilowattstunde bei 369 Gramm. Infolge der Energiekrise und der temporär gestiegenen Bedeutung der Kohlekraftwerke ist dieser Wert wieder auf 434 Gramm gestiegen. Dennoch nehmen erneuerbare Energien einen immer wichtigeren Stellenwert im deutschen Strommix ein. Im Jahr 2022 hatten Wind, Sonne und Co. einen Anteil von 46,3 Prozent, im Jahr davor lag dieser Wert bei 41,2 Prozent.

Trotz alledem gibt es hinsichtlich Energiewende noch viel zu tun. Denn neben der Stromerzeugung gilt es auch, beim Heizen CO2 einzusparen. In etwa 75 Prozent aller Wohngebäude in Deutschland sind Öl- oder Gasheizungen installiert. Hier möchte die Regierung mit der vieldiskutierten Novelle des Gebäudeenergiegesetzes gegensteuern. Das Gesetz sieht vor, dass neu eingebaute Heizungen ab 2024 zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben werden müssen.

Lohnt sich die Investition in erneuerbare Energien für Privatpersonen?

Nur mithilfe von erneuerbaren Energien kann der Klimawandel verlangsamt und die immer größer werdende Zahl von Menschen ausreichend mit Energie versorgt werden. Auch als Privatperson kann man die Energiewende mit vorantreiben – und sich außerdem ganz nebenbei unabhängiger vom Stromnetzbetreiber und eventuellen Preisschwankungen machen.

Weit verbreitet sind bekanntermaßen Photovoltaik-Anlagen fürs eigene Hausdach. Die Installationskosten für entsprechende Systeme sind zwar nicht gerade gering, doch die laufenden Kosten halten sich in Grenzen und in aller Regel können Sie sich über eine staatliche Förderung freuen.

Neben Photovoltaikanlagen erfreuen sich Balkon-Solaranlagen immer größerer Beliebtheit. Die Mini-Kraftwerke haben sich nach wenigen Jahren amortisiert und lassen sich bei einem Umzug problemlos mitnehmen. Sowohl Solaranlagen fürs Dach als auch solche für den Balkon machen allerdings nur dann Sinn, wenn sich am jeweiligen Standort genügend Sonne einfangen lässt.

Eine untergeordnete Rolle spielen derzeit noch private Windkraftanlagen. Diese sind in aller Regel sehr kostspielig, weshalb sich eine Installation kaum lohnt.

Fossile Brennstoffe: So groß ist ihre Bedeutung heute noch

Deutschland hat sein Klimaziel für das Jahr 2020 zwar erreicht, doch daran hat auch die Corona-Pandemie einen großen Anteil gehabt. Um die Klimaziele für 2030 – 65 Prozent weniger Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Jahr 1990 – zu erreichen, müssen noch große Anstrengungen unternommen werden. Denn auch wenn es beim Ausbau der erneuerbaren Energien Fortschritte zu verzeichnen gibt, ist der Anteil von fossilen Energieträgern am Gesamtstromverbrauch immer noch sehr hoch – und zwar nicht nur in Deutschland, sondern auf der ganzen Welt. Was den globalen Strommix im Jahr 2022 betrifft, entfielen gut 60 Prozent auf Kohle und Erdgas. In Deutschland lag der Anteil dieser beiden Energieträger immerhin noch bei 45 Prozent.

Sowohl Kohle als auch Gas dienen zumeist der Strom- und Wärmeerzeugung, lassen sich aber ebenso für andere Zwecke nutzen. Steinkohle wird etwa häufig zu Koks weiterverarbeitet, das wiederum zur Herstellung von Eisen Verwendung findet. Erdgas hat im industriellen Sektor sogar eine noch größere Bedeutung. Bei knapp einem Drittel der Energie, die die Industrie in Deutschland benötigt, handelt es sich um Gas. Mithilfe des Rohstoffs lassen sich unter anderem Düngemittel, Kunststoffe und Medikamente herstellen. Gerade im Zuge der Gaskrise infolge des russischen Angriffskrieges wurde deutlich, wie stark die deutsche Wirtschaft noch immer auf fossile Energieträger angewiesen ist.