Erneuerbare Energien, regenerative Energien, Alternativenergien, regenerierbare, das heißt sich erneuernde und

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Übersicht

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Potenzial

Das Energieangebot der erneuerbaren Energien basiert auf drei verschiedenen Energiequellen, der Wärmeenergie im Inneren der Erde, der Rotationsenergie der Erde und den Kernfusionsprozessen in der Sonne. Die im Erdinnern aus der Entstehungszeit der Erde gespeicherte Energie

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Situation in Deutschland

In den 1990er-Jahren wurden in Deutschland vor allem die klassischen erneuerbaren Energien zur Energiebereitstellung genutzt. Dazu gehören Wasserkraft, Klärschlämme und Müll (in der Energiestatistik wird Müll häufig unter den erneuerbaren Energien

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Situation weltweit

Weltweit liegt der Deckungsanteil der erneuerbaren Energien am Primärenenergieverbrauch bei rund 13,5 % und bei 22,8 % der Stromerzeugung. Doch auch global sind weitere Zuwächse in allen Bereichen der Nutzung erneuerbarer Energien absehbar. Spezifische Marktanreizprogramme in verschiedenen EU-Ländern

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Technische Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien

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Sonnenenergie

Bei der Umwandlung der Sonnenenergie unterscheidet man grundsätzlich zwischen der Stromerzeugung

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Fotovoltaik

Die direkte Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie beruht auf dem fotoelektrischen Effekt. Einige Materialien (z. B. dotierte Halbleitermaterialien) setzen Elektronen frei, wenn sie mit Licht bestrahlt werden. In Solarzellen wird dieser (fotovoltaische) Effekt zur Stromerzeugung genutzt. Als Ausgangsmaterial hat sich insbesondere Silicium (Si)

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Nutzung von Solarzellen

Solarzellen werden bereits seit einigen Jahrzehnten für die Energieversorgung von Weltraumsatelliten kommerziell genutzt. Außerdem kommen sie v. a. in netzfernen Regionen zur dezentralen Stromerzeugung zum Einsatz oder dort, wo sich ein Anschluss an das Netz nicht lohnt (z. B. in Berghütten, Wetter- und Luftmessstationen, an Autobahnen, Parkscheinautomaten). In Deutschland werden Fotovoltaikanlagen aber vorrangig an das öffentliche Netz angeschlossen. Dies

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Nutzung

Im Gegensatz zu Solarzellen können Solarkraftwerke nur die direkte Sonneneinstrahlung nutzen. Ihr Einsatzbereich ist daher auf den Sonnengürtel der Erde (im Allgemeinen bezeichnet man damit die Länder zwischen dem 30. Breitengrad nördlicher und dem 30. Breitengrad

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Weitere Entwicklungen

Im Bereich der Solarkraftwerke gibt es darüber hinaus eine Vielzahl von Entwicklungslinien. So

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Sonnenkollektoren

Kollektoren werden heute v. a. als Flach- und Vakuumkollektoren ausgeführt. Sie dienen im Wesentlichen zur Wärmebereitstellung im Niedertemperaturbereich (< 100 °C) einzelner Gebäude. Dabei decken sie im Allgemeinen nur den Grundlastbedarf ab und werden zu

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Windenergie

Die Nutzung der Windenergie hat eine lange Tradition und bereits einen hohen technischen

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Nutzung

Die ersten Anlagen oberhalb 5-MW-Kategorie sind heute bereits in Betrieb. Für die Aufstellung an Land dürfte mit diesem Maschinentyp bei Turmhöhen von mehr als 120 m gegebenenfalls eine natürliche Grenze erreicht sein,

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Situation in Deutschland

Seit 1990 ist die installierte windtechnische Leistung in Deutschland von 62 MW über 6 100 MW Ende 2000 auf rd.

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Wasserkraftwerke

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Nutzung

Die Sonneneinstrahlung hält auf der Erde einen Wasserkreislauf in Gang. Wasser verdunstet und fällt als Regen wieder auf die Erdoberfläche zurück. Aufgrund der relativen Höhenunterschiede

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Situation in Deutschland

Das technische Potenzial der Wasserkraftnutzung ist in Deutschland bereits zu mehr

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Speicherkraftwerke

Neben den Laufwasserkraftwerken können zusätzlich auch Speicherwasserkraftwerke (mit natürlichem Zulauf) zur Stromerzeugung beitragen.

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Wellen- und Gezeitenenergie, Meereswärme

Die Nutzbarkeit von Wellen- und Gezeitenenergie zur Energiebereitstellung ist stark von den örtlichen

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Biogene Energieträger

Biogene Energieträger fallen in vielfältiger Form als Reststoffe (in der Forst-

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Feste Energieträger

Feste biogene Energieträger, z. B. Reststoffe aus der Forstwirtschaft (Waldrestholz) und aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung (Stroh), Resthölzer aus

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Biomüll

Organische Hausmüllfraktionen können durch anaerobe Zersetzungsprozesse (Fermentation) in den gasförmigen Zustand überführt werden (methanhaltiges Biogas). Im Vergleich zur Kompostierung, bei der ausschließlich Niedertemperaturwärme energetisch genutzt werden kann,

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Situation in Deutschland

In Deutschland waren Ende 2014 über 210 Holzheizkraftwerke, knapp 9 200 Biogasanlagen

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Biokraftstoffe

Letztlich können aus biogenen Energieträgern auch Kraftstoffe gewonnen werden. Dies betrifft den klassischen Biodiesel (Rapsmethylester) ebenso wie auf der Basis von Vergärungsprozessen (zum Beispiel

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Erdwärme (Geothermie)

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Erdwärmevorkommen

Im Erdinneren sind die Temperaturen deutlich höher als an der Erdoberfläche. Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, umso

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Nutzung

Neben der Erschließung von Erdwärmevorkommen natürlichen Ursprungs versucht man heute auch künstliche Hohlkörper im Erdinnern zu schaffen. Beim Hot-dry-Rock-Verfahren (auch unter

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Situation in Deutschland

Auch die erste Strom aus Erdwärme produzierende Anlage Deutschlands, die von 2003 bis 2010 in Neustadt-Glewe (Mecklenburg-Vorpommern) mit einer elektrischen Leistung von 230

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Umweltwärme

Die Erdoberfläche wird durch die Sonneneinstrahlung auf einer bestimmten Temperatur gehalten. Diese Wärmeenergie in Luft, Erdboden, Fluss- und Grundwasser kann über Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung

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Charakteristik des erneuerbaren Energieangebotes

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Energieflussdichte und Flächenbedarf

Die Energieflussdichte der erneuerbaren Energien, das heißt die Energiebereitstellungsmöglichkeit bezogen auf die genutzte Fläche, ist meist geringer

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Verfügbarkeit und Versorgungssicherheit

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Zeitliche Schwankungen

Bei der Betrachtung der Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien ist zwischen den Energieformen zu unterscheiden, die aufgrund der meteorologischen Gegebenheiten ein zeitlich deutlichen

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Speicherung

Die Versorgungssicherheit der ein wechselndes Energieangebot aufweisenden Stromerzeugungsoptionen kann durch die Installation von Speichersystemen oder die Kombination mit anderen Stromerzeugungseinrichtungen (z. B. Dieselgeneratoren) deutlich erhöht werden. Während Speichersysteme für Strom heute einen

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Umweltauswirkungen

Die erneuerbaren Energien können im Vergleich zu den konventionellen Methoden der Strom- und Wärmebereitstellung als vergleichsweise umweltverträglich eingestuft werden. Die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien ermöglicht eine Verringerung der Umweltbelastung sowohl auf globaler Ebene (zum

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Technische Potenziale zur Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland

Die technischen Potenziale beschreiben die Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien, die in Deutschland gegeben sind, wenn alle verfügbaren, das heißt »geeigneten«, Flächen für die Energiebereitstellung herangezogen werden. Sie stellen

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Wirtschaftlichkeit der Nutzung erneuerbarer Energien

Obwohl der mögliche Beitrag der erneuerbaren Energien zur Minderung der CO

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Situation heute

Im Bereich der Stromerzeugung sind bereits heute die Nutzung von Wind, Wasser und Biomasse wirtschaftlich. Bei der Wasserkraft gilt dies

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Zukünftige Entwicklung

Trotz der bereits in der Vergangenheit erreichten Kostensenkungen (bei der Windenergie haben sich die spezifischen Investitionserfordernisse

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Zukünftige Bedeutung der erneuerbaren Energien

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Steigender Energieverbrauch und seine Folgen

Seit Beginn der Industrialisierung wächst der Energieverbrauch stetig an, und zwar deutlich rascher als die Anzahl der Menschen. Wenngleich in einigen Ländern (zum Beispiel Deutschland) Primärenergieverbrauch und Bevölkerungs- beziehungsweise Wirtschaftsentwicklung voneinander entkoppelt werden konnten, gilt dies im Weltmaßstab nicht. Während die Weltbevölkerung von 1870 bis heute um etwa das Fünffache auf 7,3 Milliarden Menschen stieg, erhöhte sich der Energieverbrauch und damit vor allem

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Perspektiven

Grundsätzlich gilt in technischer sowie in ökonomischer Hinsicht: Die forcierte Erhöhung der Umwandlungswirkungsgrade auf der Nachfrage- und Angebotsseite sowie die Verringerung des Nutzenergiebedarfs bei der Bereitstellung von Energiedienstleistungen (z. B. durch Wärmedämmung) schafft für die erneuerbaren Energien den erforderlichen Handlungsspielraum und reduziert damit

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Literatur

Bausteine der Energiewende, hg. v. O. Kühne, F. Weber (2018)
V. Quaschning: 
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Quellenangabe
Brockhaus, Erneuerbare Energien. http://brockhaus.at/ecs/enzy/article/erneuerbare-energien