Erneuerbare Energien

Wir sind in dem Zeitalter, indem der Anteil am Energie-Gesamtverbrauch zehn Jahren deutlich zugelegt. Hier ein Überblick:

Erneuerbare Energien am Beispiel Deutschlands

Die Gründe für den Umstieg

Es sind nicht nur Umweltgründe, die Deutschland vorantreibt, die Erneuerbaren Energien zu stärken, sondern auch ökonomische: Rund 70% des gesamten deutschen Energiebedarfs muss durch Importe fossiler Energieträger aus dem Ausland importiert werden (Umweltbundesamt, 2020). Dies bedeutet neben einem bedeutenden Kostenfaktor auch eine große Abhängigkeit von anderen Ländern. Deutschland gehört zu den rohstoffarmen Ländern und kann im Wesentlichen lediglich auf den fossilen Energieträger Braunkohle sowie auf Biogas aus Abfall zurückgreifen. Neben Mineralöl, Erdgas, Steinkohle und Uran müssen selbst einige Bio-Brennstoffe wie Palmöl und Bioethanol importiert werden.

Daher ist die deutsche Bundesregierung bestrebt, die Abhängigkeit durch Importe in der Energieversorgung zu verringern. Durch den Ausstieg aus der Steinkohleförderung im Jahre 2018 muss Deutschland nun auch diesen Rohstoff genau wie Uran und Mineralöl zu 100% einführen, bei Erdgas sind es 96,2%. Lediglich bei Braunkohle besteht ein Überschuss von 2,1% für den Export (Umweltbundesamt, 2018).

Biomasse

Biomasse eignet sich neben der Stromerzeugung auch zur Wärmeerzeugung und liefert außerdem sowohl flüssige als auch feste Kraftstoffe.

Forschung

Für den Ausbau erneuerbarer Energien ist die Forschung essenziell. So kommen wir weg von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen

Geothermie

Geothermie nutzt Wärme als Energiequelle. Diese Wärme wird in der Erdkruste durch ständige geologische Prozesse erzeugt.

Sonnenenergie

Sonnenenergie lässt wie folgt als Energielieferant nutzen: Fotovoltaik = Stromerzeugung und Sonnenkollektor = Wärmeerzeugung.

Wasserkraft

Im Wesentlichen gibt es zwei Arten von Wasserkraft, die genutzt werden können: Meeresenergie und Fließbewegung von Wasser.

Windenergie

In der Stromversorgung nimmt die Windenergie mit einem Anteil von >18 % den Spitzenplatz unter den nachhaltigen Energien ein.

Was sind Erneuerbare Energien?

Als Erneuerbare Energien werden Energiequellen definiert, die uns theoretisch unerschöpflich zur Verfügung stehen, wie zum Beispiel Sonne, Wind und Wasser. Daneben gibt es noch spezielle Energieträger, mit denen sich Bioenergie erzeugen lässt, wie zum Beispiel Biogas, Bioethanol, Pflanzenöl, Biodiesel und Holz. Biogas kann beispielsweise aus Hausmüll gewonnen werden. Man fasst diese Energieträger unter dem Begriff Biomasse zusammen.

Dagegen wird als Fossile Energie diejenige bezeichnet, die aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen stammt, die in prähistorischer Zeit aus pflanzlichen und tierischen Resten entstanden sind. Zu diesen Produkten gehören neben den Kohlen (Braunkohle, Steinkohle) Erdöl, Erdgas und Torf. Während Erdgas zu den sauberen, emissionsarmen Energieträgern gezählt wird, sind die restlichen fossilen Energieträger sehr umweltbelastend.

Eine Sonderform der Energieträger stellt die Kernenergie dar. Während sie im Moment der Energieerzeugung relativ umweltfreundlich ist, mit sehr geringen Treibhausgasemissionen und keinen CO2- oder Staubemissionen, ist sie dennoch als bedenklich für die Umwelt einzustufen: Im Moment der Entsorgung abgebrannter Brennstäbe und Kernkraftwerke am Ende ihrer Lebensdauer fallen große Mengen hochgiftiger, radioaktiver Abfälle an, die an speziellen Orten zwischen- und endgelagert werden müssen und ein großes Risiko für Mensch und Umwelt darstellen.

Daher gelten die Bestreben in großen Teilen der Bevölkerung und der Behörden heute dem Ausbau der umweltfreundlichen, Erneuerbaren Energien, mit dem Ziel, Emissionen aus CO2, Schwefel und umweltbelastenden Feinstäuben Schritt für Schritt zu reduzieren und dem Treibhauseffekt entgegenzuwirken.

Ziele der Energiewende

Die Ziele der deutschen Bundesregierung für die Energiewende im Sektor Verkehr gründen sich auf drei Konzepten. Erstens die Senkung des Energieverbrauchs der Fahrzeuge um 10% bis 2020 und um 40% bis 2050 (Basis: das Jahr 2005). Zweitens die Steigerung des Anteils der Hybrid- und Elektrofahrzeuge, bis 2030 sollen sieben bis zehn Millionen Elektroautos zugelassen sein. Drittens die Einführung des Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzellen und Ausbau der Infrastruktur. Dafür werden in den nächsten Jahren 511 Milliarden Euro zur Verfügung gestellt.

Senkung des Energieverbrauchs der Fahrzeuge um 10%

Steigerung des Anteils der Hybrid- und Elektrofahrzeuge (7 - 10 Mio.)

Einführung des Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzellen

Mittelfristig definiert der aktuelle Nationale Energie- und Klimaplan vom 10. Juni 2020 für das Jahr 2030 folgende Etappenziele. Erstens der Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch von 30%. Zweitens die Verringerung des Primärenergieverbrauchs um 30% (Referenz: das Jahr 2008). Drittens die Verminderung der Treibhausgase um mindestens 55% (Referenz: das Jahr 1990).

Steigerung des Anteil der Erneuerbaren Energien auf 30 % / Bruttoendenergieverb.

Verringerung des Primärenergieverbrauchs um 30%

Verminderung der Treibhausgase um mindestens 55%

Das hochgesteckte Ziel der Bundesregierung für das Jahr 2050 lautet, 60% des Gesamtenergieverbrauchs aus Erneuerbaren Energien zu decken. Beleuchten wir die Hintergründe:

Laut Erhebungen der Weltbank aus dem Jahre 2015 beträgt der Primär-Energiebedarf pro Person und Jahr in Deutschland 3818 kg Öl-Äquivalent. Dies umgerechnet in kWh ergibt etwa 122 kWh pro Person und Jahr. Einmal vorausgesetzt, dass sich im Verkehr der Anteil der Elektroautos und im Heizungssektor der Anteil der Wärmepumpen nennenswert erhöhen, könnten wir vielleicht diesen Verbrauch auf 100 kWh senken. Auch wenn das Elektroauto sicherlich noch nicht das optimale Verkehrsmittel aus ökologischer Sicht ist (der Strom muss teilweise durch fossile Energien erzeugt werden), so ist es dennoch im Moment das realistischste Konzept. Der Verbrauch liegt etwa bei 25% eines Benzinmotors.

Ist die Wärmepumpe die bessere Alternative für Autos?

Äquivalent gilt für eine Wärmepumpe, dass sie zwar Strom für den Betrieb verbraucht, aber mit 1 kW Strom kann sie, je nach Modell, Region und Energieart, mehrere kW Wärme aus erneuerbaren Energien wie Sonne, Wasser, Erd- oder Luftwärme erzeugen. Leider ist der aktuelle Anteil an Elektroautos bei Neuzulassungen mit 3,4 % und bei Wärmepumpen mit 9,6 % immer noch viel zu niedrig. Außerdem gibt es einen weiteren Aspekt, den wir in der Energiebilanz berücksichtigen müssen: den Rebound Effekt.

Achtung Rebound Effekt! – Tatsächliche Effizienzgewinne

Der Rebound Effekt ist der teilweise Verlust an Wirksamkeit beispielsweise von erhöhter Energieeffizienz durch erhöhten Verbrauch. Alternativer Begriff: Bumerang-Effekt (Dr. Rüdiger Paschotta, Energie-Lexikon 2020). Was bedeutet dies in der Praxis? Drei Beispiele sollen das verdeutlichen:

• Die Konstruktion eines spritsparenden Autos kann dazu führen, dass a) der Konsument es öfter benutzt oder b) der Hersteller mehr Technik und Zubehör einbaut, um letzten Endes dem Kunden mehr Komfort bei gleichem Verbrauch zu bieten.

• Die Entwicklung energiesparender Technologien in der Multimedia-Branche (LED-Fernseher statt Röhre-/ Plasma, USB-Sticks mit Musik statt batteriegetriebenem Kassetten Radio) führt bei fallenden Preisen beim Konsumenten zum Kauf von mehreren statt vorher einem Gerät, und durch die Einbindung ins Internet müssen immer neue Rechner-Farmen mit tausenden von Servern konstruiert werden, die wiederum viel Strom verbrauchen.

• Obwohl die Energieeffizienz der Straßenbeleuchtung sich sehr verbessert hat, ist dennoch der Konsum gestiegen, weil unser Anspruch an die Beleuchtung stärker gestiegen ist, als die Wirksamkeit der Leuchtmittel.

Das letzte Beispiel demonstriert, dass sogar ein Umkehr-Effekt möglich ist: es kommt zu einem Backfire Effekt, die Energieeinsparung wird überkompensiert. Ziel eines umweltbewussten Denkens muss daher nicht nur die Entwicklung energiesparender Systeme, sondern auch ein Umdenken in jedem Einzelnen sein. Wie im Bereich der Nachhaltigkeit beim Nutzen von einer Bio Verpackung statt Plastikverpackungen.

Die „42%“ Erneuerbarer Energien genauer erklärt

Auch wenn heutzutage der Anteil Erneuerbarer Energien bereits bei erfreulichen 42% liegt (Umweltbundesamt, 2020), müssen wir zunächst klären, was diese Zahl bedeutet. Es geht nämlich um den Anteil am Gesamt-Stromverbrauch, der nicht gleichzusetzen ist mit dem Gesamt-Energieverbrauch Deutschlands. Dieser setzt sich aus drei Säulen zusammen:

Strom

Wärme

Verkehr

Schließt man die zwei weiteren Energie-Konsumenten in die Berechnung ein, kommt Deutschland zur Zeit noch auf einen Gesamtanteil von lediglich 15% Erneuerbarer Energien (Umweltbundesamt, 2020). Dies ist darauf zurückzuführen, dass in der Wärmeerzeugung noch Erdgas und Erdöl dominieren, während der Verkehr noch zu über 90% vom Mineralöl abhängig ist (BMWI, 2018). Strom macht nur etwa 20% des Pro-Kopf-Verbrauches aus.

Der Energiesektor stagniert seit Jahren

Während der Anteil erneuerbarer Energien beim Strom in den letzten zehn Jahren sprunghaft von 18 % im Jahre 2010 auf 42 % im Jahre 2019 angestiegen ist (Umweltbundesamt, 2020), sind im Energiesektor Wärmeerzeugung und Verkehr in den letzten zehn Jahren keine nennenswerten Fortschritte erzielt worden. Während bei der Wärme ein geringfügiger Anstieg der Erneuerbaren Energien von 13 auf 14,5% zu verzeichnen ist, rollt der Verkehr seit einem vorübergehenden, kurzfristigen Anstieg im Jahre 2007 seither unverändert mit traurigen 5,6% Anteil an Erneuerbaren Energien dahin (Umweltbundesamt, 2020).

Nachhaltigkeit vor Profitstreben und Wachstum