Energieeffizient Sanieren
als Kredit oder Investitionszuschuss erhältlich
(Programmnummer Kredit 151, 152 - Investitionszuschuss 430)
Gefördert wird die energetische Sanierung von Wohngebäuden.
Dabei gilt: je energieeffizienter das Gebäude nach der Sanierung, desto großzügiger die Förderung. Wer vorausschauend denkt, sollte möglichst umfassend sanieren, um künftig bei den Energiekosten und auch CO2 zu sparen.
Gefördert wird:
* der Ersterwerb eines sanierten Gebäudes (auch Eigentumswohnung)
* alle Maßnahmen, die zur Erreichung eines KfW-Effizienzhauses beitragen
(Dämmung, Heizungserneuerung, Fensteraustausch, Lüftungseinbau)
* Einzelmaßnahmen bzw. freie Einzelmaßnahmenkombinationen, die den technischen Mindestanforderungen entsprechen (Dämmung, Heizungserneuerung, Fensteraustausch, Lüftungseinbau)
Voraussetzung:
Es handelt sich um ein Wohngebäude und für das zu sanierende Gebäude wurde vor dem 01.01.1995 der Bauantrag gestellt oder die Bauanzeige erstattet.
Besonderheiten Investitionszuschuss (430)
Wer kann Anträge stellen:
* Eigentümer (Privatpersonen)
o bei Sanierung selbst genutzter oder vermieteter Ein- und Zweifamilienhäuser (maximal 2 Wohneinheiten) bzw. beim Erwerb neu sanierter Ein- und Zweifamilienhäuser
o bei Sanierung von selbst genutzten oder vermieteten Eigentumswohnungen in Wohnungseigentümergemeinschaften bzw. beim Erwerb sanierter Eigentumswohnungen
* Wohnungseigentümergemeinschaften (mit natürlichen Personen als Wohnungseigentümer)
Wo stellen Sie Ihren Antrag?
vor Vorhabensbeginn, direkt bei der KfW
Besonderheiten Kredit (151, 152)
Wer kann Anträge stellen:
* Privatpersonen
* Wohnungsunternehmen und Wohnungsgenossenschaften
* Gemeinden, Kreise, Gemeindeverbände sowie sonstige Körperschaften und Anstalten des öffentlichen Rechts
Wo stellen Sie Ihren Antrag?
vor Vorhabensbeginn, bei einer Hausbank Ihrer Wahl
Finanzierungsanteil
* Basis: 100 % der förderfähigen Kosten
* maximal 75.000 Euro pro Wohneinheit bei Sanierung zum KfW-Effizienzhaus
* maximal 50.000 Euro pro Wohneinheit bei Einzelmaßnahmen oder Einzelmaßnahmenkombinationen
Aktuelle Programmstruktur
Auf Grund der neuen gesetzlichen Regelungen zur Energieeinsparverordnung (EnEV) wurden die Programmbedingungen überarbeitet und die KfW-Förderung angepasst.
Um den Wechsel in den neuen energetischen Anforderungen zu erleichtern, gelten für eine Übergangszeit bis zum 30.12.2009 parallel die "alten" Programmbedingungen auf Basis EnEV2007 fort.
Hinweis: Die Zahl nach dem Begriff KfW-Effizienzhaus (KfW-EH) zeigt auf, welchen maximalen Energiebedarf das Gebäude gegenüber einem Standard-Neubau haben darf. Der zulässige Jahresprimärenergiebedarf (Qp) eines KfW-Effizienzhauses 130 (EnEV2009) beträgt somit 130 % des für dieses Gebäude maximal zulässigen Energiebedarfs nach EnEV2009 (Referenzgebäude).
Programmüberblick
aktuelle Förderung auf Basis EnEV 2009 Antragstellung auf Basis EnEV 2007 Tilgungs-
zuschuss
(151) Zuschuss-
höhe (430)
Antrag-
stellung ab 01.10.2009 möglich bis 30.12.2009 möglich
Pro-
gramm-
nummer 152/430 Einzelmaßnahmen oder Einzelmaßnahmen-
kombinationen Einzelmaßnahmen oder Einzelmaßnahmen-
kombinationen
-
5 %
Pro-
gramm-
nummer 151/430
KfW-EH 130 (EnEV2009)
* Jahresprimär-
energiebedarf Qp 130 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
* Tränsmissions-
wärmeverlust HT' 145 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
KfW-EH 100 (EnEV2007)
* Jahresprimär-
energiebedarf Qp 100 % der Werte der EnEV2007
* Tränsmissions-
wärmeverlust HT' 100 % der Werte der EnEV2007
5 %
10 %
Pro-
gramm- nummer 151/430
KfW-EH 115 (EnEV2009)
* Qp 115 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
* HT' 130 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
-
7,5 %
12,5 %
Pro-
gramm- nummer 151/430
KfW-EH 100 (EnEV2009)
* Qp 100 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
* HT' 115 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
KfW-EH 70 (EnEV2007)
* Qp 70 % der Werte der EnEV2007
* HT' 70 % der Werte der EnEV2007
12,5 %
17,5 %
Pro-
gramm- nummer 151/430
KfW-EH 85 (EnEV2009)
* Qp 85 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
* HT' 100 % des Wertes für das Referenzgebäude nach EnEV2009
-
15,0 %
20,0 %
Hinweis:
Wird ein Sachverständiger mit der qualifizierten Baubegleitung während der Sanierungsphase beauftragt oder Nachtstromspeicherheizungen ausgetauscht oder die Heizungsanlage optimiert können zusätzlich Zuschüsse aus dem Programm Energieeffizient Sanieren - Sonderförderung (Programmnummer 431) bei der KfW beantragt werden.
Merkblätter Basis EnEV 2009, gültig ab 01.10.2009
* Merkblatt Energieeffizient Sanieren - Kredit
* Merkblatt Energieeffizient Sanieren - Investitionszuschuss
* Technische Mindestanforderungen (gültig für Kredit und Zuschussvariante)
Merkblätter Basis EnEV 2007, gültig bis 30.12.2009
* Merkblatt Energieeffizient Sanieren - Kredit
* Merkblatt Energieeffizient Sanieren- Investitionszuschuss
* Technische Mindestanforderungen (gültig für Kredit und Zuschussvariante)
Sonderförderung
* Energieeffizient Sanieren - Sonderförderung
Weitere Informationen
Kontakt
E-Mail: infocenter@kfw.de
Telefon: 0180 1 33 55 77
3,9 Cent/Minute aus dem Festnetz der Deutschen Telekom, Preise aus Mobilfunknetzen können abweichen.
Weitere Kontaktinformationen
Zinsen p. a. effektiv ab
1,41 % für KfW-Effizienzhaus
alle Programmzinssätze
2,47 % für Einzelmaßnahmen
alle Programmzinssätze
Chancen - unser Online-Magazin für Sie
Energetische Sanierung wird bezahlbar
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Energieeffizient Bauen und Sanieren. Sparen leicht gemacht!
Glossar
* Referenzgebäude
* Tilgungszuschuss
* Vorhabensbeginn
* Zinsbindungsfrist
QUELLE: Homepage der KfW
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Dienstag, 20. Oktober 2009
Umweltauswirkungen durch erneuerbare Energien
Eine Energiewirtschaft, die auf erneuerbaren Energien aufbaut, kann eine Strategie für das Abwenden der globalen Erwärmung bieten, wenn deren Nutzung die Emission von Treibhausgasen verringert. Die unterschiedlichen Technologien zur Nutzung jeder Form von Energie, also auch erneuerbarer Energien, haben grundsätzlich immer Auswirkungen auf die Biosphäre, also auch auf Menschen und das ihr Leben ermöglichende Ökosystem. Dabei müssen auch Aufbau und Abbau der Anlagen betrachtet werden (Produktlebenszyklus). Diese Auswirkungen müssen verstanden und quantitativ dargestellt werden. Erst dann werden Nutzen und Schaden in der Energie- und Entropiebilanz[16], für die Artenvielfalt und soziale Folgen deutlich.
Eine Gefahr der einseitigen Konzentration der Energiepolitik auf die Förderung Erneuerbarer Energien besteht darin, dass das Energiesparen als zweites notwendiges Handlungsfeld aus dem Sichtfeld gedrängt wird.
Eine Gefahr der einseitigen Konzentration der Energiepolitik auf die Förderung Erneuerbarer Energien besteht darin, dass das Energiesparen als zweites notwendiges Handlungsfeld aus dem Sichtfeld gedrängt wird.
Zentrale und dezentrale Versorgung mit erneuerbarer Energie
Der Wandel zu einer regenerativen Energiewirtschaft wird oft im Zusammenhang mit seinen ökologischen, sozialen und ökonomischen Auswirkungen gesehen. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien sind in der Regel deutlich kleiner als heutige Kraftwerke oder Raffinerien; sie reichen von wenigen Kilowatt (Photovoltaik-Dachanlagen) bis in den zweistelligen Megawattbereich (großer Windpark, Solarthermisches Kraftwerk), während Kernkraftwerke meist über ein Gigawatt produzieren.
Befürworter einer Dezentralisierung betonen, dass bei dezentraler und erneuerbarer Energieversorgung keine umfangreiche überregionale Infrastruktur notwendig ist, da die Energie in der Region verbraucht wird, in der sie gewonnen wird. Der Transport von Energieträgern in Form von Brennstoffen über große Entfernungen würde stark eingeschränkt. Beispiele sind die Nutzung von regionaler Biomasse (Holz, Biogas), Geothermie oder solare Warmwasserbereitung. Energie ist jedoch nicht in allen Regionen mit vergleichbarem wirtschaftlichen Aufwand bereitzustellen.
Bei dezentraler Energiewirtschaft kann auch die Ausnutzung des Brennstoffes erhöht werden, indem die Abwärme von Kleinkraftwerken zum Heizen umliegender Gebiete verwendet wird. Ein Beispiel sind die bereits heute eingesetzten Heizkraftwerke, einschließlich Biomasse- und Biogaskraftwerken.
Durch die Installation neuer Technologien werden neue Arbeitsplätze bei den entsprechenden Herstellern und Betreibern geschaffen. Eine dezentrale Energieversorgung gibt mehr Menschen pro installierter Leistung Arbeit als fossile Großkraftwerke, deren Kosten vor allem durch den Brennstoff bestimmt werden. Eine regionale Energieversorgung vermeidet die politische Abhängigkeit und den Abfluss von Devisen ins Ausland, erst recht wenn auch die Energietechnik im Inland gefertigt wird.
Kritiker der dezentralen elektrischen Energieversorgung betonen die Versorgungssicherheit durch weitgespannte Netzwerke. So können sich Überangebot und Mangel in verschiedenen Regionen ausgleichen. Zum Beispiel würde im Sommer ein Überschuss von Solarstrom aus den Mittelmeerländern geliefert, während im Winter Windstrom aus Nord- und Westeuropa genutzt werden könnte. Daneben weisen Kritiker auch auf Herausforderungen bei der Regelung vieler Kleinkraftwerke in einem großen Netzwerkverbund ohne die Stütze von Großkraftwerken hin. Richtig ist jedoch auch, dass ein System aus großen Verbundnetzen mit wenigen Großkraftwerken großflächige, beispielsweise europaweite Stromausfälle erst ermöglichen. Großflächige Stromausfälle sind bei einer dezentralen Energieversorgung unwahrscheinlicher, allerdings haben 95 % aller Stromausfälle ihre Ursachen in den regionalen Mittel- oder Niederspannungsnetzen. Der Umbau der Energieversorgung auf Nachhaltigkeit bedeutet jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich dezentrale Versorgung, einige Konzepte, wie beispielsweise Offshore-Windparks und Solarfarmkraftwerke oder auch die Studien von TREC setzen auch bei erneuerbaren Energien auf zentrale Gewinnung und großräumige Verteilung.
Befürworter einer Dezentralisierung betonen, dass bei dezentraler und erneuerbarer Energieversorgung keine umfangreiche überregionale Infrastruktur notwendig ist, da die Energie in der Region verbraucht wird, in der sie gewonnen wird. Der Transport von Energieträgern in Form von Brennstoffen über große Entfernungen würde stark eingeschränkt. Beispiele sind die Nutzung von regionaler Biomasse (Holz, Biogas), Geothermie oder solare Warmwasserbereitung. Energie ist jedoch nicht in allen Regionen mit vergleichbarem wirtschaftlichen Aufwand bereitzustellen.
Bei dezentraler Energiewirtschaft kann auch die Ausnutzung des Brennstoffes erhöht werden, indem die Abwärme von Kleinkraftwerken zum Heizen umliegender Gebiete verwendet wird. Ein Beispiel sind die bereits heute eingesetzten Heizkraftwerke, einschließlich Biomasse- und Biogaskraftwerken.
Durch die Installation neuer Technologien werden neue Arbeitsplätze bei den entsprechenden Herstellern und Betreibern geschaffen. Eine dezentrale Energieversorgung gibt mehr Menschen pro installierter Leistung Arbeit als fossile Großkraftwerke, deren Kosten vor allem durch den Brennstoff bestimmt werden. Eine regionale Energieversorgung vermeidet die politische Abhängigkeit und den Abfluss von Devisen ins Ausland, erst recht wenn auch die Energietechnik im Inland gefertigt wird.
Kritiker der dezentralen elektrischen Energieversorgung betonen die Versorgungssicherheit durch weitgespannte Netzwerke. So können sich Überangebot und Mangel in verschiedenen Regionen ausgleichen. Zum Beispiel würde im Sommer ein Überschuss von Solarstrom aus den Mittelmeerländern geliefert, während im Winter Windstrom aus Nord- und Westeuropa genutzt werden könnte. Daneben weisen Kritiker auch auf Herausforderungen bei der Regelung vieler Kleinkraftwerke in einem großen Netzwerkverbund ohne die Stütze von Großkraftwerken hin. Richtig ist jedoch auch, dass ein System aus großen Verbundnetzen mit wenigen Großkraftwerken großflächige, beispielsweise europaweite Stromausfälle erst ermöglichen. Großflächige Stromausfälle sind bei einer dezentralen Energieversorgung unwahrscheinlicher, allerdings haben 95 % aller Stromausfälle ihre Ursachen in den regionalen Mittel- oder Niederspannungsnetzen. Der Umbau der Energieversorgung auf Nachhaltigkeit bedeutet jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich dezentrale Versorgung, einige Konzepte, wie beispielsweise Offshore-Windparks und Solarfarmkraftwerke oder auch die Studien von TREC setzen auch bei erneuerbaren Energien auf zentrale Gewinnung und großräumige Verteilung.
Freitag, 16. Oktober 2009
Gegenwärtig verfügbare Speichertechniken für erneuerbare Energien
Bisher werden für die Speicherung von elektrischer Energie Pumpspeicherkraftwerke oder - für geringe Energiemengen - Akkumulatoren oder hochkapazitive Kondensatoren eingesetzt. Eine Übersicht aller bekannten Verfahren mit Auflistung der charakteristischen Daten ist in der Tabelle des Artikel Energiespeicher dargestellt.
Die kritische Komponente bei der Konstruktion ausdauernder mobiler Elektroantriebe ist die Stromversorgung. Bleiakkumulatoren sind hochstromfähig, bewährt, preiswert und mit 80 % Wirkungsgrad effizient. Sie sind jedoch sehr schwer, schadstoffhaltig und haben eine geringe Energiedichte. Deshalb werden für den Elektrofahrzeugbereich zukünftig wohl modernere Akkumulatorsysteme eingesetzt werden. Mit diesen wird jedoch die Steuerungstechnik und die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen aufwändiger. Zudem sind moderne Akkumulatoren noch nicht ausreichend temperaturstabil, um selbst bei Extremtemperaturen problemlos arbeiten zu können. Auch die Entsorgung ist bei modernen Akkumulatoren problematischer als bei Bleiakkumulatoren.
Energiedichten einiger Speichersysteme Speichermedium Energiedichte
Li-Polymer-Akku 0,55 MJ / kg
Wasserstoff (inkl. Hydridtank) ca. 1,19 MJ / kg
Benzin 43 MJ / kg
Methanol 20 MJ / kg
1-Butanol 33 MJ / kg
Die Energiedichte von Akkumulatoren ist zwar geringer als die Energiedichte beim Wasserstoff, jedoch relativiert sich dieser Effekt durch die Effizienz und die derzeit (vor allem von der Nachfrage für Mobiltelefone und Notebooks motivierte) starke Weiterentwicklung von Akkumulatoren.
Ein prinzipieller Nachteil hoher Energiedichten ist die damit einhergehende Brandgefahr. Hinzu kommt die lange Aufladedauer der Akkumulatoren von mehreren Stunden im Vergleich zu einer Tankdauer von wenigen Minuten bei flüssigen Brennstoffen.
Eine weitere Speichermöglichkeit sind Redox-Flow-Zellen. Dabei wird die elektrische Energie in Elektrolyten gespeichert. Die Größe der Tanks (d. h. die Ladekapazität) sowie die Anzahl der Ladezellen (d. h. die Ladegeschwindigkeit) sind theoretisch beliebig skalierbar. So könnte je nach Größe und Lage eines Windparks ein Energiespeicher derart angepasst werden, dass die Speicherkapazität und Ladeleistung mit der Leistung des Windparks und den zu erwartenden Schwachwindphasen übereinstimmen. Windparks - und auch Solaranlagen - könnten dann Energie nach Bedarf liefern. Es existieren zwar bereits Versuchsanlagen, u. a. in Australien, Italien, Japan und Irland, doch eine kommerzielle Einführung scheitert bisher an den geringen Erfahrungen mit Systemen großer Dimension und an noch zu hohen Kosten.
Die kritische Komponente bei der Konstruktion ausdauernder mobiler Elektroantriebe ist die Stromversorgung. Bleiakkumulatoren sind hochstromfähig, bewährt, preiswert und mit 80 % Wirkungsgrad effizient. Sie sind jedoch sehr schwer, schadstoffhaltig und haben eine geringe Energiedichte. Deshalb werden für den Elektrofahrzeugbereich zukünftig wohl modernere Akkumulatorsysteme eingesetzt werden. Mit diesen wird jedoch die Steuerungstechnik und die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen aufwändiger. Zudem sind moderne Akkumulatoren noch nicht ausreichend temperaturstabil, um selbst bei Extremtemperaturen problemlos arbeiten zu können. Auch die Entsorgung ist bei modernen Akkumulatoren problematischer als bei Bleiakkumulatoren.
Energiedichten einiger Speichersysteme Speichermedium Energiedichte
Li-Polymer-Akku 0,55 MJ / kg
Wasserstoff (inkl. Hydridtank) ca. 1,19 MJ / kg
Benzin 43 MJ / kg
Methanol 20 MJ / kg
1-Butanol 33 MJ / kg
Die Energiedichte von Akkumulatoren ist zwar geringer als die Energiedichte beim Wasserstoff, jedoch relativiert sich dieser Effekt durch die Effizienz und die derzeit (vor allem von der Nachfrage für Mobiltelefone und Notebooks motivierte) starke Weiterentwicklung von Akkumulatoren.
Ein prinzipieller Nachteil hoher Energiedichten ist die damit einhergehende Brandgefahr. Hinzu kommt die lange Aufladedauer der Akkumulatoren von mehreren Stunden im Vergleich zu einer Tankdauer von wenigen Minuten bei flüssigen Brennstoffen.
Eine weitere Speichermöglichkeit sind Redox-Flow-Zellen. Dabei wird die elektrische Energie in Elektrolyten gespeichert. Die Größe der Tanks (d. h. die Ladekapazität) sowie die Anzahl der Ladezellen (d. h. die Ladegeschwindigkeit) sind theoretisch beliebig skalierbar. So könnte je nach Größe und Lage eines Windparks ein Energiespeicher derart angepasst werden, dass die Speicherkapazität und Ladeleistung mit der Leistung des Windparks und den zu erwartenden Schwachwindphasen übereinstimmen. Windparks - und auch Solaranlagen - könnten dann Energie nach Bedarf liefern. Es existieren zwar bereits Versuchsanlagen, u. a. in Australien, Italien, Japan und Irland, doch eine kommerzielle Einführung scheitert bisher an den geringen Erfahrungen mit Systemen großer Dimension und an noch zu hohen Kosten.
Donnerstag, 15. Oktober 2009
Zeitliche Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien
Gegen erneuerbare Energien wird häufig eingewendet, dass Sonne und Wind nicht gleichmäßig zur Verfügung stehen und nur begrenzt vorhergesagt werden können. Dadurch kann sich im Stromnetz die Differenz zwischen gesichertem Angebot und Nachfrage verschärfen. Da sich größere Mengen Elektroenergie nicht ohne verlustbehaftete Umwandlung in andere Energieformen speichern lassen (siehe auch Energiespeicher), müssen hierfür organisatorische und technische Vorkehrungen getroffen werden (siehe auch Kraftwerksmanagement).
Um die Machbarkeit zu testen, ein größeres Gebiet mit Strom aus EE sicher zu versorgen, gibt es Pilotprojekte, die die Dynamik und Einsatzmöglichkeiten von so genannten Kombikraftwerken oder Virtuellen Kraftwerken untersuchen. Hierbei werden Anlagen aus den verschiedenen EE-Bereichen (Wasser, Wind, Sonne, Biogas, etc.) zu einem Kraftwerk virtuell zusammengeschlossen und simuliert, den zeitgenauen Strombedarf, z. B. einer Großstadt zu decken.
Ob die vermehrte Nutzung von Solarstrom und Windenergie die Schere zwischen Angebot und Nachfrage weiter öffnet, ist allerdings umstritten. Während die konventionellen Kraftwerke rund um die Uhr die gleiche Leistung zur Verfügung stellen (können), passen Photovoltaikkraftwerke relativ gut zum Tagesgang im Lastprofil (tagsüber wird mehr Strom benötigt als nachts). Windkraftwerke arbeiten im (europäischen) Winterhalbjahr stärker als im Sommer und gleichen damit sowohl den Jahresgang im Verbrauch als auch die jahreszeitlichen Schwankungen im Solarstrom aus. Wasserkraftwerke sind für die Grundlastversorgung sehr gut geeignet und ihre Leistung kann meist sehr gut vorgesagt und geplant werden.
Technisch gelöst ist der Umgang mit einem Überangebot an Strom. Hierfür stehen Speicherseen in Verbindung mit Wasserkraftwerken zur Verfügung, wo mit geringen Verlusten Energie gespeichert und nach Bedarf abgegeben werden kann. Bei der Wasserkraft kann die Energieumwandlung mehrere Wochen bis Monate, bei den Biogasanlagen mehrere Stunden ohne größere Verluste aufgeschoben werden. Photovoltaik- und Windenergieanlagen können zumindest abgeschaltet und innerhalb von etwa 30 s (Selbsttest und Anfahren eines Photovoltaik-Wechselrichters) bis wenige Minuten (größere Windenergieanlagen) wieder in Betrieb genommen werden. Dies ist sogar ein Vorteil gegenüber großen Dampfkraftwerken und Kernkraftwerken, die nach einer Abschaltung mehrere Stunden bis zur vollen Leistung benötigen. Allerdings wird durch die Abschaltung von Photovoltaik- oder Windenergieanlagen, anders als bei Biogasanlagen und konventionellen Kraftwerken, kein Brennstoff gespart. Daher ist es meist wirtschaftlicher, den Strom für nachrangige, zeitlich weniger fixierte Zwecke zu „verschwenden“ oder Energiespeicher damit aufzuladen.
Zur Deckung eines akuten Strommangels können Wasserkraftwerke und Biogaskraftwerke kurzzeitig über ihrer Durchschnittsleistung, die durch den Nachschub an Wasser und Biomasse begrenzt ist, betrieben werden. Mit der heutigen Informationstechnik ist es auch möglich, zeitlich flexible Stromverbraucher (z. B. Zementmühlen, Kühl- und Heizsysteme) vorübergehend herunterzuschalten oder vom Netz zu nehmen („Lastabwurfkunden“, „Demand Side Management“).
Die Speicherung von elektrischer Energie durch Umwandlung in mechanische Energie wird bereits seit 1924 mit Pumpspeicherkraftwerken praktiziert, die etwa drei Viertel der eingespeicherten Energie wieder abgeben. An Druckluftspeicherkraftwerken wird mit Pilotanlagen geforscht. Für Druckluftspeicher nutzt man Kavernen in Salzstöcken, in denen Druckluft mit 72 Bar gespeichert wird und bei Bedarf eine Druckluftturbine antreibt. Dabei wird derzeit ein Wirkungsgrad von etwa 42 Prozent erreicht. Bei Solarthermischen Kraftwerken können Wärmespeicher (z. B. Flüssigsalztanks) einen Teil der am Tage gewonnenen Wärme aufnehmen und die Dampfturbine nachts antreiben oder bei Nachfragespitzen zusätzlichen Dampf erzeugen. Um eine Versorgungssicherheit auch bei lang anhaltendem schlechtem Wetter zu gewährleisten, ist hier auch eine Zusatzfeuerung durch Öl, Erdgas oder Biomasse möglich. Durch Geothermie erzeugte elektrische Energie steht dagegen kontinuierlich zur Verfügung und kann daher einen Beitrag zur Stabilisierung des Angebots leisten.
Um die Machbarkeit zu testen, ein größeres Gebiet mit Strom aus EE sicher zu versorgen, gibt es Pilotprojekte, die die Dynamik und Einsatzmöglichkeiten von so genannten Kombikraftwerken oder Virtuellen Kraftwerken untersuchen. Hierbei werden Anlagen aus den verschiedenen EE-Bereichen (Wasser, Wind, Sonne, Biogas, etc.) zu einem Kraftwerk virtuell zusammengeschlossen und simuliert, den zeitgenauen Strombedarf, z. B. einer Großstadt zu decken.
Ob die vermehrte Nutzung von Solarstrom und Windenergie die Schere zwischen Angebot und Nachfrage weiter öffnet, ist allerdings umstritten. Während die konventionellen Kraftwerke rund um die Uhr die gleiche Leistung zur Verfügung stellen (können), passen Photovoltaikkraftwerke relativ gut zum Tagesgang im Lastprofil (tagsüber wird mehr Strom benötigt als nachts). Windkraftwerke arbeiten im (europäischen) Winterhalbjahr stärker als im Sommer und gleichen damit sowohl den Jahresgang im Verbrauch als auch die jahreszeitlichen Schwankungen im Solarstrom aus. Wasserkraftwerke sind für die Grundlastversorgung sehr gut geeignet und ihre Leistung kann meist sehr gut vorgesagt und geplant werden.
Technisch gelöst ist der Umgang mit einem Überangebot an Strom. Hierfür stehen Speicherseen in Verbindung mit Wasserkraftwerken zur Verfügung, wo mit geringen Verlusten Energie gespeichert und nach Bedarf abgegeben werden kann. Bei der Wasserkraft kann die Energieumwandlung mehrere Wochen bis Monate, bei den Biogasanlagen mehrere Stunden ohne größere Verluste aufgeschoben werden. Photovoltaik- und Windenergieanlagen können zumindest abgeschaltet und innerhalb von etwa 30 s (Selbsttest und Anfahren eines Photovoltaik-Wechselrichters) bis wenige Minuten (größere Windenergieanlagen) wieder in Betrieb genommen werden. Dies ist sogar ein Vorteil gegenüber großen Dampfkraftwerken und Kernkraftwerken, die nach einer Abschaltung mehrere Stunden bis zur vollen Leistung benötigen. Allerdings wird durch die Abschaltung von Photovoltaik- oder Windenergieanlagen, anders als bei Biogasanlagen und konventionellen Kraftwerken, kein Brennstoff gespart. Daher ist es meist wirtschaftlicher, den Strom für nachrangige, zeitlich weniger fixierte Zwecke zu „verschwenden“ oder Energiespeicher damit aufzuladen.
Zur Deckung eines akuten Strommangels können Wasserkraftwerke und Biogaskraftwerke kurzzeitig über ihrer Durchschnittsleistung, die durch den Nachschub an Wasser und Biomasse begrenzt ist, betrieben werden. Mit der heutigen Informationstechnik ist es auch möglich, zeitlich flexible Stromverbraucher (z. B. Zementmühlen, Kühl- und Heizsysteme) vorübergehend herunterzuschalten oder vom Netz zu nehmen („Lastabwurfkunden“, „Demand Side Management“).
Die Speicherung von elektrischer Energie durch Umwandlung in mechanische Energie wird bereits seit 1924 mit Pumpspeicherkraftwerken praktiziert, die etwa drei Viertel der eingespeicherten Energie wieder abgeben. An Druckluftspeicherkraftwerken wird mit Pilotanlagen geforscht. Für Druckluftspeicher nutzt man Kavernen in Salzstöcken, in denen Druckluft mit 72 Bar gespeichert wird und bei Bedarf eine Druckluftturbine antreibt. Dabei wird derzeit ein Wirkungsgrad von etwa 42 Prozent erreicht. Bei Solarthermischen Kraftwerken können Wärmespeicher (z. B. Flüssigsalztanks) einen Teil der am Tage gewonnenen Wärme aufnehmen und die Dampfturbine nachts antreiben oder bei Nachfragespitzen zusätzlichen Dampf erzeugen. Um eine Versorgungssicherheit auch bei lang anhaltendem schlechtem Wetter zu gewährleisten, ist hier auch eine Zusatzfeuerung durch Öl, Erdgas oder Biomasse möglich. Durch Geothermie erzeugte elektrische Energie steht dagegen kontinuierlich zur Verfügung und kann daher einen Beitrag zur Stabilisierung des Angebots leisten.
Bedeutung der erneuerbaren Energien für die Menschen
In einigen Ländern (z.B. in Deutschland, Spanien, USA, aber auch China) nimmt die regenerativ gewonnene Energiemenge derzeit rasch zu. Ein weltweites Wachstum wird jedoch noch durch – im Vergleich zu konventionellen Energieträgern – relativ hohe Investitionskosten und den notwendigen Technologietransfer erschwert.
Erneuerbare Energien werden fossilen Energien und Kernenergie langfristig ersetzen, da letztere nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehen und ihr Einsatz ökologisch immer stärker problematisch wird. Insbesondere tragen erneuerbare Energien ganz wesentlich geringer zur globalen Erwärmung bei; die Klimafolgen bei der Nutzung von Biomasse, zum Beispiel durch unerwünscht entweichendes Methan, sind deutlich geringer als bei fossilen Energieträgern.
Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wird bei der Nutzung der meisten Erneuerbaren Energien kaum Kohlenstoffdioxid ausgestoßen. Lediglich bei der Herstellung der Kraftwerke und bei der Verbrennung von Biomasse wird CO2 in die Umwelt emittiert, welches jedoch der Menge entspricht, welche die zur Herstellung der Biomasse nötigen Pflanzen der Atmosphäre beim Vorgang der Photosynthese entzogen haben. Hierbei spricht man von CO2-Neutralität. Allerdings hat eine geänderte Landnutzung, zum Beispiel durch Anbau von Energiepflanzen, weitere ökologische Auswirkungen. Diese folgen unter anderem aus der geänderten Menge an gebundenem CO2 und dem notwendigen Einsatz von Düngemitteln. Bei einem hohen Angebot an Nitrat entsteht beim bakteriellen Abbau das sehr klimaschädliche Lachgas. Es wirkt auf seine Masse bezogen 300-mal stärker als Kohlendioxid.
Auch vor dem Hintergrund endlicher fossiler Ressourcen ist ein schneller Ausbau der erneuerbaren Energien erforderlich. Der durch das globale Ölfördermaximum (Peak Oil) bedingte Rückgang in der Ölförderung würde zu Preissteigerungen und ggf. Lieferengpässen führen. Einige Szenarien sehen deren Folgen von einer wirtschaftlichen Abwärtssprirale bis zu zunehmenden Verteilungskonflikten, die einem Ausbau erneuerbarer Energiequellen die nötige stabile Basis entzöge.
Der Einsatz erneuerbarer Energien bietet also sowohl ökologisch als auch langfristig ökonomisch großes Potenzial, vor allem durch das Vermeiden der mit anderen Energieformen verbundenen negativen Begleiterscheinungen (Folgeschäden). Ob die erhofften ökologischen Vorteile im Einzelfall realistisch sind, kann jedoch nur durch eine Ökobilanz festgestellt werden. So müssen bei der Biomasse-Nutzung z.B. Landverbrauch, chemischer Pflanzenschutz und Reduzierung der Artenvielfalt der erwünschten CO2-Reduzierung gegenübergestellt werden. Die Abschätzung wirtschaftlicher Nebeneffekte ist ebenfalls mit erheblichen Unsicherheiten behaftet.
Erneuerbare Energien werden fossilen Energien und Kernenergie langfristig ersetzen, da letztere nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehen und ihr Einsatz ökologisch immer stärker problematisch wird. Insbesondere tragen erneuerbare Energien ganz wesentlich geringer zur globalen Erwärmung bei; die Klimafolgen bei der Nutzung von Biomasse, zum Beispiel durch unerwünscht entweichendes Methan, sind deutlich geringer als bei fossilen Energieträgern.
Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wird bei der Nutzung der meisten Erneuerbaren Energien kaum Kohlenstoffdioxid ausgestoßen. Lediglich bei der Herstellung der Kraftwerke und bei der Verbrennung von Biomasse wird CO2 in die Umwelt emittiert, welches jedoch der Menge entspricht, welche die zur Herstellung der Biomasse nötigen Pflanzen der Atmosphäre beim Vorgang der Photosynthese entzogen haben. Hierbei spricht man von CO2-Neutralität. Allerdings hat eine geänderte Landnutzung, zum Beispiel durch Anbau von Energiepflanzen, weitere ökologische Auswirkungen. Diese folgen unter anderem aus der geänderten Menge an gebundenem CO2 und dem notwendigen Einsatz von Düngemitteln. Bei einem hohen Angebot an Nitrat entsteht beim bakteriellen Abbau das sehr klimaschädliche Lachgas. Es wirkt auf seine Masse bezogen 300-mal stärker als Kohlendioxid.
Auch vor dem Hintergrund endlicher fossiler Ressourcen ist ein schneller Ausbau der erneuerbaren Energien erforderlich. Der durch das globale Ölfördermaximum (Peak Oil) bedingte Rückgang in der Ölförderung würde zu Preissteigerungen und ggf. Lieferengpässen führen. Einige Szenarien sehen deren Folgen von einer wirtschaftlichen Abwärtssprirale bis zu zunehmenden Verteilungskonflikten, die einem Ausbau erneuerbarer Energiequellen die nötige stabile Basis entzöge.
Der Einsatz erneuerbarer Energien bietet also sowohl ökologisch als auch langfristig ökonomisch großes Potenzial, vor allem durch das Vermeiden der mit anderen Energieformen verbundenen negativen Begleiterscheinungen (Folgeschäden). Ob die erhofften ökologischen Vorteile im Einzelfall realistisch sind, kann jedoch nur durch eine Ökobilanz festgestellt werden. So müssen bei der Biomasse-Nutzung z.B. Landverbrauch, chemischer Pflanzenschutz und Reduzierung der Artenvielfalt der erwünschten CO2-Reduzierung gegenübergestellt werden. Die Abschätzung wirtschaftlicher Nebeneffekte ist ebenfalls mit erheblichen Unsicherheiten behaftet.
Physikalisches und technisches Potenzial erneuerbarer Energien
Theoretischer Platzbedarf für Solarkollektoren, um in Solarthermischen Kraftwerken den Strombedarf der Welt, Europas (EU-25) oder Deutschlands zu erzeugen.Die auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie beträgt etwa das Zehntausendfache des aktuellen menschlichen Energiebedarfs. Erdwärme und Gezeitenkraft liefern relativ dazu geringere, aber immer noch absolut hohe Beiträge. Rein physikalisch betrachtet, steht damit mehr Energie zur Verfügung, als in absehbarer Zukunft gebraucht werden wird.
In einigen Beispielprojekten ist es gelungen, den an einem Ort benötigten Energieverbrauch dezentral mit Erneuerbaren Energien zu decken (Nullenergiehaus, Bioenergiedorf). Daneben gibt es immer wieder Anläufe für zentrale Großprojekte auf Basis Erneuerbarer Energien. Studien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ergaben, dass mit weniger als 0,3 Prozent der verfügbaren Wüstengebiete in Nord-Afrika und im Nahen Osten durch Solarthermische Kraftwerke genügend Strom und Trinkwasser für den steigenden Bedarf dieser Länder sowie für Europa erzeugt werden kann. Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien und deren Erschließung, setzt sich für eine solche kooperative Nutzung der Solarenergie ein. Eine Nutzung der Passatwinde im Süden Marokkos soll die solare Energieerzeugung ergänzen. Fünf realistische Szenarien für eine solche zukünftige Energieversorgung, liefert Prof. David J.C. MacKay.
Ein praktisches Beispiel für das Potenzial von Solarenergie ist das größte europäische solarthermische Kraftwerk Andasol. Ein praktisches Beispiel für das Potenzial von Windenergie ist, dass Sachsen-Anhalt im Jahr 2005 fast 40 Prozent des eigenen Strombedarfs aus eigener Windenergie potentiell erzeugen konnte (siehe Windenergie in Deutschland).
In einigen Beispielprojekten ist es gelungen, den an einem Ort benötigten Energieverbrauch dezentral mit Erneuerbaren Energien zu decken (Nullenergiehaus, Bioenergiedorf). Daneben gibt es immer wieder Anläufe für zentrale Großprojekte auf Basis Erneuerbarer Energien. Studien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ergaben, dass mit weniger als 0,3 Prozent der verfügbaren Wüstengebiete in Nord-Afrika und im Nahen Osten durch Solarthermische Kraftwerke genügend Strom und Trinkwasser für den steigenden Bedarf dieser Länder sowie für Europa erzeugt werden kann. Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien und deren Erschließung, setzt sich für eine solche kooperative Nutzung der Solarenergie ein. Eine Nutzung der Passatwinde im Süden Marokkos soll die solare Energieerzeugung ergänzen. Fünf realistische Szenarien für eine solche zukünftige Energieversorgung, liefert Prof. David J.C. MacKay.
Ein praktisches Beispiel für das Potenzial von Solarenergie ist das größte europäische solarthermische Kraftwerk Andasol. Ein praktisches Beispiel für das Potenzial von Windenergie ist, dass Sachsen-Anhalt im Jahr 2005 fast 40 Prozent des eigenen Strombedarfs aus eigener Windenergie potentiell erzeugen konnte (siehe Windenergie in Deutschland).
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