Regenerative Energien

  Inhaltsverzeichnis  

  Abbildungsverzeichnis  IV

1  Einleitung  1

2  Grundlagen  2

2.1  Begriff und Definition regenerativer Energien  2

2.2  Darstellung von Energieproblematiken  2

3  Technologie und Potentiale regenerativer Energiebereitstellung  4

3.1  Solarenergie  4

3.1.1  Solarthermie  4

3.1.2  Photovoltaik  5

3.1.3  Biogene Energie  6

3.1.4  Windenergie  10

3.2  Wasserkraftenergie  11

3.3  Geothermie  14

4  Ökonomische Aspekte regenerativer Energien  17

4.1  Möglichkeiten und Grenzen regenerativer Energien  17

4.2  Förderung regenerativer Energien  18

4.2.1  Das Erneuerbare-Energien Gesetz (EEG)  18

4.2.2  Marktanreizprogramm  19

4.2.3  Weitere Fördermaßnahmen  19

4.3  Nutzungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft  20

5  Zusammenfassung  21

Anhang V   

  Literaturverzeichnis  VII

  Regenerative Energien - III -  

  Abkürzungsverzeichnis  

  Abb. Abbildung  

  AG Aktiengesllschaft  

  AME Altfettmethylester  

  Aufl. Auflage  

  Bd. Band  

  BDW Bund Deutscher Wasserwerke  

  BHKW Blockheizkraftwerk  

  bzw. beziehungsweise  

  CO Kohlenmonoxid  

  CO 2 Kohlendioxid  

  d.h. das heißt  

  EEG Erneuerbare Energien Gesetz  

  EU Europäische Union  

  et al. et alii  

  etc. et cetera  

  f. folgende  

  ff. fortfolgende  

  H. Heft  

  H 2 Wasserstoff  

  H 2 O Wasser  

  HDR Hot-Dry-Rock  

  Hrsg. Herausgeber  

  KWh(/a) Kilowattstunden (pro Jahr)  

  MJ/kg Mega Joule pro Kilogramm  

  Nr. Nummer  

  o.g. oben gena nnte  

  o.V. ohne Verfasser  

  o.D. ohne Datum  

  o.O. ohne Ort  

  O 2 Sauerstoff  

  PME Pflanzenmethylester  

  PJ/(a) Peta Joule (pro Jahr)  

  PWh/(a) Petawattstunden (pro Jahr)  

  RME Rapsmethylester  

  S. Seite  

  SME Sojaölmethylester  

  SOx Schwefeloxid  

  TWh/(a) Terawattstunden (pro Jahr)  

  u. und  

  u.a. unter anderem  

  USA United States of America  

  usw. und so weiter  

  u.v.m. und vieles mehr  

  Vgl. vergleiche  

  Vol Volume  

  W/m 2  

  Watt pro qm  

  z.B. zum Beispiel  

  zgl. zugleich  

  Abbildungsverzeichnis  

  Abbildung 1: Stromerzeugung und verbrauch in Deutschland  3

  Abbildung 2: Einteilung von Biomasse  6

  Abbildung 3: Zusammensetzung des Biogases  8

  Abbildung 4: Prinzipdarstellung am Beispiel der Oxidkeramischen Brennstoffzelle  9

  Abbildungen 5 und 6: Schema der HDR-Methode und einer Geothermieanlage  16

  Abbildung 7: Entwicklung der realisierbaren regenerativen Stromerzeugung  17

  Abbildung 8: Energieszenario unter Berücksichtigung der Kyoto-Ziele  18

1 Einleitung - 1 -

1Einleitung

„Selbst eine ganze Gesellschaft, eine Nation, ja alle gleichzeitigen Gesellschaften zusammengenommen, sind nicht Eigentümer der Erde. Sie sind nur ihre Besitzer, ihre Nutznießer, und haben sie als boni patres familias den nachfolgenden Generationen verbessert zu hinterlassen.“ Karl Marx aus: Das Kapital In der heutigen schnellebigen Zeit wird schnell vergessen, was wir Kindern und nachfolgenden Generationen zurücklassen. Klimawandel, Umweltkatastrophen, Waldsterben, Ressourcenverknappung, Artensterben sind nur einige Begriffe die immer wieder auftauchen um Umweltprobleme zu verdeutlichen. Doch die Ursachen liege n beim Menschen. Bestimmte Dinge sind nicht umkehrbar und das sollte für das eigene Handeln bedacht werden. Hier tritt das Nachhaltigkeitsprinzip in Kraft. Es dürfen nicht mehr Rohstoffe der Natur entnommen werden und nicht mehr Stoffe der Natur zugefügt werden als das Ökosystem Natur dies verkraften kann. Die Generationengerechtigkeit soll somit erfüllt bleiben 1 .

Energie ist das, was der Mensch jeden Tag benötigt. Ohne sie würde auf der Welt fast alles stillstehen. Derzeitig wird Energie zumeist aus nicht nachhaltigen Rohstoffen gewonnen. In den vergangenen Jahren ist immer wieder der Begriff Regenerative Energie aufgetaucht. Es handelt sich hierbei um Energien aus erneuerbaren Quellen. Solche Energien sind nicht neu, sondern werden schon seit mehr eren Jahrhunderten in Form von Windmühlen z.B. genutzt. Die folgende Arbeit beschäftigt sich mit dieser Thematik.

Diese Arbeit gibt einen Überblick über regenerative Energien und deren praktische Nutzung. Die Betrachtungen dieser Arbeit beschränken sich vorwiegend auf die wichtigsten Energiequellen, die derzeitig nutzbar sind. In Kapitel 2 wird eine gemeinsame Wissensgrundlage hergestellt, wobei der Begriff regenerative Energie erläutert wird. Es erfolgt dabei auch eine systematische Einordnung und Abgrenzung des Begriffes, sowie eine Klassifizierung. Im darauffolgenden Kapitel werden die Nutzungsmöglichkeiten einiger ausgewählter Formen aufgezeigt. Dabei wird auch auf die möglichen Potentiale sowie Vor- und Nachteile eingegangen. Im Abschnitt 4 wird dargelegt, welche ökonomischen Aspekte bestehen und welche Förderungen derzeitig in Deutschland zur Zielerreichung der Nachhaltigkeit beitragen. Dabei wird auch auf das Potential der Nutzung in der Landwirtschaft eingegangen.

2 Grundlagen

2 Grundlagen

2.1 Begriff und Definition regenerativer Energien

Regenerativ stammt aus dem Englischen und bedeutet erneuerbar. Regenerative Energie bezeichnet die Bereitstellung von Energie aus nachhaltigen Quellen, die entweder nachwachsen/sich selbst erneuern oder unerschöpflich sind. Regenerativ ist in diesem Zusammenhang nicht ganz korrekt, da Energie nicht erneuert wird - nur umgewandelt, hat sich aber im allgemeinen Sprachgebrauch eingebürgert. Regenerative Energie kann von der fossilen und der nuklearen (atomaren) abgegrenzt werden.

Die fossilen Energieträger sind feste, flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen, die aus Überresten von Lebensformen, die in vorgeschichtlicher Zeit existiert haben, entstanden sind. Zu den fossilen Energieträgern zählen Kohle, Erdöl und Erdgas. Werden diese Brennstoffe verfeuert, sind sie unwiederbringlich verloren. Sie sind endlich. Nukleare Energie wird aus der Kernspaltung oder -fusion gewonnen, bei der die Kerne von Atomen entweder gespalten werden oder zu einem größeren zusammenschmelzen. Beim Erzeugen nuklearer Energie entsteht Radioaktivität. Radioaktivität ist etwas Natürliches und kommt überall vor. Die zu hohe Konzentration ist jedoch das Schädliche bei diesem Verfahren der Energiegewinnung. Dies sind nur wenige Probleme, die bei der Nutzung dieser Energiequellen auftreten. Deshalb sollen im folgenden Subkapitel einige Problematiken dargestellt werden.

2.2 Darstellung von Energieproblematiken

Eines der größten Probleme die bei der Nutzung von fossilen Energieträgern besteht, ist die Endlichkeit. Jahrelang waren die fossilen Brennstoffe, hauptsächlich Kohle, später Öl und Gas unsere Hauptenergielieferanten, ohne daß sich jemand über das Versiegen dieser Energiequellen Gedanken machte. Erst die Ölkrisen in den 70er Jahren, Kriege um Öl sowie Verschmutzung von Meeren, Luft und Trinkwasser führten dazu, daß man sich über eine Weiterführung der bisherigen Energiepolitik Gedanken machte. Bekannt ist aber auch, daß die heutigen Erdölreserven bei gleichbleibenden Verbrauch noch ca. 45, die von Ergas noch 65, von Kohle noch 165 und von Uran noch 37 Jahre ausreichen 2 .

Öl ist nicht nur wertvoll für die Energienutzung, es gewinnt auch immer mehr an Bedeutung als Chemierohstoff und wird somit auch für die kommenden Generationen fast unverzichtbar. Ein weiteres Problem sowohl bei nuklearer als auch bei fossiler Energieproduktion ist die Umweltverschmutzung. Sieht man von der Sicherheitsproblematik von Kernkraftwerken, z.B. Tschernobyl, ab, bleibt immer noch die

2 Vgl. Gründiger (2002), S. 60.

2 Grundlagen

Entsorgung radioaktiver Brennstäbe. Diese werden derzeitig unter Tage eingelagert. Hochradioaktiver Abfall bleibt viele tausend Jahre aktiv, daher sind die Anforderungen an ein Endlager entsprechend hoch. Die tatsächliche Stabilität solcher Endlager für den notwendigen jahrhundertelangen Einschluß ist allerdings umstritten.

Ein weiteres Problem ist der stetig steigende Energiekonsum, der die derzeit bestehende Lage noch verschlechtert. Das Problem wird gerade bei den Entwicklungsländern eine entscheidende Ro lle spielen, da hier die größten Bevölkerungszunahmen zu verzeichnen sind. Aber auch steigende Lebenserwartung und steigende Ansprüche an Lebensqualität wird eher zu einer Zunahme denn Abnahme sowohl in den Entwicklungsländern als auch bei den Industrienationen führen. Zur Deckung des Energiebedarfs müßten auch in den instabileren Staaten Kernkraftwerke errichtet werden. Sabotageakte, Kriegshandlungen oder Unterschätzung der Gefahren sowie der mögliche Einsatz zu Kriegszwecken läßt das schon vorhandene Risiko um ein vielfaches steigen 3 .

Abbildung 1: Stromerzeugung und –verbrauch in Deutschland 4

Bei fossilen Energieträgern besteht das Problem der Umweltverschmutzung aus den stetig steigenden Emissionen von Kohlendioxid (CO 2 ), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (SO X ). Dies sind klimarelevante Gase, die als Auslöser für den „anthropogenen Treibhauseffekt“ gelten, da sie innerhalb kurzer Zeit aus stabilen Senken freigesetzt werden. Folge ist ein Klimawandel mit einer Vergrößerung des Ozonlochs, verheerenden Katastrophen und einem Abschmelzen der Pole und Gletscher, was wiederum zu einem Anstieg des Meeresspiegels führt. Halb Deutschland würde dann unter dem Meer verschwinden 5 .

Die skizzierten Tatsachen und Entwicklungen zeigen die Notwendigkeit auf Energieformen zu nutzen, die zwei Eigenschaften zugleich erfüllen: umweltschonend und unerschöpflich. Dies leisten bisher nur regenerative Energien. Die Technologie und die Potentiale, die daraus erwachsen, werden nachfolgend jeweils mit einigen Vor- und Nachteilen dargestellt.

3 Vgl. Quaschning (2000), S. 16 und Gründinger (2002), S. 16.

4 Quaschning (2000), S. 4.

5 Vgl. Williams (2002), S. 13.