Erneuerbare Energie
Windenergie
Windenergie spielt eine Schlüsselrolle beim Umstieg auf eine umwelt- und klimaschonende Stromversorgung, denn schon heute produziert sie günstigere Energie als fossile Kraftwerksneubauten.
Eine Windenergieanlage erzeugt während ihrer Laufzeit gut 40 bis 70 Mal so viel Energie, wie für ihre Herstellung, Nutzung und Entsorgung benötigt wird. Daher rechnen sich energetische Investitionen in die Installation von Windenergieanlagen schon nach drei bis sieben Monaten.
Die Gewinnung der Windenergie wird in Deutschland sowohl Onshore am Land als auch Offshore in der Nord- und Ostsee vorangetrieben. Durch das Repowering der Anlagen aus erster Generation Anfang der 2000er-Jahre wird anhand moderner Turbinen zusätzliche Effizienz geschaffen. Die Faustregel lautet hier: Eine Halbierung der Anlagenzahl kann eine Verdoppelung der Leistung und eine Verdreifachung des Ertrags erreichen.
Solarenergie
Die Sonne steht uns als Energiequelle unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung um Strom und Wärme zu gewinnen. Die gesamte Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche beträgt mehr als das fünftausendfache des Gesamtenergiebedarfs der Menschheit.
Durch die Nutzung von Solarzellen auf Halbleiterbasis kann das Sonnenlicht durch Photovoltaik in Strom umgewandelt werden und so direkt elektrische Geräte betreiben, in das Stromnetz eingespeist oder in Batterien gespeichert werden.
Über Solarkollektoren kann die Sonnenenergie zudem in Wärme umgewandelt und für die Heizung von Räumen, der Erhitzung von Trinkwasser als auch über die konzentrierende Solarthermie bis hin zu Wärmeprozessen im Industriebereich genutzt werden.
Solaranlagen gehören dabei inzwischen zu den günstigsten Energieerzeugungsmethoden der Welt. Bereits jetzt unterbietet Solarstrom die Verstromungskosten von Kohle, Gas- und Atomkraftwerken.
Bioenergie
Der Begriff „Bioenergie“ umfasst unterschiedliche Rohstoffe, Technikpfade und Anwendungsbereiche.
Bioenergie wird aus unterschiedlichen Biomassen gewonnen, z. B. aus Gülle, Festmist, Getreidestroh, Holz- und forstwirtschaftliche Reststoffen, oder anderen. Je nach Biomasse-Art und technischer Aufbereitung kann Bioenergie gasförmig als Biogas oder Biomethan, flüssig zum Beispiel als reines Pflanzenöl für Heizkraftwerke oder als Biokraftstoff, oder in fester Form zum Beispiel als Scheitholz, Holzhackschnitzel oder -pellets zur Verfügung gestellt werden.
Aus diesen Energieträgern lässt sich sowohl Strom, Wärme als auch Treibstoff gewinnen. Das macht Biogas, Biokraftstoff und Holzenergie zu besonders flexiblen Energiearten. Sie sind besonders gut speicherbar und können die fluktuierenden Energien aus Sonne und Wind flexibel ausgleichen, um das Stromnetz zu stabilisieren und die Energieversorgung sicherzustellen.
Die Verwertung von biogenen Rest- und Abfallstoffen in modernen, hocheffizienten Anlagen trägt zur Vermeidung von Flächenkonflikten und zur Bereitstellung von naturverträglich erzeugter Bioenergie bei.
Wasserkraft
Immer wieder zeigt sich deutlich, wie wichtig eine eigenständige und zuverlässige Energieversorgung für Deutschland ist. Die Wasserkraft schafft hierbei einen wichtigen Pfeiler für die Versorgungssicherheit, denn sie ist eine verlässliche, speicherbare und heimische Energiequelle, die auch dann Energie liefert, wenn nur wenig Wind- und Sonnenstrom verfügbar sind. Die Bewegungsenergie einer Wasserströmung wird hierbei über ein Turbinenrad in mechanische Rotationsenergie umgewandelt und erzeugt durch Generatoren Strom.
Gutachten zeigen, dass die Wasserkraft, insbesondere kleine Wasserkraftanlagen, einige energietechnische Vorteile mit sich bringen. Sie verringern den Netzausbaubedarf auf der Verteilnetzebene, tragen zur Netzstabilität bei und reduzieren die Netzkosten.
Viele Wasserkraftbetreiber sind sich dabei auch ihrer Verantwortung für den ökologischen Zustand ihres Fließgewässers bewusst und modernisieren ihre Anlagen stetig. Damit können die Kraftwerke nicht nur positive Beiträge für die jeweilige Gewässerökologie leisten, sondern auch den Rückhalt von Wasser und Böden in der Landschaft bewirken und den Grundwasserstand stabilisieren – alles, während sie nebenbei CO₂-freien Strom erzeugen.
Geothermie
Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, desto wärmer wird es. Umweltwärme und Geothermie sind eine für menschliche Maßstäbe unerschöpfliche und konstant zur Verfügung stehende Energiequelle.
Hierbei sind verschiedene Quellen relevant:
Die oberflächennahe Geothermie nutzt Bohrungen bis etwa 400 Meter Tiefe und Temperaturen bis zu 25 Grad Celsius für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Die Erdwärme wird an der Oberfläche an die Wärmepumpe abgegeben und durch sie auf das zum Heizen notwendige Temperaturniveau gebracht.
In der Tiefen-Geothermie sind hydrothermale und petrothermale Systeme zu unterscheiden. Hydrothermale Systeme setzen im Untergrund an wasserführenden Schichten an und nutzen dieses Thermalwasser zur Energiegewinnung. Unter dem petrothermalen System versteht man die Nutzung heißen Tiefengesteins.
Auch die Umgebungsluft eignet sich als Quelle für Wärmepumpen – dies funktioniert auch noch bei zweistelligen Minustemperaturen. Luftwärmepumpen gelten als unkompliziert und für die Sanierung geeignet, da weder Genehmigungen noch Bohrungen erforderlich sind. Allerdings sind baurechtliche Vorschriften hinsichtlich des Lärmschutzes zu beachten.