Nutzung regenerativer Energiequellen

Die vom Menschen nutzbaren Energieströme entspringen unterschiedlichen Primärquellen:

• Der thermonuklearen Umwandlung in der Sonne,
• Dem radioaktiven Zerfall im Erdinnern,
• Der Erdrotation und den damit verbundenen Effekten (Gezeiten).

Auf der Erde können diese Energiequellen in Form von Sonnenlicht und –wärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme genutzt werden.

Die in der Sonne ablaufende Kernfusion ist die Quelle der solaren und der meisten regenerativen Energien (Ausnahmen: Geothermie und Gezeitenkraft). Die Sonne hat eine künftige Brenndauer von mehreren Milliarden Jahren, so dass heute bei regenerativen Ressourcen keine Reservenknappheit existiert. Die auf die Erde einstrahlende Sonnenenergie beträgt ein Vielfaches des aktuellen menschlichen Energiebedarfs. Erdwärme und Gezeitenkraft liefern relativ dazu geringere, aber immer noch absolut hohe Beiträge. Insgesamt steht damit - rein physikalisch betrachtet - mehr Energie zur Verfügung, als in absehbarer Zukunft nachgefragt werden wird.

Im Gegensatz dazu steht der Abbau von fossilen Energieträgern wie Steinkohle oder Erdöl, die heute sehr viel schneller verbraucht als neu gebildet werden. Daher ist das Prinzip der Nachhaltigkeit hier nicht gegeben.

Besonders anschaulich ist der Prozess der Erneuerung bei Energie aus Biomasse: Für nahezu alle biologischen Prozesse auf der Erde ist die Sonne der ständige Energielieferant. Diese Prozesse bringen auch sogenannte nachwachsende Rohstoffe hervor.

Kernkraftwerk

Erneuerbare Energiequellen werden die fossilen und die nichtsolaren nuklearen Energiequellen langfristig wahrscheinlich wesentlich ersetzen, da diese nur begrenzt auf der Erde verfügbar sind und ihr Einsatz ökologisch problematisch ist. In einigen Ländern (z. B. in Deutschland, Spanien, USA) nimmt die regenerativ erzeugte Energiemenge derzeit deutlich zu. Ein noch schnelleres Wachstum wird jedoch auf Grund der relativ hohen Investitionskosten erschwert.

Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wird bei der Nutzung der meisten erneuerbaren Energien kein Kohlenstoffdioxid ausgestoßen. Lediglich bei der Verbrennung von Biomasse wird CO2 in die Umwelt abgegeben, jedoch in der Regel nicht mehr, als die zur Herstellung der Biomasse nötigen Pflanzen der Atmosphäre beim Vorgang der Photosynthese entnommen haben (CO2-Neutralität). Eine geänderte Landnutzung, zum Beispiel durch Anbau von Energiepflanzen, kann allerdings durchaus ökologische Auswirkungen haben.

Aktuelle Studien sehen es als realistisch an, dass in Deutschland in 10 bis 15 Jahren immerhin 16% des Stromes, 10% der Wärme und 12% der PKW-Kraftstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden.

Häufig wird gegen erneuerbare Energien eingewendet, dass Sonne und Wind nicht gleichmäßig zur Verfügung stehen und nur begrenzt geplant werden können. Diese Unsicherheiten können insbesondere im Stromnetz die Differenz zwischen fixem Angebot und Nachfrage verschärfen. Da sich größere Strommengen nicht ohne Verlust in andere Energieformen speichern lassen, gilt es hierfür organisatorische und technische Maßnahmen zu ergreifen.

Inwieweit eine stärkere Nutzung von Solarstrom und Windenergie die Schere zwischen Angebot und Nachfrage weiter öffnet, ist allerdings strittig. So orientieren sich Solarkraftwerke gut am Tagesgang im Lastprofil (tagsüber wird mehr Strom benötigt als nachts), Windkraftwerke arbeiten im (europäischen) Winterhalbjahr stärker als im Sommer und gleichen damit die täglichen und jahreszeitlichen Schwankungen im Solarstrom zumindest teilweise aus.

Ein Überangebot an Strom ist technisch unproblematisch. Die Kraftwerke können die Energieumwandlung entweder aufschieben oder können abgeschaltet werden. Für Zeiten der Unterversorgung wird die Speicherung von elektrischer Energie durch Umwandlung in mechanische Energie bereits heute mit Speicherkraftwerken praktiziert.

Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien sind in der Regel deutlich kleiner als heutige Kraftwerke oder Raffinerien; sie reichen von wenigen Kilowatt (Fotovoltaik-Dachanlagen) bis in den zweistelligen Megawattbereich (großer Windpark, Solarthermisches Kraftwerk), während Kernkraftwerke meist über ein Gigawatt produzieren.

Erneuerbarer Energieerzeugung geht insofern häufig auch mit einer Dezentralisierung einher. Eine umfangreiche überregionale Infrastruktur ist nicht notwendig, da die Energie in der Region verbraucht wird, in der sie gewonnen wird. Der Transport von Energieträgern in Form von Brennstoffen über große Entfernungen wird reduziert (z.B. Holz, Biogas, Geothermie oder solare Warmwasserbereitung). Allerdings erfordert die Bereitstellung von Energie in verschiedenen Regionen unter Umständen unterschiedlichen wirtschaftlichen Aufwand.

Ein weiterer Vorteil der dezentralen elektrischen Energieerzeugung besteht darin, dass Risiken europaweiter Stromausfälle durch ein System aus großen Verbundnetzen mit wenigen Großkraftwerken reduziert werden. Andererseits können ein Überangebot und Mangel in verschiedenen Regionen schlechter ausgeglichen werden. Die Entwicklung regenerativer Energieversorgung muß allerdings nicht ausschließlich dezentral erfolgen. Dies zeigen beispielsweise Offshore-Windparks und Solarfarmkraftwerke.

Eine Energiewirtschaft, die auf erneuerbaren Energien aufbaut, kann eine Strategie für das Abwenden der globalen Erwärmung der Erdatmosphäre bieten, wenn deren Nutzung die Emission von „Treibhausgasen“ verringert. Die unterschiedlichen Technologien zur Nutzung jeder Form von Energie, also auch erneuerbarer Energien, haben grundsätzlich immer Auswirkungen auf Menschen und Ökosystem. Dabei müssen Aufbau, Betrieb und Abbau der Anlagen betrachtet werden (Produktlebenszyklus). Die jeweiligen Auswirkungen der Energieerzeugung und –verteilung müssen verstanden, quantitativ dargestellt und gegeneinander abgewogen werden (Gegenüberstellung in Energie- und Entropiebilanz)2).

Politische Strategie

Das Thema Erneuerbare Energien steht auch immer häufiger auf der politischen Tagesordnung. Anfang Juni 2004 fand in Bonn die Internationale Konferenz für erneuerbare Energien („Renewables“) statt. Aus Gründen des Klimaschutzes und der Armutsbekämpfung wurde die Forderung aufgestellt, dass die Nutzung erneuerbarer Energien ausgebaut werden müsse. Politische Strategien und konkrete Maßnahmen wurden entwickelt. Die Beratungen führten im wesentlichen zu zwei Beschlüssen:

• Ein internationales Programm mit 165 Aktionen und Verpflichtungen fasst konkrete Maßnahmen, Ausbauziele und freiwillige Verpflichtungen einzelner Länder und Regionen zusammen.
• In einer Deklaration von Bonn haben die Ministerinnen und Minister eine politische Vision für eine globale Energiewende formuliert und sich auf einen Folgeprozess für die Bonner Konferenz verständigt.

Das deutsche Gesetzt über Erneuerbare Energien (EEG) soll den Anteil von Wind-, Wasser-, Sonnenenergie und Geothermie an der Stromerzeugung in Deutschland bis 2010 auf mindestens 12,5 Prozent steigern (2020: 20%). Bis 2020 werden in diesen Branchen über 200 Milliarden Investitionen getätigt, also ein Vielfaches der in der fossilen Energieversorgung vorgesehenen Investitionen. Man erhofft sich neben einem verbesserten Klimaschutz mehr Arbeitsplätze in den Branchen, die mit der Produktion erneuerbarer Energien verbunden sind. Auch wird sich die Mitarbeiterzahl in diesen Branchen von 150.000 (2006) bis 2010 ungefähr verdreifachen. Außerdem helfen die erneuerbaren Energien den Ausstieg aus der Atomenergie zu begründen und die verbindliche Einhaltung der Kyotoziele sicherzustellen.

Die seit Herbst 2005 amtierende neue Bundesregierung der Großen Koalition hält am EEG fest, für 2007 ist jedoch eine Überprüfung des Gesetzes vorgesehen. Ein ähnliches und sicherlich vergleichbar wichtiges Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmemarkt ist zwar in der Koalitionsvereinbarung verbindlich zugesagt, jedoch bisher noch nicht auf den parlamentarischen Weg gebracht.

Auch auf EU-Level nimmt die politische Bedeutung von Regelungen zum Klimaschutz und zur Schaffung von Arbeitsplätzen durch neue Technologien einen immer größeren Stellenwert ein. Zusätzlich ist man sich einig, dass die politische Abhängigkeit von einzelnen Versorgungsländern reduziert, d.h. die Gewährleistung der Versorgungssicherheit durch einen Energie-Mix mit einer entsprechenden Länderallokation verbessert werden muß.

Schließlich nimmt das Thema Erneuerbare Energie beim dreiteiligen UN-Klimabericht, der in der ersten Hälfte 2007 vorgestellt wird, eine herausgehobene Stellung ein.

Deutschland

Erneuerbare Energiequellen werden in Deutschland heute vorwiegend durch die Verwertung fester und flüssiger biogener Brennstoffe (64,5 %) genutzt. Für die Erzeugung des elektrischen Energiebedarfs wurden in Deutschland ca. 40 % der gesamten Primärenergie von über 4 Mio GWh/Jahr eingesetzt. Die elektrische Energie nimmt in Deutschland 14 % der Primärenergie ein. Elektrische Energie macht generell in etwa ein Drittel des gesamten Energieverbrauchs eines Industriestaates aus. Im Jahr 2004 konnten 3,6 % (ca. 143.000 GWh) des Primärenergiebedarfs durch erneuerbare Energien gedeckt werden.

Bruttostromerzeugung

Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland. Sie machen etwa 11% der gesamten Stromerzeugung aus (Stand 2005)2]

 EU

Nutzung von erneuerbaren Energien in Europa; Quelle: 3]
Der durchschnittliche Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch aller EU-25-Staaten (Malta ausgenommen) lag im Jahr 2004 laut eines Vergleichs des BMU bei 6,3%. Spitzenreiter waren Lettland (44,8%), Schweden (31,2%) und Finnland (27,2%). Österreich nahm mit 23,4% den vierten Platz ein, während Deutschland mit knapp 3,6% unter dem Durchschnitt lag. 3]

Quellen

1].Daten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), 2005
2].VGB Power Tech
3].a b c d Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit – Erneuerbare Energien in Zahlen – nationale und internationale Entwicklung, Januar 2007, Seite 12
4].Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW), Juli 2005

Bilder: wikipedia