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Das erwartet Sie in diesem Artikel

Was sind erneuerbare Energien?

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Erneuerbare Energien sind die tragenden Säulen der Energiewende. Doch was ist das eigentlich? Es handelt sich dabei um Energiequellen, die unbegrenzt zur Verfügung stehen, wie z. B. Wind und Sonne, oder die sich zumindest relativ schnell wieder regenerieren. Man nutzt diese Quellen zur Erzeugung von Strom, Gas, Kraftstoffen oder Wärme.

Erneuerbare Energien unterscheiden sich somit stark von Energien aus der Verfeuerung von fossilen Brennstoffen und zur Atomenergie. Denn diese Ressourcen sind nicht unendlich.

Welche erneuerbaren Energien gibt es?

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Übersicht erneuerbare Energien
  • Windenergie
    Stromerzeugung
  • Sonnenenergie (Photovoltaik, Solarthermie)
    Strom- und Wärmeerzeugung
  • Biomasse
    Strom- und Wärmeerzeugung sowie Herstellung von Biogas oder Biokraftstoffen.
  • Wasserkraft
    Stromerzeugung
  • Geothermie
    Nutzung der Erdwärme zur Strom- und insbesondere Wärmeerzeugung

Erneuerbare Energien und Klimaschutz: Warum umschwenken?

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Neben dem Problem, dass die Ressourcen auf der Erde irgendwann einmal erschöpft sein werden, belastet die Verbrennung fossiler Energieträger die Umwelt und das Klima. Denn das dabei entstehende Kohlendioxid (CO₂) ist in hohem Maße mit für den Treibhauseffekt verantwortlich: Es wird nur äußerst langsam in der Erdatmosphäre wieder abgebaut. Quellen dieses CO₂-Ausstoßes sind die Strom- und Wärmeerzeugung, der Verkehr, die Industrie, Haushalte oder die Landwirtschaft. Die Folgen des CO₂-Ausstoßes sind Erderwärmung und damit der Klimawandel.

Bei der Verbrennung von Kohle oder Holz entsteht zudem Feinstaub. Das ist besonders dort problematisch, wo die Rauchgase nicht gereinigt werden, d. h. beispielsweise beim Hausbrand oder in den Ländern, die an ihre fossilen Kraftwerke keine so hohen Umweltschutzanforderungen stellen wie z. B. in Deutschland.

Auch das Vorkommen von Uran ist begrenzt. Der radioaktive Müll, der durch die Stromerzeugung in Kernkraftwerken entsteht, muss zudem dauerhaft sicher gelagert werden – eine Aufgabe, für die viele Generationen verantwortlich sein werden.

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Erneuerbare Energien als Maßnahme gegen den Klimawandel

Erneuerbare Energien aus Photovoltaik- oder Windkraftanlagen emittieren vergleichsweise deutlich weniger Treibhausgase. Die Freisetzung erfolgt bei der Produktion und beim Transport sowie Aufbau der Anlagen.

Eine Ausnahme stellt die Biomasse dar. Bei ihrer Nutzung in Biomasseheizkraftwerken, Biogasanlagen oder als alternativer Treibstoff für Kraftfahrzeuge wird CO₂ freigesetzt. Diese Emissionen werden allerdings beim Anbau der verwendeten Pflanzen gebunden. In manchen Ländern wird für den Anbau von Biomasse ökologisch wertvolle Fläche gerodet. Das verschlechtert deren Ökobilanz drastisch.

Was unternimmt der Gesetzgeber, um Klimaziele zu erreichen?

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Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist für die derzeitige Regierungskoalition eine zentrale Säule der Energiewende. Erreichen will man einen nachhaltigen Umbau der Energiesysteme mit dem Ziel der Klimaneutralität.

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EEG

Die Basis dafür ist seit mehr als 20 Jahren das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Es hat das Ziel, dass im Jahr 2030 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs aus erneuerbaren Energien stammen. Vor dem Jahr 2050 soll der gesamte Strom, der in Deutschland erzeugt oder verbraucht wird, treibhausgasneutral produziert werden.

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Förderungen

Außerdem gibt es bereits seit Jahren Förderungen für private Photovoltaikanlagen in Form von KfW-Krediten für Neuanlagen, die Erweiterung von Bestandsanlagen oder die Anschaffung eines Stromspeichers. Darüber hinaus profitieren die Besitzer einer solche Anlage von der Einspeisevergütung, die den Preis für die Abnahme von Solarstrom über 20 Jahre garantiert.

Gefördert werden auch gezielt Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden über entsprechende Förderprogramme der KfW., z. B. bei Hausbau und Modernisierung.

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Anlagenentwicklung und Netzausbau

Neben der Entwicklung effizienterer Anlagen zur Energiegewinnung sind auch der Ausbau erneuerbarer Energien und der Netzausbau miteinander verknüpft. Denn das Stromnetz spielt eine wesentliche Rolle, schließlich muss die dezentral erzeugte Energie auch beim Verbraucher ankommen. Eine im Sommer 2011 veröffentlichte Novelle des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) soll beschleunigen, dass neue Netze geplant und genehmigt werden.

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Energiespeicherung

Ebenfalls ein zentrales Thema ist die Speicherung der erzeugten Energie, die gerade nicht benötigt wird. Zur Speicherung kommen aktuell und künftig diverse Technologien zum Einsatz. Neben beispielsweise Pumpspeicherkraftwerken oder Batterie-Heimspeichern, kommt in Zukunft auch die Produktion von Wasserstoff in Frage. In einem Forschungsprojekt dienen z. B. ausgediente Batterien von Elektroautos als Stromspeicher.

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Weitere Chancen

Zusätzlich ist die Energiewende auch eine Chance, sich vor steigenden Preisen für fossile Energien zu schützen. Und durch die Modernisierung verspricht man sich darüber hinaus Arbeitsplätze im Bereich umweltschonender Technologien.

Wie viel Strom wird in Deutschland durch erneuerbare Energien erzeugt?

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Die Stromversorgung in Deutschland wird immer „grüner“. So ist der Anteil erneuerbarer Energien an der Bruttostromerzeugung von 6,6 % im Jahr 2000 auf zwischenzeitlich 44 % in 2020 angestiegen. 2021 wurden 40,9 Prozent des Bruttostroms in Deutschland durch erneuerbare Energien erzeugt.

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In der letzten Dekade erlebte Deutschland eine Steigerung der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien.

[Quelle: Statista, Daten: BDEW; Statistisches Bundesamt; BMWK; AGEB; Statistik der Kohlenwirtschaft; ZSW]

Welchen Anteil haben die verschiedenen Erzeugungs­arten der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung?

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Unter allen erneuerbaren Energien fällt der Löwenanteil der Stromerzeugung in Deutschland auf die Windkraft. Hierbei hat die Onshore-Energiegewinnung (onshore = an Land) gegenüber Offshore (= auf See) die Nase vorn. Innerhalb der letzten zehn Jahre hat sich die Stromproduktion aus Onshore-Windenergie mehr als verdoppelt. Bei der Offshore-Produktion fällt die Steigerung noch deutlicher aus. Denn die Onshore-Windkraft wurde zwar zunächst priorisiert, zuletzt wurden allerdings auch vermehrt Offshore-Windparks projektiert und realisiert.

Unterdessen hat sich der durch Photovoltaikanlagen erzeugte Strom im selben Zeitraum um 300 Prozent erhöht. Auch Biomasse wird als Stromlieferant immer relevanter.

Übrigens: Weltweit liegt die Wasserkraft bei der Stromerzeugung vorne. In Deutschland hat ihr Ausbau wenig Steigerungspotential.

Erneuerbare Energien sind ebenfalls eine zentrale Säule der Wärmeerzeugung. Derzeit werden ca. 15 % des Energieverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt.

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[Quelle: Statista, Daten: BDEW; Statistisches Bundesamt; BMWK; AGEB; Statistik der Kohlenwirtschaft; ZSW]

Bruttostromerzeugung in Deutschland 2021 (nach Energieträgern)

Anteile aller Energieträger

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[Quelle: Statistisches Bundesamt, Daten: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen (AGEB)]

¹ Nur Erzeugung aus biogenem Anteil des Hausmülls

Anteile Erneuerbare Energien

Vor- und Nachteile erneuerbarer Energien

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Vorteile

  • Wind- und Solarenergie gehören zu den preiswerteren Formen der Energiegewinnung.
  • Nahezu kein Ausstoß von Luftschadstoffen, insbesondere CO₂.
  • Alternative Formen der Energiegewinnung können sich ergänzen:
    • Höhere Solarerträge im Sommer
    • Bessere Auslastung der Windparks im Winter
    • Dazu schaltet man diese Anlagen in sogenannten Virtuellen Kraftwerken zusammen.
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Nachteile & Probleme

  • Die Gewinnung von Sonnen- und Windenergie ist wetterabhängig.
  • Energie aus Windkraft wird relativ weit entfernt vom Verbraucher gewonnen. Für eine ausreichende Stromversorgung sind also Speichermöglichkeiten und Netzausbau notwendig.

Übrigens: Die EnBW investiert über ihre Netz-Tochterunternehmen umfassend in den Netzausbau, damit der regenerativ erzeugte Strom dort ankommt, wo er gebraucht wird.

Wie die Nutzung von Wind- und Sonnenergie zur Energiewende beitragen kann

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Windenergie

In Windkraftanlagen bzw. Windenergieanlagen nutzt man die Bewegungskraft des Windes zur Stromerzeugung. Dies geschieht anhand von Windrädern: Wind treibt die Rotorblätter an, ein Generator erzeugt elektrische Energie, die häufig direkt ins Stromnetz eingespeist wird. Große Gruppen solcher Anlagen nennt man Windparks, sie stehen häufig nahe der Küste oder offshore im Küstenvorfeld.

Bei Windparks ist ihre Vereinbarkeit mit dem Umweltschutz stets ein zentrales Thema. So muss z. B. der Mindestabstand zu Wohnsiedlungen gewahrt bleiben und Tiere dürfen durch die Windkraftanlagen nicht in ihrem Lebensraum beeinträchtigt werden.

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Leistung

Den höchsten Anteil an der Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien hat derzeit die Windenergie mit 113,8 Terawattstunden (TWh) Ertrag. Dies entspricht ca. 20 % Anteil an der Bruttostromerzeugung. Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) lag im Jahr 2020 die installierte Leistung der Windenergieanlagen an Land bei 54,4 Gigawatt und auf See bei 7,75 Gigawatt.

An Land gibt es etwa 29.000 und auf See 1.500 Anlagen.

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Ausbau

Im Vergleich mit den anderen Ländern Europas ist Deutschland aktuell die Nation, die aus Windenergie die höchste Stromerzeugung vorweisen kann. Damit die von der Bundesregierung gesetzten Energie- und Klimaziele erreicht werden können, muss aber ein schnellerer Ausbau der Windenergieleistung erfolgen. Experten gehen davon aus, dass allein mit der Windkraft ein Energieertrag von 500 TWh pro Jahr erreicht werden kann. Dazu ist notwendig:

  • Eine Vervierfachung der Fläche, die aktuell durch Windkraft genutzt wird.
  • Die Installation von insgesamt rund 40.000 Anlagen.

Allerdings sind neue Flächen für den Ausbau aufgrund der einzuhaltenden Regelungen wie z. B. Abstände zur Wohnbebauung knapp. Deshalb ersetzt man verstärkt alte Anlagen, die für eine Förderung nicht mehr infrage kommen, durch leistungsstärkere. Durch dieses sogenannte Repowering ist eine Verdreifachung des Stromertrags möglich.

Großes Potenzial haben unterdessen Offshore-Anlagen: Denn verglichen mit dem Binnenland sind bei Wind auf See deutlich höhere mittlere Geschwindigkeiten messbar. In einem Pilotprojekt wird der von Offshore-Anlagen erzeugte Strom zur Produktion von Wasserstoff eingesetzt.

Die EnBW möchte allein bis 2025 ihre Windenergiekapazitäten von derzeit 2.000 MW auf 4.500 MW erhöhen.

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[Quelle: Statista, Daten: BDEW; AGEB; Statistisches Bundesamt]

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Solarenergie

Solarenergie wird sowohl zur Wärme- als auch zur Stromgewinnung genutzt: Solarthermie dient der Produktion von Wärme, Photovoltaik der von Strom. Dabei wird die Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt. Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) bestehen aus mehreren Photovoltaikmodulen (Panels), in denen wiederum viele Solarzellen zusammengeschlossen sind, die Strom erzeugen. Solarparks sind Photovoltaikanlagen mit sehr vielen Modulen, die auf freier Fläche stehen.

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Leistung und Ausbau

Die im Jahr 2021 aus PV-Anlagen erzeugte Menge an Strom lag bei 50,0 Mrd. kWh. Das entspricht 8,8 % der Bruttostromerzeugung.

Die insgesamt installierte PV-Leistung liegt bei etwa 58.700 MW (2020). Für ein klimaneutrales Deutschland im Jahr 2050 werden laut Studien PV-Anlagen mit einer installierten Leistung von 385 GW benötigt. Dies ließe sich allerdings nicht allein mit der Nutzung der an und auf Gebäuden zur Verfügung stehenden Flächen erreichen. Mit der derzeit verfügbaren Technik käme man hier auf 275 Gigawatt (GW) installierter Leistung.

Zusätzliche Solarparks und die sogenannte Integrierte Photovoltaik können also einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Stromversorgung leisten.

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[Quelle: Statista, Daten: BDEW; Statistisches Bundesamt; BMWK; AGEB; Statistik der Kohlenwirtschaft; ZSW]

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