Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien - seit Jahrhunderten im Einsatz

Wasserkraft
Wasserkraft wird von den Menschen seit vielen Jahrhunderten genutzt. So wurden die Mühlsteine der an Flußläufen gelegenen Mühlen zur Herstellung von Mehl mit Wasserkraft angetrieben. Auch der Antrieb der Hammerwerke in Schmieden erfolgte durch Wasserkraft. Außerdem wurde mit Wasserschöpfrädern den Flüssen Wasser zur Feldbewässerung entnommen. Bekannt sind die historischen Wasserschöpfräder an der Regnitz bei Möhrendorf in Mittelfranken. Wasserkraft wird in Gezeitenkraftwerken (z. B. Saint-Malo in Frankreich), die die Wasserstandsunterschiede bei Ebbe und Flut und in Form von Stauseen und Talsperren zur Stromerzeugung eingesetzt.

Technische Daten einer Windkraftanlage

Island
In einer besonders glücklichen Lage ist die Insel Island. Durch seine außergewöhnliche Geologie kann dieses Land seinen gesamten Strombedarf aus erneuerbaren Energien decken. Dies geschieht zu 80 % aus Wasserkraft und zu 20 % aus Geothermie. Man denke an die weltberühmten Geysire.
Sonnenenergie

Bei der Sonnenenergie unterscheidet man zwei Arten der Energiegewinnung. Zum einen wird das Sonnenlicht, das an Kollektoren, die es in verschiedenen Ausführungen gibt, absorbiert wird, zur Warmwassererzeugung zur Raumheizung verwendet. Zum anderen wird das einfallende Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt. Bei der Umwandlung in elektrischen Strom, der sogenannten Photovoltaik, wird die Sonnenenergie an mono- oder polykristallinen Solarzellen aus Silizium in Gleichstrom umgesetzt.

Monokristalline Solarzellen sind dünne Scheiben, die aus einem monlithischen Siliziumeinkristall geschnitten werden. Polykristalline Solarzellen sind ebenfalls dünne Scheiben, die jedoch aus einem Block von unterkühlter Siliziumschmelze geschnitten werden und aus vielen kleinen Kristallen bestehen. Polykristalline Zellen lassen sich preiswerter herstellen als monokristalline Zellen. Sie weisen einen Wirkungsgrad von ca. 14 % auf, die teueren monkristallinen Zellen von ca. 16 %.

Nachführbare Fotovoltaikanlage

Fotosynthese bildet Biomasse

Biomasse und Fotosynthese

Bei einer Anlage zur Erzeugung von Biogas wird das organische Restmaterial (z.B. Gülle aus der Tierhaltung) in ein Reaktionsgefäß, den Fermenter, gegeben. Dort entsteht gegebenenfalls unter Zusatzheizung bei ständiger Durchmischung des Gärgutes durch anaerobe Zersetzung mit Hilfe von Bakterien bei ca. 35 °C Biogas mit einem hohen Methangehalt, Kohlendioxid und Faulschlamm. Das Biogas treibt, eventuell nach einer notwendigen Reinigungsstufe einen Motor an, der wiederum einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die anfallende Abwärme kann zur Beheizung des Fermenters und zur Raumheizung genutzt werden. Der entstandenen Faulschlammm wird wiederum als Dünger eingesetzt.

Nachgärer und Fermenter einer Biogasanlage

Diese Art der Energieerzeugung aus Biomasse bietet neben der Kohlendioxid-Neutralität weitere Vorteile. Die bei der Massentierhaltung anfallende Gülle muss nicht mehr auf landwirtschaftlich genutzte Flächen ausgebracht werden. Diese Ausbringung ist außerdem nicht das ganze Jahr über gestattet, was eine aufwändige Lagerhaltung erfordert. Bei starken Regenfällen kommt es durch immer wieder zum Eintrag von Stickstoff und Phosphor in umliegende Oberflächengewässer, was zur Gefahr der Eutrophierung führt. So wird die Selbstreinigungskraft der Gewässer gefährdet. Der Faulschlamm aus dem Fermenter ist gegenüber der Gülle ein hochwertiger Dünger. Durch die Verringerung des Kohlenstoffgehaltes entsteht ein günstiges Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff. Da der Faulschlamm dünnflüssiger als Gülle ist, dringt er besser in den Untergrund ein und verhindert gasförmige Stickstoffverluste. Außerdem vermindert er die Geruchsbelästigung.

Energiepflanzen und Nahrungspflanzen - Ein Konflikt?

Aus andern Pflanzen wie der Zuckerrübe kann Bioethanol gewonnen werden. Dies wird in Brasilien mit dem Zuckerrohr in großem Maßstab betrieben und ist ein Exportschlager für das Land. Jedoch besitzt ein Liter Etanol nur 60% der Energiemenge gegenüber einem Liter  Benzin.

Rapsfeld in Lettland

In Deutschland gilt seit dem Jahresbeginn 2007 das Biokraftstoffquotengesetz. Es schreibt vor, dass den mineralischen Kraftstoffen Mindestmengen an Biokraftstoff zu zumischen ist. Für Benzin beträgt diese Beimischung 2007 1,2 Prozent. Sie soll in Schritten von 0,8 Prozent jährlich auf bis zu 3,6 Prozent im Jahr 2010 steigen. Bei Dieselkraftstoff beträgt die Quote 4,4 Prozent in 2007. Dies bedeutetet einen Bedarf von 1,7 Mio. Tonnen jährlich. Gleichzeitig sinken die Steuerbegünstigungen für Biokraftstoffe bis sie 2012 ganz entfallen.

Energiepflanzen können im Gegensatz zu Nahrungsmittelpflanzen auch auf bereits stillgelegten landwirtschaftlichen Flächen angebaut werden. Das Argument, dass Energiepflanzen andere landwirtschaftliche Produkte verdrängen würden, ist also so nicht zutreffend. Der Rückgang der Produktion von z. B. Braugerste liegt daran, dass die Landwirte in der Vergangenheit keine kosten deckenden Erlöse für ihre Produkte erzielen konnten. Die Kehrseite der Medaille liegt darin, dass durch den Preisanstieg für Getreide zumindest ein Hersteller von Biosprit die Produktion einstellen musste. Die Betreiber der Anlage beklagen sich, dass sie gestiegenen Rohstoffpreise nicht an die Verbraucher weitergeben können, da die außereuropäische Konkurrenz wesentlich preiswerter produzieren könne.

2010 sind die Preise für Grundnahrungsmittel wie Weizen weltweit weiterhin gestiegen. Der Preisanstieg ist auch ein Grund für die politischen Unruhen Anfang 2011 in einigen südlichen Ländern.

Die Herstellung von Biosprit aus Mais ist strittig. In Mexico protestiert die Bevölkerung gegen steigende Grundnahrungsmittelpreise wie Mais.

Ab 2011 wird in Deutschland der neue Sprit E10 an den Tankstellen angeboten, der preiswerter verkauft wird als das reine Superbenzin.  Dieser Treibstoff enthält 10% Bioethanol.

Bis 2020 soll jeder fünfte Liter Treibstoff aus Biokraftstoffen bestehen. Ziel ist es auch aus Pflanzenabfällen oder aus Stroh eine hohe Menge Energie aus der Zellulose zu gewinnen. Gelingt dies, wird die Treibstoffversorgung dezentralisiert und das ein Gewinn für die ländliche Bevölkerung.