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Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien sind laut Umweltbundesamt Wind- und Sonnenenergie, Biomasse, Geothermie und Wasserkraft. Sie können einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Außerdem tragen sie zur Versorgungssicherheit und zur Vermeidung von Konflikten um Rohstoffe bei. Das Grundprinzip von Erneuerbaren Energien besteht laut Umweltbundesamt darin, dass zum einen natürliche Prozesse genutzt und zum anderen auch aus nachwachsenden Rohstoffen Strom, Wärme und Kraftstoffe erzeugt werden.

Windenergie an Land und auf See

Wind ist unbegrenzt verfügbar. Mit Windenergieanlagen formt der Rotor der Anlage die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Rotationsenergie um. Ein Generator wandelt diese in elektrische Energie um. Entscheidend für einen hohen Stromertrag sind hohe mittlere Windgeschwindigkeiten und die Größe der Rotorfläche. Je höher die Anlage und je länger die Rotorblätter, desto besser kann die Windenergie genutzt werden. Wind auf See weht stärker und stetiger als an Land. Die Energieausbeute auf See ist höher.
(Quelle Umweltbundesamt)

Photovoltaik und Solarthermie

Photovoltaik nutzt Sonnenenergie. Die Sonnenstrahlen werden in elektrische Energie umgewandelt. Photovoltaik wurde stetig ausgebaut und leistet einen Beitrag zur Stromversorgung.
Bei der Solarthermie wird das Sonnenlicht in Wärme umgewandelt, wenn es auf eine Oberfläche trifft. Je mehr Strahlung die Fläche aufnehmen kann, desto größer ist die Wirkung. Kollektoren sammeln die Sonnenwärme ein und leiten sie über einen Wärmekreislauf in einen Wärmespeicher. So steht die Wärme für den Warmwasserbedarf und Heizwärmebedarf bereit.

Wasserkraft

Das Grundprinzip bei der Nutzung der Wasserkraft ist die Umwandlung der Bewegungsenergie (Strömung) und der potenziellen Energie, (die Höhendifferenz an Aufstauungen) in nutzbare Energie. Dazu werden Turbinen eingesetzt. Prinzipiell wird zwischen Laufwasserkraftwerken und Speicherkraftwerken unterschieden. Das Laufwasserkraftwerk nutzt die natürliche Strömung von Flüssen und Bächen. Um die potenziell nutzbare Energie zu erhöhen, findet meist eine Aufstauung durch ein Wehr statt. Demgegenüber nutzen Speicherkraftwerke Wasser aus einem Stausee zur Stromerzeugung.

Energieträger Wasserstoff

Wasserstoff ist Teil des Wassers und organischer Verbindungen. Wasserstoff wird wichtig für die Energieversorgung. Er wird als Endenergieträger benötigt, in der Stahlindustrie, oder als Sekundärenergieträger, um Kohlenwasserstoffe für Flugzeuge herzustellen. Die Herstellung verursacht Treibhausgasemissionen, Schadstoffemissionen sowie Energie- und Ressourcenverbrauch. Nur dort, wo es technisch nicht möglich ist, erneuerbare Energien und erneuerbaren Strom direkt zu nutzen, sollten laut Umweltbundesamt Brennstoffe, also auch Wasserstoff zum Einsatz kommen.

Geothermie

Geothermie ist in der Erdkruste gespeicherte Wärmeenergie und ihre ingenieurtechnische Nutzung. Sie kann zum Heizen, Kühlen und Stromerzeugen eingesetzt werden. Als oberflächennahe Geothermie gilt Erdwärme aus bis zu 400 Metern Tiefe. Wärme von dort muss auf ein nutzbares Temperaturniveau angehoben werden. Um Gebäude so heizen zu können, sind daher Wärmepumpen erforderlich. Mit Erdwärme aus Tiefengeothermie und Bohrlöchern von bis zu 5 Kilometern werden ganze Stadtviertel mit Heizwärme versorgt. Ist die Temperatur hoch genug, kann mit einem Geothermiekraftwerk auch Strom erzeugt werden.

Wärmepumpe

Immer öfter wird Umgebungswärme aus Erdreich, Grundwasser, Luft oder Abwärme mit Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen von Gebäuden genutzt. Über 40 Prozent der neuen Wohnhäuser setzen darauf. Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt und mit viel höherer Leistung. Ein Kühlschrank entzieht seinem Kühlraum Wärme und gibt sie bei höherer Temperatur über Blechlamellen an den umgebenden Raum ab. Eine Wärmepumpe entzieht einer Wärmequelle auf niedrigem Temperaturniveau Energie, die sie auf ein höheres Temperaturniveau hebt ("pumpt") und ans Heizsystem eines Gebäudes abgibt.

Bioenergie

Bioenergie umfasst Rohstoffe, Technikpfade und Anwendungsbereiche. Sie kann aus eigens landwirtschaftlich angebauten Pflanzen (Mais, Weizen, Zuckerrübe, Raps, Sonnenblumen, Ölpalmen) aus schnellwachsenden Gehölzen, aus Holz der Forstwirtschaft oder aus biogenen Abfall- und Reststoffen aus Land- und Forstwirtschaft, Haushalten und Industrie gewonnen werden. Sie kann als Biogas oder Biomethan verwendet werden; aber auch flüssig als Pflanzenöl für Heizkraftwerke oder als Biokraftstoff. Oder es gibt sie in fester Form als Scheitholz, Holzhackschnitzel und -pellets oder Strohpellets.

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