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Erneuerbare Energie

Als erneuerbare Energie gilt jede beliebige Energieform aus solaren, geophysikalischen oder biologischen Quellen, die sich durch natürliche Prozesse mindestens genauso schnell wieder auffüllt wie sie verbraucht wird. Fossile Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) gelten definitionsgemäß nicht als erneuerbare Energie, da der Zeitraum in dem sie verbraucht werden sehr  kurz ist in Vergleich zum Zeitraum in dem sie sich bilden. [1, S. 38]

Weltweit betrug der Anteil erneuerbarer Energien am globalen Primärenergiebedarf 2008 knapp 13 % [1, S. 174], bei einem Gesamtbedarf von 492 EJ. 1 Exajoule (EJ) entspricht einer Milliarde Gigajoule (GJ).

Das folgende Bild zeigt in einer vereinfachten Übersicht die sechs großen Gruppen der bekannten erneuerbaren  Energien und mögliche Wege zu deren Nutzung.

 

Erneuerbare Energie 1-2-do Wissen

 

Abbildung 1: Veranschaulichung möglicher Wege bei der Nutzung regenerativer Energien von der Quelle bis zur Anwendung. In Anlehnung an [1, S. 181, Fig. 1.16].

Nur zwei davon, die Sonnenenergie und die Geothermie, lassen sich teilweise für Heizzwecke  und Beleuchtung direkt ohne irgend einen Zwischenschritt nutzen. Bis auf die Wasserkraft würden durch jede einzelne Form erneuerbarer Energie ein vielfaches des jährlichen Primärenergiebedarfs auf der Erde zur Verfügung stehen.

Erneuerbare Energiequellen

Solarenergie

Den größten Posten erneuerbarer Energien stellt die Solarenergie dar. Durch die Sonne steht 7900x mehr Energei zur Verfügung als der jährlich Bedarf. Das bedeutet, daß bereits nach 66 Minuten Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche der derzeitige Primärenergiebedarf der Menschheit gedeckt wäre. Die Verfügbarkeit ist solange gedeckt wie die Erde existiert.

Solarenergie kann direkt zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Photovoltaik genutzt werden. Aber die thermische Nutzung spielt die größere Rolle. Angefangen bei passiver Solararchitektur, über die Warmwasserbereitung (-> Solarthermie) und Solarkocher. Selbst Kraftstoffe können unter Ausnutzung der Solarenergie hergestellt werden, in dem sie als Prozesswärme Verwendung findet.

Ozeanenergie / Meeresenergie

Ozeanenergie oder auch Meeresenergie stellt nach der Solarenergie den zweitgrößten Posten unter den erneuerbaren Energien und ist dagegen mit dem 15-fachen des Primärenergiebedarfs weit abgeschlagen. Im Wesentlichen werden bei der Nutzung der Meeresenergie die Wellenbewegung, Gezeitenströmungen und große Meeresströmungen kinetisch genutzt. Aber auch Unterschiede im Salzgehalt und Temperaturunterschiede können genutzt werden.

Windenergie

Die Windenergie folgt der Meeresenergie auf den Füßen und kann immerhin noch das 12-fache des Primärenergiebedarfs zur Verfügung stellen.

Für die Erzeugung elektrischer Energie können Windkraftanlagen verschiedenster Größe verwendet werden. In Form großer zentrale Anlagen stehen sie an windexponierten Standorten mit Leistungen im Bereich mehrerer Megawatt. Dezentralen Kleinanlagen liefern ein paar hundert Watt elektrische Leistung.

Aber auch für Transportzwecke mittels klassischer Segel bis hin zu hochmodernen Drachen kann die Windenergie genutzt werden. Auch eine direkte mechanische Nutzung ist denkbar zum Antrieb verschiedenster Gerätschaften (Windmühlen, Pumpen etc.).

Bioenergie

Durch Bioenergie steht noch das 3,1fache des Primärenergiebedarfs zur Verfügung. Zwar "nur" Platz 4, aber mit die universellste Quelle, da Bioenergie jegliche fossilen Energieträger zu ersetzen vermag. Thermisch kann sie durch klassisches Verbrennen (Holz, Holzkohle) aber auch dezentral in modernen pelletbasierten Heizungssystemen oder zentral in Hackschnitzelheizkraftwerken genutzt werden.

Durch Gärungsprozesse und andere Umwandlungstechnologien können flüssige und gasförmige Energieträger hergestellt werden. Diese können die klassischen Energieträger wie Erdgas und flüssige Kraftstoffe (z.B. Benzin, Diesel) ersetzen. 

Geothermie

Durch Geothermie stehen mit dem 2,8fachen des Primärenergiebedarfs auch noch beachtliche Energiemengen zur Verfügung. Die Quelle ist die Restwärme aus der Erdentstehung und radioaktive Zerfallsprozesse in Erdinneren.

Die einfachste Form der Nutzung ist die direkte Heizung an Standorten mit geologischen Störzonen, an denen Wasser warm an die Oberfläche tritt.

Wasserkraft

Durch Wasserkraft steht etwa 1/3 des Primärenergiebedarfs zur Verfügung. Neben der Windenergie und Bioenergie ist die Wasserkraft eine der ältesten Nutzungsformen erneuerbarer Energien. Möglich ist die direkte  mechanische Nutzung (Mühlen) oder Erzeugung elektrischer Energie durch den Antrieb von Generatoren.

Pumpspeicherwerke stellen hierbei eine interessante Option dar um in Zeiten von Überschuss elektrischer Energie Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken zu pumpen und insbesondere zu Zeiten kurzzeitig erhöhten Strombedarfs diesen sehr kurzfristig bereitstellen zu können.

Zum Weiterlesen

 

Quelle

[1] Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Special Report, Intergovernmental Panel on Climate Change (hrsg.), Cambridge University Press, New York, 2012

 

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