Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien, auch regenerative oder alternative Energien, Bezeichnung für alle Formen der Energie aus Gewinnungsverfahren, die praktisch keine Rohstoffe verbrauchen, die sich durch natürliche Vorgänge ständig erneuern oder bei denen durch die Verbrennung der eingesetzten Stoffe nur so viel Kohlendioxid freigesetzt wird, wie sie zu ihrem Wachstum benötigen. Eine Ausnahme ist Biogas.

Zu den erneuerbaren Energien, die praktisch keine Rohstoffe verbrauchen, gehören die Energie aus Wasserkraft, Photovoltaik und Solartechnik (siehe Sonnenenergie), die Windenergie und die Gezeitenenergie sowie Energie, die durch Wärmepumpen oder durch geothermische Verfahren zugänglich sind. Zur zweiten Gruppe zählt unter anderem Energie, die sich durch Verbrennung von Biodiesel gewinnen lässt. Biodiesel wird z. B. aus Raps hergestellt. Biogas entsteht, wenn Bakterien Gülle oder Bioabfälle aus Haushalten umsetzen.

Die schon seit Jahrtausenden bekannte und genutzte Kraft des Wassers diente im Mittelalter beispielsweise zum Antreiben von Mühlen oder Hammerwerken. Ein modernes Wasserkraftwerk nutzt den Höhenunterschied zwischen zwei Orten zur Erzeugung von Energie bzw. elektrischem Strom. Der beste Standort dafür ist das Gebirge. Wasserkraftwerke an Flüssen nutzen eine größere Menge durchfließenden Wassers ganzjährig zur Stromerzeugung. Wasserkraftwerke, die nicht an Flüssen liegen, werden häufig nur dann eingesetzt, wenn Stromspitzen auftreten. Diese Wasserkraftwerke nennt man Speicherkraftwerke.

Gezeitenkraftwerke nutzen den Höhenunterschied des Wasserstandes aus, der durch Ebbe und Flut entsteht. Üblicherweise sperrt man hierzu eine Bucht oder einen Flussarm mit einem Damm ab. Bei einsetzender Flut wird das Wasser durch geöffnete Schleusen in den Flussarm oder die Bucht gedrückt; es treibt dabei die Turbinen des Kraftwerks an. Nach dem Ende der Flut werden die Schleusentore geschlossen und das Einsetzen der Ebbe außerhalb des Damms abgewartet. Der entstehende Höhenunterschied wird dann abermals zur Stromerzeugung genutzt.

Meeresströmungen lassen sich ebenfalls zur Stromerzeugung nutzen. Hierzu wurde vor der Küste Cornwalls etwa zehn Meter unter der Wasseroberfläche auf dem Meeresgrund eine Pilotanlage installiert, die zunächst auf eine Leistung von 350 Kilowatt ausgelegt ist. Allein in Europa gibt es rund 100 geeignete Standorte für solche Meeresströmungskraftwerke.

Windenergie wurde schon im Mittelalter beispielsweise für den Antrieb von Mühlen genutzt. Im Unterschied zu den Windmühlen von damals haben moderne Windkraftanlagen einen deutlich höheren Wirkungsgrad. In Deutschland werden sie vor allem an der Küste und im Mittelgebirge gebaut.

Mit Hilfe von Silicium-Solarzellen wandelt man bei der Photovoltaik Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Allerdings schränkt der dabei anfallende Gleichstrom den Anwendungsbereich der Photovoltaik ein. Meist werden damit z. B. Notrufsäulen oder Geräte zur Verkehrszählung betrieben, die weit ab von anderen Stromquellen liegen. Mittlerweile kommen Photovoltaikelemente auch im größeren Stil zum Einsatz. So ging am 29. April 2003 das bis dahin weltweit größte Photovoltaikkraftwerk in Hemau bei Regensburg in Betrieb. Das Kraftwerk verfügt über 828 Solarmodule (insgesamt 32 740 Einzelmodule) und erreicht eine maximale Leistung von rund vier Megawatt. Deutschlandweit waren zu diesem Zeitpunkt über 500 000 Solaranlagen in Betrieb. Siehe Elektrizität; Elektromotoren und Generatoren

Solarkraftwerke wandeln mit Hilfe der Sonnenenergie Wasser in Dampf um, der dann eine Turbine zur Stromerzeugung antreibt. Geeignete Standorte sind Gebiete, die ganzjährig eine hohe Sonneneinstrahlung aufweisen, z. B. Wüsten und der Süden Europas. Solche Solarkraftwerke gibt es etwa in Andalusien und in Kalifornien.

„Biodiesel” lässt sich aus Raps gewinnen, den man extra zu diesem Zweck anpflanzt. Beim Verbrennen wird genau so viel Kohlendioxid frei, wie der Raps zu seinem Wachstum benötigt. Biodiesel kommt als Ersatztreibstoff in Kraftfahrzeugen zum Einsatz.

Biogas entsteht durch Bakterien, etwa aus Klärschlamm oder bioorganischen Abfällen (unter anderem Küchenabfälle). Derselbe Vorgang läuft auch in Deponien ab; in diesem Fall spricht man von Deponiegas. Biogas enthält zu über 50 Volumenprozent Methan, das verbrannt werden kann und sich anschließend zur Erzeugung von Strom oder zur Warmwasseraufbereitung nutzen lässt.

Zur Gewinnung geothermischer Energie nutzt man das natürliche Vorkommen heißer Wasser- und Dampfquellen, beispielsweise auf Island und in der Toskana. Aber auch in vulkanisch nicht aktiven Gebieten besteht die Möglichkeit dazu. So gibt es nahe Paris ein Kraftwerk, das geothermische Energie zur Warmwasseraufbereitung gewinnt. Im Pariser Becken beträgt die Gesteinstemperatur in etwa 2 000 Meter Tiefe rund 70 °C (siehe Geothermie).

Nach Angaben des Bundesumweltministeriums und der Arbeitsgruppe Erneuerbare-Energien-Statistik (AGEE-Stat) ist in Deutschland der Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch von 6,5 Prozent im Jahr 2000 auf 9,3 Prozent 2004 gestiegen; das entspricht einem Zuwachs am Gesamtenergieverbrauch von 3,1 auf 3,6 Prozent. Die Bundesregierung strebt an, den Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch bis 2020 auf mindestens 20 Prozent zu erhöhen.