Erneuerbare EnergienQuelle der Energiezukunft

Der fundamentale Wandel der Energiewelt, an dessen Ende einmal keine Energieerzeugung aus Atomkraft, Kohle oder Öl mehr geben soll, ist in vollem Gange.

Infolgedessen befindet sich der aus regenerativen Energie-Quellen wie Wind, Wasser, Erdwärme, Biomasse und der Sonne erzeugte Ökostrom auf dem Vormarsch. Wo stehen wir heute mit den erneuerbaren Energien?

Erneuerbare Energien haben mittlerweile einen Anteil von rund 40 % am deutschen Strommix. Mit ergänzenden Informationen zu Erneuerbare Energien ermöglichen wir Ihnen nachfolgend ein besseres Verständnis für die Energieversorgung der Zukunft.

Strommix

Die Unregelmäßigkeit ist eine der größten Herausforderungen von Erneuerbaren Energien. Während Strom aus konventionellen Kraftwerken konstant verfügbar ist, schwankt das Ökostrom-Angebot je nach Wetter, Jahreszeit und Region. Der Strommix aus Erneuerbaren Energien schafft Abhilfe. Steht einmal nicht genügend Windkraft zur Verfügung, z.B. weil es ein windstiller Tag in der Region der Windkraftanlagen in der Ostsee ist, wird dieses Defizit durch andere Energieträger oder durch Windstrom aus anderen windigeren Gegenden ausgeglichen. Entscheidend sind hierbei aber auch genügend Ökostrom-Speichermöglichkeiten, welche die Schwankungen ausgleichen sollen.

Strommarkt-Transformation

Strom aus regenerativen Energien stellt den Energiemarkt also vor mehrere Herausforderungen. Wo bisher zentrale Kraftwerke den Strom verteilten und Konzerne faktisch eine Monopolstellung innehatten, entstehen mit der Energiewende kleine, dezentrale Versorgungsinseln. Diese Versorgungsinseln gilt es nun intelligent miteinander zu vernetzen. Vor allem private Haushalte werden zu Erzeugern und müssen in die Energie-Infrastruktur integriert werden. Rund 1,3 Mio. der 1,6 Mio. deutschen Photovoltaik-Anlagen sind maximal 30 kWp groß und gehören damit meist Haushalten oder Landwirten.

Die Schwankung des Stromangebots aus Wind und Sonne, z.B. an Tagen mit strahlendem Sonnenschein oder zu Zeiten geringen Verbrauchs, müssen Netzschwankungen irgendwie ausgeglichen werden. Intelligent miteinander vernetzte Stromspeicher bieten hier die Möglichkeit, überschüssige Energie kurzfristig zwischenzuspeichern. Erst die Digitalisierung der Infrastruktur und in allen Regionen ausreichende Speichermöglichkeiten bieten die Lösung, um die Herausforderungen der Energiewende zu meistern.

Formen

Knapp 20 Jahre nach der Einführung des EEG 2000 sind Wind, Sonne und andere nachhaltige Energie-Quellen bereits konkurrenzfähig zu Atomstrom und Kohlestrom geworden, und haben sich in Deutschland mittlerweile fest etabliert. Bezieht man die Folgekosten nuklearer und fossiler Energie mit ein, sind sie sogar günstiger. Den Erfolg für die Erneuerbaren Energien und für unsere Energiezukunft zeigt dieses Beispiel: Am 15. Mai 2016, einem sonnigen und windigen Sonntag, konnte in Deutschland zum ersten Mal für rund eine Stunde 100 % des gesamten Strombedarfes durch erneuerbare Energie abgedeckt werden.

Die Methoden der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen sind mit Photovoltaik, Solarthermie, Windkraft, Erdwärme und Biomasse vielfältig und werden nachfolgend vorgestellt. Selbstverständlich gibt es aber noch viele andere interessante Ansätze wie z.B. Gezeitenkraftwerke, Fallwindkraftwerke oder Osmosekraftwerke.

Photovoltaik und Solarthermie

Die Sonne stellt ein gigantisches Kraftwerk dar. Unablässig verschmelzen in ihr Wasserstoffkerne zu Helium und setzen dabei riesige Energiemengen frei. Diese Energie erreicht unseren Planeten in Form von warmen, hellen Sonnenstrahlen, die umgerechnet täglich den weltweiten Energiebedarf von acht Jahren decken könnten. Diese gewaltige Energiemasse lässt sich auf zwei Arten nutzenzur direkten und indirekten Erhitzung von Flüssigkeiten oder zur Stromerzeugung. Bei Anlagen zur Wärmeerzeugung spricht man von solarthermischen Anlagen. Bei der Stromerzeugung handelt es sich um Photovoltaik-Anlagen. Im Alltag wird beides oft umgangssprachlich als Solaranlage verallgemeinert.

Bei der Wärmeerzeugung sind in Deutschland solarthermische Solaranlagen auf Hausdächern am weitesten verbreitet. Sie sammeln das Sonnenlicht über Kollektoren und erhitzen damit eine Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit erwärmt Wasser in einem Heizkessel, das dann wiederum zum Heizen oder als Warmwasser genutzt werden kann. Damit lässt sich ein Großteil der Heizkosten und der bisher verwendeten Brennstoffe sparen. Außerhalb von Haushalten werden solarthermische Kraftwerke betrieben, die mit Parabolrinnen, Parabolspiegeln oder Heliostaten arbeiten. Sie bündeln die Lichteinstrahlung beispielsweise über zahlreiche Spiegel auf einen Absorber. In diesem entstehen dann extrem hohe Temperaturen, sodass Wasserdampf erzeugt werden kann. Eine Turbine verwandelt diese Wärme dann in elektrische Energie. Solche Solarkraftwerke können ganze Regionen mit umweltfreundlichem Strom versorgen, je nach Kapazität der Anlage.

Bei Strom erzeugenden Hausdachanlagen handelt es sich um Photovoltaik-Anlagen. Sie erzeugen Strom aus Tageslicht. Wurde ihre Energie in der Vergangenheit hauptsächlich komplett ins Netz gespeist, wird heute zumeist versucht, den Großteil der Energie für den Eigenverbrauch zu nutzen. Durch stark gesunkene Preise bei Solarstromspeichern werden Photovoltaik-Anlagen und Stromspeicher häufig kombiniert und ermöglichen es Haushalten damit, sich bis zu 75 % im Jahr mit selbst erzeugter Energie zu versorgen. Der durch Photovoltaik erzeugte Sonnenstrom lässt sich zudem für die Erzeugung von warmem Wasser nutzen, indem ein elektrischer Heizstab zum Einsatz kommt. So kann man nicht nur Stromkosten sparen, sondern zeitgleich seine Heizkosten senken.

Neben den privat genutzten Photovoltaik-Anlagen, die in der Regel bis maximal 30 kWp erreichen, gibt es auch größere Anlagen bis hin zur Kraftwerksgröße. Eine der größten deutschen Photovoltaik-Anlagen im brandenburgischen Neuhardenberg erreicht 145 MWp.

Windkraft

Windmühlen nutzten schon im Mittelalter die Kraft des Windes, um damit Korn zu mahlen. Die heutigen Windräder sind also „moderne Mühlen“ und funktionieren nach demselben Prinzip, erzeugen heute aber Strom. Dabei können windarme Phasen dank genauer Wettervorhersagen besser vorhergesehen werden und ermöglichen dadurch einen weitaus verlässlicheren Betrieb der Windkrafträder.

Die Küstenregionen sind besonders windsicher. Dort stehen sogenannte Offshore-Anlagen im Meer, die sich die Winde zunutze machen. An Nord- und Ostsee befinden sich ganze Windparks. Dabei handelt es sich oft um Großprojekte der Bundesverband Windenergie zählte 2019 knapp 1.500 Anlagen.

Zusätzlich zu den Offshore-Windparkanlagen gibt es in Deutschland derzeit knapp 30.000 Onshore-Anlagen, also an Land befindliche Windräder. Die über die Jahre deutlich effizienter und leistungsstärker geworden Anlagen können im Vergleich zu alten Anlagen ähnlicher Größe heute schon die doppelte Leistung erzeugen. Im privaten Umfeld sind Windräder noch nicht sehr verbreitet. Die sogenannten Kleinwindkraftanlagen stehen dabei für Haushalte für Leistungen bis 5 oder 6 kWp bereit. Im landwirtschaftlichen Umfeld können sie auch Leistungen bis 30 kWp erreichen. Insbesondere in Norddeutschland kann es einen im Hinblick auf einen hohen Eigenverbrauch sinnvoll sein, eine Kleinwindkraftanlage mit einer Photovoltaik-Anlage und einem Stromspeicher zu kombinieren.

Geothermie

Bis zu 5.000 °Cso heiß ist der weiche, zähflüssige Kern unserer Erde, der 10-70 km unter der dicken Erdkruste brodelt. Diese Erdwärme steigt in erreichbare Tiefen auf, in denen sie in Wärme oder Strom verwandelt werden kann. Erdwärme hängt dabei immer von den geologischen Voraussetzungen ab, doch ihr Potential als erneuerbare Energie wird sehr hoch eingeschätzt.

Bei der tiefen Geothermie pumpt ein Wärmekraftwerk bis zu 200 °C heißes Wasser aus bis zu 5 km Tiefe. Ist das Wasser heiß genug, kann daraus Strom erzeugt werden. Geothermie ist auch schon in nur wenigen Metern Tiefe möglich. Um diese zu nutzen, vergräbt man Erdwärmesonden im Boden, die im Winter Gebäude oder ganze Straßen heizen können.

Sog. Erdwärmepumpen arbeiten mit dieser Umweltwärme und machen sich Temperaturunterschiede der Umgebung zunutze. Diese Umweltwärme erwärmt ein Flüssig-Kühlmittel, das bald verdampft. Anschließend verdichtet ein Kompressor das nun gasförmige Gemisch, welches dadurch heißer wird. Diese Hitze gibt die Wärmepumpe dann an das Heizsystem oder das Warmwasser ab. Dieses System braucht lediglich Strom und keine Brennstoffe mehr. Viele Besitzer einer Photovoltaik-Anlage und eines Solarstromspeichers koppeln ihre Geräte daher mit einer solchen Wärmepumpe und betreiben sie auf diese Weise mit eigenem Strom. Das Ergebnis ist eine effektive Senkung der eigenen Heizkosten.

Biomasse

Biomasse ist eine weitere Form der erneuerbaren Energien. Dafür werden meistens Pflanzen wie Raps oder Mais verwendet und in großen Tanks eingelagert. Bei ihrer Zersetzung entsteht Gas, das zur Energieerzeugung verbrannt wird oder als Öl in Biokraftstoffe einfließt. Der ökologische Nutzen von Biomasse ist allerdings umstritten, schließlich handelt es sich bei den verwendeten Produkten eigentlich um Nahrungsmittel, die sich auf Agrarflächen befinden und anderweitig genutzt werden könnten. Ein weiterer Kritikpunkt sind die Umweltschäden durch riesige Mais-Monokulturen, die auch noch gespritzt werden. Im Gegensatz

zu den großen Biogas-Anlagen, können kleinere Betriebe z.B. auch mit Gülle betrieben werden, die ohnehin in der Landwirtschaft anfällt.

Speicherung

Da nicht alle regenerativen Energien gleich gut speicherbar sind und das Angebot an Erneuerbaren Energien stark schwankt, wirken Stromspeicher, wie die sonnenBatterie, dem entgegen und speichern die erzeugte Energie. Wenn der Strom benötigt wird, kann er über den Stromspeicher wieder zur Verfügung gestellt werden.

Zwar können auch bestimmte Wasserkraftwerke eine Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage von Energie teilweise ausgleichen, indem sie überschüssigen Strom nutzen, um Wasser in Seen zu pumpen und ihn dann später über energieerzeugende Turbinen wieder verfügbar zu machen. Allerdings ist die Kraftwerksleistung ebenfalls begrenzt und es existieren nur wenige geeignete Standorte in Deutschland.

Eine weitere Möglichkeit stellt die „Power to gas“-Methode dar, bei der mit Hilfe von elektrischem Strom aus Wasser ein Brenngas hergestellt wird. Dieses Gas kann wiederum gespeichert werden und später als elektrische Energie, Wärme zum Kochen oder Heizen oder auch für Gasfahrzeuge genutzt werden.

Kontakt zu enersoleinfach möglich

Bei Fragen zu unseren Leistungen und Ihrer Energiezukunft sind wir gerne für Sie da.

Sie haben Interesse an einer enersol Photovoltaik-Anlage oder einem enersol sonnenKraftwerk?
Vielleicht besitzen Sie bereits eine Energielösung von enersol und haben Interesse an einem weiteren Produkt oder wollen mit uns ein neues Projekt besprechen?

Einer unserer Energieexperten wird sich gerne mit Ihnen in Verbindung setzen.

Bitte beachten Sie, dass es bis auf Weiteres zu längeren Antwortzeiten kommen kann.