Welche erneuerbaren Energien gibt es?
Durch den stetig steigenden Energiebedarf und angesichts schwindender Vorräte an fossilen Ressourcen ist es von essenzieller Bedeutung, alle Möglichkeiten einer auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Energieversorgung in Betracht zu ziehen. Keine der einzelnen Energiequellen, die sich uns zur Verfügung stellen, kann für sich genommen als Königsweg bezeichnet werden. Vielmehr ist es ein ausgewogener Energiemix, bei dem Solarenergie, Windenergie, Biomasse, Geothermie und Wasserkraft gleichermaßen zum Tragen kommen.
In diesem kleinen Lexikon gehen wir zunächst auf folgende Begriffe ein:
- Biomasse
- CO2-Fußabdruck
- Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)?
- Fracking
- Solarenergie
- Geothermie
- Ökologischer Rucksack
- Umweltverschmutzung
- Wasser-Fußabdruck
- Wasserkraft
- Windenergie
Solarenergie: Mehr Nachhaltigkeit durch Photovoltaik und Solarthermie
Solarenergie gewinnen – Copyright: asiachang@unsplash
Die Sonne ist der mit Abstand wichtigste Energielieferant. Können wir ihre Energie nutzen, entstehen dabei weder CO2 noch andere Emissionen wie beispielsweise Ruß oder Feinstaub. Sonnenenergie kann sowohl in thermischen Solaranlagen zur Gewinnung von Wärmeenergie als auch in Photovoltaikanlagen zur Erzeugung von sauberem Strom genutzt werden. Solarthermie kann beispielsweise in Haushalten zur Erwärmung von Brauch- und Heizwasser Verwendung finden. Photovoltaikanlagen können – je nach Sonneneinstrahlung und Anzahl der Module – Haushalte komplett mit Strom versorgen. Werden solche Systeme um Solarspeicher erweitert, lässt sich die Energie auch nutzen, wenn die Sonne gerade nicht scheint.
Windenergie: Aus Wind wird Strom
Windenergie – Copyright: chris7520@unsplash
Die riesigen Windräder prägen bereits vielerorts das Landschaftsbild. Hier wird die kinetische Energie des Windes über Generatoren in elektrische Energie umgewandelt. Eingefangen wird der Wind durch die Rotorblätter, deren Rotationsenergie eine Welle antreiben, die wiederum den Generator antreibt. Wie viel Strom dabei erzeugt wird, ist abhängig von der Größe der einzelnen Anlage, deren Wirkungsgrad und den örtlichen Windverhältnissen. Deswegen sind Windkraftanlagen auch vornehmlich in den nördlichen Bundesländern zu finden.
Biomasse
Biomasse – Zuckerrohr – Copyright: Wikipedia
Biomasse steht in ganz unterschiedlichen Formen zur Verfügung. Es handelt sich dabei um nachwachsende Materialien, also einen Rohstoff biologischen Ursprungs, der sich energetisch nutzen lässt. Diese können sowohl in fester als auch flüssiger Form vorliegen. Streng genommen lassen sich auch Gase (z. B. Biogas) dazu zählen. Zu den festen Materialien gehören beispielsweise Erzeugnisse aus der Landwirtschaft. Flüssige Biomasse sind beispielsweise Pflanzenöle (z. B. Rapsöl) und Bioethanol. Die Nutzung von Biomasse nimmt wegen der Verknappung fossiler Energieträger stetig zu.
Bei Biomasse handelt es sich zum größten Teil also um pflanzliche Materialien. Daneben werden aber auch Produkte tierischen Ursprungs häufig verwendet. Ein Beispiel hierfür liefert der Einsatz von Gülle in Biogasanlagen. Der hohe Energiegehalt von Biomasse lässt sich auf die Inhaltsstoffe zurückführen. Dazu gehören beispielsweise Fette, Öle, Cellulose, Stärke und Zucker.
Geothermie
Geothermiekraftwerk in Island – Copyright: Wikipedia
Die Gewinnung von Strom und Nutzwärme aus dem Erdboden wird als Geothermie bezeichnet. Abhängig von der Tiefe, bis zu der im Rahmen einer Erschließung gebohrt werden muss, lassen sich oberflächennahe und tiefe Geothermie voneinander unterscheiden. Mittels Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren und flache Grundwasserbrunnen lässt sich diese Energie fördern und nutzen.
Gerade die tiefe Geothermie hat sich als besonders effizient erwiesen, da die Temperaturen hier das ganze Jahr über vergleichsweise konstant sind. Bei der oberflächennahen Geothermie kann das Temperaturniveau durch Niederschläge und witterungsbedingte Temperaturschwankungen hingegen variieren. Darüber hinaus steigt die Temperatur mit zunehmender Tiefe immer weiter an.
Daraus lässt sich auch ein großer Vorteil der Geothermie ableiten: Sie steht das ganze Jahr über in stets gleichem Maße zur Verfügung und ist dabei weder von Jahres- noch Tageszeiten abhängig. Verbraucher erhalten auf diesem Wege eine sehr preisstabile Wärmeversorgung. Es werden keinerlei Lagerflächen für Brennstoffe benötigt und es bedarf auch keiner Gewässerschadenhaftpflichtversicherung. Die Investitionskosten für Geothermie sind zwar relativ hoch angesiedelt, aber dafür bieten Bund und Länder vielfältige Fördermöglichkeiten an.
Wasserkraft
Laufwasserkraftwerk von 1892 in Schöngeising – Copyright: Wikipedia
Eine der am längsten durchgängig genutzten erneuerbaren Energiequellen ist die Wasserkraft. Wurden früher vor allem Mühlen und Sägewerke mit Wasserkraft in Gang gesetzt, sind es heute Staudämme, Gezeitenkraftwerke und Pumpspeicherwerke, die zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Damals wie heute wird die in der Strömung des Wassers enthaltene kinetische Energie dazu verwendet, Generatoren anzutreiben, mit deren Hilfe Strom erzeugt wird. Durch den langen Verwendungszeitraum gilt die Stromerzeugung per Wasserkraft heute als technisch ausgereift. Die größten Potenziale lassen sich in den südlichen Bundesländern ausmachen, da hier die Strömungsverhältnisse am günstigsten sind. Zudem können hier eher hoch gelegene Seen als Reservoir für Pumpspeicherkraftwerke genutzt werden.
Was ist das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)?
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz regelt die bevorzugte Einspeisung von aus erneuerbaren Energien gewonnenen Strom in das Stromnetz. In ihm werden Mindestverkaufspreise garantiert, nach denen der Strom von den jeweiligen Energieerzeugern abgerechnet wird. Das EEG dient der Umsetzung der von der Bundesregierung gesetzten Ziele zum Klima- und Umweltschutz und soll langfristig die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und der Atomkraft schmälern. In Kraft getreten ist das Erneuerbare-Energien-Gesetz im April 2000. Gesetzesnovellen gab es in den Jahren 2004, 2009, 2012, 2014 und 2017. die zugehörigen Änderungen waren nötig, um der Dynamik eines sich schnell entwickelnden Marktes gerecht werden zu können.
Infos: Erneuerbare Energien Gesetzt (EEG)
Umweltverschmutzung
Umweltverschmutzung – Copyright: dustan-woodhouse@unsplash
Mit der schrittweisen Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Energien sollen diverse Gefahren minimiert oder ganz beseitigt werden. Die Arten der Umweltverschmutzung sind sehr vielfältig und lässt sich grob in Luftverschmutzung, Gewässerverschmutzung und Bodenverunreinigung einteilen. Es gibt häufig in der Diskussion stehende Themen wie Treibhausgasemissionen und Klimawandel. Aber auch jede einzelne Person kann etwas dazu beitragen, dass die Umwelt weniger verschmutzt wird: Weniger Müll produzieren, kurze Distanzen nicht mehr mit dem Auto fahren sowie Strom und Heizbrennstoffe einsparen sind nur wenige Beispiele. Zu den Gefahrenstoffen, die unsere Umwelt heute am meisten belasten, zählen
- Chemikalien,
- Öl,
- Dünger,
- durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetztes Kohlendioxid,
- Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzol),
- Pestizide,
- Schwefeldioxid,
- Arzneimittel,
- und Schwefeldioxid
Gefahr durch Fracking
Fracking – Copyright: Wikipedia
Ein weiteres Beispiel für ernstzunehmende Umweltgefahren liefert das seit einigen Jahren immer wieder in der Diskussion stehende Hydraulic Fracturing, kurz Fracking genannt. Dabei werden in tiefer gelegenen Schichten des Bodens künstlich Risse und Klüfte erzeugt, um den Fluss von Gasen und Flüssigkeiten zu verbessern. Auf diesem Wege lässt sich beispielsweise die Förderung von Erdgas verbessern. Damit dieses Verfahren funktionieren kann, wird mit chemischen Substanzen und einem Stützmittel versetztes Wasser mit hohem Druck durch ein Bohrloch in die Erdgaslagerstätte eingepresst. Dadurch werden dort kleine Risse verursacht, die sich durch den im Gemisch enthaltenen Sand auch nicht wieder schließen. Das Gas kann nun aus der Lagerstätte zum Bohrloch strömen und anschließend gefördert werden.
Ein Problem besteht jedoch darin, dass ein großer Teil des so gelösten Erdgases einfach in die Atmosphäre entweicht und dort den Treibhauseffekt 72-mal so stark anheizt wie die gleiche Menge an CO2. Daneben kann Fracking dort, wo es zur Anwendung kommt, Erdbeben auslösen. Viel schwerwiegender ist jedoch die Kontamination von Grundwasser mit den eingesetzten chemischen Substanzen. Schäden dieser Art können erst Jahre später auftreten und sind demnach schwer vorherzusagen.
CO2-Fußabdruck
Der CO2-Fußabdruck von Flaschenwasser – Copyright: Wikipedia
Der CO2-Fußabdruck, auch sehr bekannt unter dem englischen Begriff Carbon Footprint, ist eine Kennzahl, mit welcher die CO2-Emissionen eines Menschen innerhalb eines bestimmten Zeitraums gemessen werden. Auf diesem Wege lassen sich Vergleiche zum Durchschnitt herstellen und folglich auch der eigene Fußabdruck bewerten: Ein großer CO2-Fußabdruck steht für überdurchschnittlich hohe CO2-Emissionen, ein kleiner Fußabdruck dementsprechend für eine sehr klimafreundliche Lebensweise. Der CO2-Fußabdruck kann auch selbst berechnet werden. Hierzu sind relevante Größen wie z. B. Stromverbrauch, Wärmebedarf, Konsumverhalten, Transport- und Essgewohnheiten nötig.
Jeder Mensch hat es also selbst in der Hand, wie der CO2-Fußabdruck bei ihm selbst dimensioniert ist. Wer beispielsweise Autofahrten vermeidet und stattdessen kurze Strecken zu Fuß geht oder öffentliche Verkehrsmittel nutzt, kann die eigenen CO2-Emissionen bereits stark reduzieren. Wer im Urlaub keine Fernreise mit dem Flugzeug unternimmt und stattdessen ein Reiseziel wählt, das näher an der Heimat liegt, schmälert seinen Carbon Footprint sogar ganz erheblich. Ein nennenswerter Effekt lässt sich auch durch das Absenken der Temperatur um 1-2 Grad erzielen. Wer mehr investieren möchte, kann seinem Haus eine neue Wärmedämmung verpassen.
Um den Carbon Footprint im Hinblick auf die Auswahl an Lebensmitteln möglichst gering zu halten, sollten ein paar einfache Regeln beachtet werden: So ist frische, saisonale und möglichst aus der Region stammende Ware gegenüber verarbeiteten oder importierten Produkten stets die bessere Wahl. Lange Transportwege sind meistens, jedoch längst nicht immer, mit einem höheren CO2-Fußabdruck verbunden. Wurde die Ware jedoch über einen längeren Zeitraum hinweg gekühlt gelagert, kann der Footprint durch die dafür nötigen Energiekosten sogar größer ausfallen.
Ökologischer Rucksack
Das Konzept des ökologischen Rucksacks wurde bereits in den 90ern von Schmidt-Bleek entwickelt. Ihm liegt das MIPS-Konzept zugrunde, womit “Material-Input pro Einheit Service” gemeint ist. Im Fokus stehen dabei Dienstleistungen, die meist den Einsatz von Gütern erforderlich machen. Dieser Ansatz verfolgt damit das Ziel, für die Dienstleistung den zugehörigen Rucksack, also den Material-Input und den daraus resultierenden Energie- bzw. Ressourcenverbrauch zu ermitteln. Im Schnitt bringt jedes industriell gefertigte Produkt einen ökologischen Rucksack von 30 kg mit.
Schmidt-Bleek sieht eine Dematerialisierung der Wirtschaft als möglichen Lösungsansatz. Dabei sollte der Ressourcenverbrauch auf ein Niveau herabgesetzt werden, welches insofern zukunftsfähig ist, als dass die Ökosphäre dadurch keinen dauerhaften Schaden nimmt. Im Rahmen einer radikalen Dematerialisierung sollte der Materialverbrauch nach Schmidt-Bleek halbiert werden. Er hat zu diesem Zweck Untersuchungen in die Wege geleitet, die eine Vervierfachung der Stoffproduktivität prüfen soll. Dieser Faktor 4 ist jedoch nach seinen Schlussfolgerungen nicht ausreichend. Vielmehr bedürfe es einer Verzehnfachung der Produktivität. Um dieses Ziel erreichen zu können, wurde sogar ein Faktor-10-Club ins Leben gerufen, an dem sich zahlreiche namhafte Wissenschaftler und Umweltschützer beteiligen.
Wasser-Fußabdruck
Mithilfe des Wasser-Fußabdrucks wird sowohl der direkte als auch der indirekte Verbrauch an Wasser von Konsumenten und Produzenten ermittelt, der neben der alltäglichen Nutzung auch für die Produktion von Gütern benötigt wird. Der Wasser-Fußabdruck kann insofern auch die Menge an Wasser ausweisen, die von den Einwohnern eines Landes pro Jahr benötigt wird. In Deutschland beträgt der Bedarf an Wasser pro Jahr beispielsweise 60 Mrd. m³. Hierbei kann auch der externe Wasserverbrauch mit eingerechnet werden. Damit ist jene Menge an Wasser gemeint, die im Ausland für die Herstellung von beispielsweise Vorprodukten und zur Gewinnung bzw. Verarbeitung von Rohstoffen aufgewendet werden muss, bevor diese importiert werden. Analog dazu wird aber auch Wasser in Form von Gütern von Deutschland aus in andere Länder exportiert. In Deutschland werden Jahr für Jahr allein für die Produktion von Exportgütern rund 32 Mrd. m³ Wasser aufgewendet.
