Erneuerbare Energien: Fünf Helden für ein besseres Klima

Sie gehören zu den wichtigsten Quellen für Strom und Wärme in Deutschland: die erneuerbaren Energien. Ihr Ausbau ist erklärtes Ziel der Energiewende. Doch was genau steckt hinter Wind- und Wasserkraft, hinter Solarenergie, Biomasse und Geothermie? Wir stellen die fünf Helden vor.

Tsunamis, Waldbrände, Überschwemmungen, Dürreperioden – die Auswirkungen des Klimawandels treffen nicht nur ferne Länder wie Äthiopien oder Indonesien. Auch bei uns häufen sich die Anzeichen: 2015 bis 2017 waren die wärmsten Sommer des Jahrhunderts. Der Frühling setzt heutzutage zwei bis drei Wochen eher ein als noch 1991. Die Schneedecke geht zurück. Und Schädlinge wie der Eichen-Prozessionsspinner, sonst in südlichen Ländern beheimatet, verbreiten sich auch bei uns.

Was können wir dagegen tun? Wollen wir nicht auf unseren Lebensstandard verzichten, müssen wir in Zukunft unsere Energie sparen – und sie möglichst umwelt- und klimafreundlich erzeugen. Die Energiewende wird Realität: Neben dem Ausstieg aus Atomkraft und Steinkohle kommt dem Ausbau erneuerbarer Energien dabei die wichtigste Rolle zu. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Erdgas handelt es sich bei ihnen um saubere Energiequellen und sie stehen in fast unbegrenzter Menge zur Verfügung.

EEG fördert Energiewende

Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist das erklärte Ziel der Politik. Seit dem Jahr 2000 wird die Energiewende durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Im Strompreis enthalten ist seitdem eine Umlage, mit der zum Beispiel die Errichtung neuer Windkraft- und Solaranlagen finanziert wird. Über die Umlage beteiligen sich die Stromkunden zudem am Betrieb, da durch die gesetzlich geregelte Einspeisevergütung die Rentabilität der Anlagen langfristig gesichert ist.

Im Jahr 2019 beträgt die EEG-Umlage 6,405 Cent pro Kilowattstunde (kWh). Im Vergleich zum Vorjahr ist sie um etwa 6 Prozent gesunken. Seit 2014 ist der Betrag sogar annähernd stabil. Und das, obwohl der Ausbau der erneuerbaren Energie unaufhaltsam voranschreitet und heute rund 50 Prozent mehr Strom aus erneuerbaren Energien gefördert werden als noch vor fünf Jahren. 2017 wurde das EEG überarbeitet und der Ausbau konzentriert sich nun auf die kostengünstigsten Technologien.

Wie funktionieren aber eigentlich die verschiedenen erneuerbaren Energien im Einzelnen? Jeder der fünf Helden folgt im Kampf gegen den Klimawandel seinem eigenen Prinzip.

1. Windenergie

Die Kraft des Windes nutzt der Mensch bereits seit langer Zeit. Ob man mithilfe des Windes Korn mahlt, Oliven auspresst oder Wasser pumpt, das Prinzip ist immer dasselbe: Die Bewegungsenergie des Windes wird in mechanische Energie umgewandelt. Moderne Windkraftanlagen funktionieren genauso. Anders als bei klassischen Windmühlen kommt bei Windrädern aber nicht das Widerstandsprinzip (Wind „drückt“ gegen die Flügel), sondern das Auftriebsprinzip (Auftriebskraft durch aerodynamische Luftbewegungen mit ungleicher Geschwindigkeit) zum Einsatz.

Windräder auf Berg

Aus diesem Grund sind die Blätter eines Windrads ähnlich geformt wie die Flügel eines Flugzeugs. Durch die Wölbung fließt die Luft oben schneller als unten. Dadurch wird ein Unterdruck erzeugt, der den Auftrieb bewirkt und den Rotor in Bewegung versetzt. Da die Rotoren um 360 Grad drehbar sind und der Anstellwinkel angepasst werden kann, erzielen moderne Windkraftanlagen eine Ausbeute von 50 bis 52 Prozent der Windenergie. Klassische Windmühlen erreichen hingegen eine Quote von 19 Prozent.

Allerdings weht der Wind in Deutschland nicht gleichmäßig. Im Norden weht der Wind stärker als im Süden, vor allem an und auf Meeren sind Windparks besonders leistungsstark. Daher kommt im Rahmen der Energiewende dem Ausbau der Stromnetze eine hohe Bedeutung zu. Dabei werden beispielsweise Windflauten durch Windparks in anderen Regionen oder durch andere erneuerbare Energien ausgeglichen. Damit ist sichergestellt, dass jederzeit Ökostrom aus der Steckdose kommt.

2. Solarenergie

Seit Milliarden von Jahren liefert unsere Sonne kostenlos und in schier unerschöpflicher Menge Energie. Am Tag spendet sie uns kostenlos Licht; im Zusammenspiel mit unserer Atmosphäre sorgt sie dafür, dass wir nicht erfrieren. Dass sich mithilfe von Sonnenenergie Wasser erwärmen lässt, ist mit dem Einsatz von Solarkollektoren möglich. Solarthermische Anlagen können Energie für die Heizung liefern, aber auch Wasser für Wasch- und Spülmaschinen erwärmen.

Solaranlage auf Hausdach

Bei Solarenergie nutzen wir dagegen Sonnenenergie zur Erzeugung von Strom. Solarzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial, meist aus Silizium. Wenn Sonnenlicht auf die Schichten einer Solarzelle fällt, werden Elektronen gelöst. Zwischen den Schichten entsteht eine Spannung, sodass Strom fließt. Die Ströme der einzelnen Zellen werden zusammengeführt und über einen Wechselrichter geführt, der den Gleichstrom in für den Haushalt nutzbaren Wechselstrom umwandelt.

3. Wasserkraft

Auch die Kraft des Wassers wird schon seit langem eingesetzt – zum Beispiel um Mühlen anzutreiben. Auch Säge- bzw. Hammerwerke standen oft an Flüssen, denn über Räder lässt sich die Wasserströmung in mechanische Energie umwandeln. Die Turbinen in modernen Wasserkraftwerken arbeiten nach demselben Prinzip, nur dass sie aus der Strömungsenergie elektrischen Strom erzeugen. Wasserkraft ist eine der am längsten genutzten Formen erneuerbarer Energien.

Wasserkraftwerke in Rheinfelden

Wasserkraftwerke Rheinfelden

Bei großen Wasserkraftwerken unterscheidet man zwischen zwei Typen: Speicherkraftwerke machen sich ein hohes Gefälle und das in Talsperren oder Bergseen „gespeicherte“ Wasser zunutze. Die Turbinen können kontinuierlich große Mengen an Energien erzeugen. Die Ausbeute von Laufwasserkraftwerken hingegen schwankt innerhalb eines Jahres, weil sie sich direkt an Flüssen oder Kanälen befinden und von der dort vorherrschenden Fließgeschwindigkeit bzw. dem Wasserdurchfluss abhängig sind. Häufig werden solche Anlagen in Kombination mit Schleusen errichtet, um ihre Effizienz zu erhöhen.

4. Bioenergie

Indem sie Sonnenlicht zur Photosynthese nutzen, speichern Pflanzen automatisch Sonnenenergie. Verbrennt man besonders energiehaltige Pflanzen wie Mais oder Raps bzw. verwertbare Reste aus der Landwirtschaft, etwa Biomüll oder Gülle, lässt sich die freigesetzte Energie erneut nutzen: zum Heizen, zur Stromerzeugung, zur Gewinnung von Biokraftstoffen. Die Emissionsbilanz von Bioenergie ist neutral: Es wird nur so viel CO2 frei gesetzt, wie die Pflanze während ihres Lebens aufgenommen hat.

Maschine auf Getreidefeld

Um mittels Biomasse Strom oder Wärme industriell zu erzeugen, kommen Biogasanlagen zum Einsatz, die beispielsweise mit Blockheizkraftwerk gekoppelt werden. In Privathaushalten sind Pelletheizungen einsetzbar. In ihnen verbrennt man Säge- und Hobelspäne, gepresst auf die Größe eines Erdnuss-Flips. Im Vergleich zu Erdöl sind die Kosten für Holzpellets niedriger, allerdings benötigt man auch mehr Platz: Zwei Kilogramm Pellets haben ungefähr die Energiemenge eines Liters Heizöl. Einen Vergleich zu den verschiedenen Heizarten findet ihr hier.

5. Geothermie

Als Geothermie bezeichnet man die Wärmeenergie, die in der Erdkruste gespeichert ist. An der Erdoberfläche schwankt die Temperatur je nach Intensität der Sonneneinstrahlung, doch ihr Einfluss geht ab etwa 20 Metern Tiefe deutlich zurück. Nun sind die Temperaturen konstant, aber alle 100 Meter steigen sie um 3 Kelvin. In einer Tiefe von 100 Metern beträgt die Bodentemperatur etwa 15° Celsius, bei 2.000 Metern sind es schon etwa 60 bis 80° Celsius. Je tiefer man also geht, desto mehr Energie lässt sich nutzen.

Geothermiekraftwerk in Bruchsal

Geothermiekraftwerk Bruchsal

Für Hausbesitzer kommt in der Regel nur die sogenannte oberflächennahe Geothermie infrage. Sie liegt im Bereich von bis zu 400 Metern Tiefe. Mit speziellen Kollektoren oder Sonden kann die Erdwärme von etwa 25° Celsius zum Heizen, aber auch zum Kühlen genutzt werden. Mit der tiefen Geothermie, bei der Bohrlöcher von bis zu 5.000 Metern Tiefe gesetzt werden, lassen sich komplette Stadtviertel mit Heizwärme versorgen. Solche Anlagen können auch Strom erzeugen.

Energiemix in Deutschland

Wind- und Solarenergie, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie – diese fünf Helden treiben die Energiewende in Deutschland voran. Das zeigt sich unter anderem an der Menge, die bereits mithilfe erneuerbarer Energien erzeugt wird. Im Jahr 2017 waren dies insgesamt 417 Terawattstunden (1 TWh entspricht 1 Milliarde Kilowattstunden). Die Stromproduktion machte etwa 52 Prozent aus, die Wärmeerzeugung 41 Prozent und Biokraftstoffe kamen auf 7 Prozent.

Das Zugpferd der Energiewende in der Stromerzeugung bleibt die Windkraft. 2018 betrug die Leistung insgesamt 113,3 TWh, das ist ein Plus von 41 Prozent innerhalb von zwei Jahren. Grund dafür ist zum einen der Bau neuer Anlagen, zum Beispiel leistungsstarker Windparks auf See. Zum anderen ersetzen die Betreiber zunehmend ältere Windkraftanlagen durch neue, deren Turbinen mittlerweile über eine Leistung von 3 bis 5 Megawatt (MW) verfügen.

Mitte des Jahres 2018 wurde mit den erneuerbaren Energien zum ersten Mal mehr Strom erzeugt als mit Braun- und Steinkohle. Insgesamt kamen Wind- und Solaranlagen, Wasserkraftwerke und Biomasse-Anlagen auf einen Anteil von 36 Prozent. Im Jahr davor waren es 32,5 Prozent. Der Anteil von Braun- und Steinkohle fiel dagegen auf 35 Prozent (2016: 38,5 %). Erdgas sank ebenfalls, wenn auch nur leicht, auf 12,3 Prozent (2016: 13,5 %). Mit 11,3 Prozent legte Atomenergie etwas zu (2016: 10,2 %).

Deine persönliche Energiewende mit EnBW

So sieht der Energiemix in Deutschland aus – wenn es um die Stromerzeugung geht, spielen bei der EnBW die erneuerbaren Energien mittlerweile sogar die Hauptrolle. 52,9 Prozent entfallen auf Anlagen, die durch die EEG-Umlage gefördert werden. Kohle liegt mit 21,6 Prozent mittlerweile abgeschlagen auf dem zweiten Platz, gefolgt von Atomenergie mit 17,7 Prozent. Während die Stromerzeugung im gesamten Bundesgebiet etwa 435 Gramm CO2 pro kWh freisetzt, ist es bei uns weniger als die Hälfte davon, nämlich 208 Gramm/kWh.

Bei unserem Ökostrom-Tarif sieht die Bilanz noch besser aus: Hier kommen nur erneuerbare Energien zum Einsatz. 52,9 Prozent stammen aus Anlagen, die im Rahmen des EEG gefördert werden. Zum Beispiel aus unseren Wasserkraftwerken am Ober- und Hochrhein, an der Iller und am Neckar oder auf der Schwäbischen Alb. Die übrigen 47,1 Prozent werden in anderen Anlagen ebenfalls regenerativ erzeugt.

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  1. Kommentar von Paul Bauer am 13. April 2019

    Glauben sie daß die Energiewende so geht Die Versorgung von Elektroautos .Schnelladeststionen mit einem Anschluß von 450kw ,Wo soll die Energie
    herkommen. .Es wird dann so sein daß wir aus Frankreich oder Österreich Atomstrom beziehen müssen. Teilen sie mir Bitte mit ihre Meinung.
    Meine Vorstellung ist Photovolteiganlagen auf alle Dächer die geeigent sind zu Bauen
    und mit Speicher und die mit einander vernetzen.

    • Kommentar von Filiz Baysal am 18. April 2019

      Hallo Herr Bauer,

      Unsere Stromerzeugung basiert auf einem effizienten und umweltschonenden Mix unterschiedlicher Energieträger, um stets eine sichere, zuverlässige und wirtschaftliche Versorgung unserer Kunden zu gewährleisten. Mehr dazu finden Sie hier: https://www.enbw.com/unternehmen/konzern/ueber-uns/geschaeftsfelder/stromerzeugung/.

      Außerdem bieten wir mit dem Service EnBW Strommix eine transparente Stromkennzeichnung an, sodass Sie erfahren können, aus welchen Quellen Ihr Strom stammt (https://www.enbw.com/service/enbw-strommix).

      Viele Grüße, Ihr EnBW Blog-Team

  2. Kommentar von Walter Zoller Iffezheim am 13. April 2019

    Hallo die Damen und Herrn ich habe schon über 30 Jahre Elektro-Heizung aber die ist fast nicht mehr zu bezahlen.