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).
Die Arten der erneuerbaren Energien
Bioenergie (aus Biomasse bzw. Energiepflanzen)
Holz
Pflanzenöl („Pöl“)
Fettsäuremethylester (Biodiesel)
BtL-Kraftstoffe
(Bio-)Ethanol und Cellulose-Ethanol
Biogas (Biogasanlage)
Biowasserstoff (Dampfreformierung)
Geothermie
Tiefe Geothermie
Oberflächennahe Geothermie
Solarenergie
Photovoltaik (Photovoltaikanlage)
Solarthermie (Sonnenkollektor, Sonnenwärmekraftwerk)
Solarchemie
Thermik (Thermikkraftwerk)
Wasserkraft
Gezeitenkraft
Strömungsenergie des Meeres
Meereswärme
Staudämme und Staumauern
Osmosekraftwerk (Unterschiedlicher Salzgehalt von Süß- und Salzwasser)
Wellenenergie des Meeres
Windenergie (Windmühlen bzw. Windenergieanlage)
Aufwind- oder Thermikkraftwerk
Verdunstungskälte
adiabate Kühlung
Holz
Pflanzenöl („Pöl“)
Fettsäuremethylester (Biodiesel)
BtL-Kraftstoffe
(Bio-)Ethanol und Cellulose-Ethanol
Biogas (Biogasanlage)
Biowasserstoff (Dampfreformierung)
Geothermie
Tiefe Geothermie
Oberflächennahe Geothermie
Solarenergie
Photovoltaik (Photovoltaikanlage)
Solarthermie (Sonnenkollektor, Sonnenwärmekraftwerk)
Solarchemie
Thermik (Thermikkraftwerk)
Wasserkraft
Gezeitenkraft
Strömungsenergie des Meeres
Meereswärme
Staudämme und Staumauern
Osmosekraftwerk (Unterschiedlicher Salzgehalt von Süß- und Salzwasser)
Wellenenergie des Meeres
Windenergie (Windmühlen bzw. Windenergieanlage)
Aufwind- oder Thermikkraftwerk
Verdunstungskälte
adiabate Kühlung
Der Begriff "Erneuerbare Energien"
Holz ist wohl die am längsten genutzte erneuerbare Energie.Die in der Sonne ablaufenden Kernfusionen sind die Quellen der solaren und der meisten anderen regenerativen Energien, mit Ausnahme der Geothermie und der Gezeitenkraft. Die Sonne hat eine restliche Brenndauer von etwa 5 Milliarden Jahren, so dass bei ihrer Nutzung nicht das Problem der in wenigen Generationen aufgebrauchten Reserven auftreten kann.
Energie kann nicht erneuert oder regeneriert werden (Energieerhaltungssatz), daher ist der Begriff „erneuerbare Energie“ streng genommen falsch. Man versteht unter der „Nutzung der erneuerbaren Energien“ einen Prozess der Energieumwandlung (z.B. Umwandlung in Elektrizität), dem aus den oben genannten Quellen ständig Energie zugeführt wird, ohne dass dabei begrenzte Ressourcen verbraucht werden. Sonnenenergie wird zu einem recht kleinen Teil in natürlichen Prozessen kontinuierlich umgewandelt und zu einem größeren Teil direkt in den Weltraum reflektiert oder auf der Erde thermisch absorbiert. Dient der in die Biosphäre eingetragene Teil dem Aufbau von Strukturen, dann kann er entropiesenkend wirken, dieser Teil führt nicht zur Erwärmung. Die durch Sonneneinstrahlung, Erdwärme oder infolge Strukturabbaus (wie der Verbrennung von Biomasse) erwärmte Biosphäre wiederum emittiert Energie im Infrarotbereich zurück in den Weltraum, so dass ihr Energiehaushalt insgesamt weitgehend ausgeglichen ist.
Die Nutzung erneuerbarer Energien bedeutet eine Umleitung eines Teils dieser Energieströme, um sie für den Menschen nutzbar zu machen, bevor sie wieder in den ursprünglichen Prozess eingegliedert werden.
Im Gegensatz zur Nutzung laufender Prozesse steht der Abbau von fossilen Energiequellen wie Steinkohle oder Erdöl, die heute sehr viel schneller verbraucht als neu gebildet werden. In einem strengen Sinn wären auch sie erneuerbar, allerdings nicht auf menschlichen Zeitskalen, da ihre Bildung meist mehrere hundert Millionen Jahre dauert. Der umgangssprachliche Gebrauch der Begriffe „Erneuerbarkeit“ und „Regeneration“ weist auf diesen Unterschied hin: Entscheidend ist das Prinzip der Nachhaltigkeit, das heißt, dass der Mensch eine Ressource nicht stärker beansprucht, als sie sich regenerieren kann. Dies betrifft sämtliche mit der Energienutzung verbundenen Schnittstellen zwischen Zivilisation und Natur, also sowohl die Quellen als auch die Senken der vom Menschen kontrollierten Energie- und Stoffströme.
Besonders anschaulich ist der Prozess der Erneuerung bei Energie aus Biomasse: Für nahezu alle laufenden Prozesse in der irdischen Biosphäre ist die Sonne der ständige Energielieferant. Diese Prozesse können sogenannte nachwachsende Rohstoffe hervorbringen, deren forcierte Verbrennung, etwa zu Heiz- oder Antriebszwecken, an die Stelle natürlicher Verrottung tritt. Dabei wird gerade so viel Kohlendioxid frei, wie die gewachsene Biomasse der Atmosphäre zuvor entnommen hat (CO2-Neutralität); jedoch wird für die Gewinnung oft zusätzliche Energie (Düngemittel, Pestizide, Landmaschinen und Transport) aufgebracht, die in die Betrachtung einbezogen werden muss.
Die Kernspaltung in Kraftwerken wird nicht zu den erneuerbaren Energien gezählt, da sie sich aus endlichen, auf der Erde nicht regenerierbaren Rohstoffen (Uran oder Thorium) speist und zudem in erheblichem Umfang Stoffe hinterlässt, die sich in keinen natürlichen Kreislauf einfügen lassen. Ähnliches gilt für eine etwaige zukünftige Nutzung von Kernfusionsreaktoren, die in der sich derzeit entwickelnden Form Lithium verbrauchen. Auch eine Kernfusion auf Basis der in großen Mengen vorhandenen Protonen, die technisch noch ferner liegt, wird von den meisten Fachleuten nicht zu den erneuerbaren Energien gezählt.
Energie kann nicht erneuert oder regeneriert werden (Energieerhaltungssatz), daher ist der Begriff „erneuerbare Energie“ streng genommen falsch. Man versteht unter der „Nutzung der erneuerbaren Energien“ einen Prozess der Energieumwandlung (z.B. Umwandlung in Elektrizität), dem aus den oben genannten Quellen ständig Energie zugeführt wird, ohne dass dabei begrenzte Ressourcen verbraucht werden. Sonnenenergie wird zu einem recht kleinen Teil in natürlichen Prozessen kontinuierlich umgewandelt und zu einem größeren Teil direkt in den Weltraum reflektiert oder auf der Erde thermisch absorbiert. Dient der in die Biosphäre eingetragene Teil dem Aufbau von Strukturen, dann kann er entropiesenkend wirken, dieser Teil führt nicht zur Erwärmung. Die durch Sonneneinstrahlung, Erdwärme oder infolge Strukturabbaus (wie der Verbrennung von Biomasse) erwärmte Biosphäre wiederum emittiert Energie im Infrarotbereich zurück in den Weltraum, so dass ihr Energiehaushalt insgesamt weitgehend ausgeglichen ist.
Die Nutzung erneuerbarer Energien bedeutet eine Umleitung eines Teils dieser Energieströme, um sie für den Menschen nutzbar zu machen, bevor sie wieder in den ursprünglichen Prozess eingegliedert werden.
Im Gegensatz zur Nutzung laufender Prozesse steht der Abbau von fossilen Energiequellen wie Steinkohle oder Erdöl, die heute sehr viel schneller verbraucht als neu gebildet werden. In einem strengen Sinn wären auch sie erneuerbar, allerdings nicht auf menschlichen Zeitskalen, da ihre Bildung meist mehrere hundert Millionen Jahre dauert. Der umgangssprachliche Gebrauch der Begriffe „Erneuerbarkeit“ und „Regeneration“ weist auf diesen Unterschied hin: Entscheidend ist das Prinzip der Nachhaltigkeit, das heißt, dass der Mensch eine Ressource nicht stärker beansprucht, als sie sich regenerieren kann. Dies betrifft sämtliche mit der Energienutzung verbundenen Schnittstellen zwischen Zivilisation und Natur, also sowohl die Quellen als auch die Senken der vom Menschen kontrollierten Energie- und Stoffströme.
Besonders anschaulich ist der Prozess der Erneuerung bei Energie aus Biomasse: Für nahezu alle laufenden Prozesse in der irdischen Biosphäre ist die Sonne der ständige Energielieferant. Diese Prozesse können sogenannte nachwachsende Rohstoffe hervorbringen, deren forcierte Verbrennung, etwa zu Heiz- oder Antriebszwecken, an die Stelle natürlicher Verrottung tritt. Dabei wird gerade so viel Kohlendioxid frei, wie die gewachsene Biomasse der Atmosphäre zuvor entnommen hat (CO2-Neutralität); jedoch wird für die Gewinnung oft zusätzliche Energie (Düngemittel, Pestizide, Landmaschinen und Transport) aufgebracht, die in die Betrachtung einbezogen werden muss.
Die Kernspaltung in Kraftwerken wird nicht zu den erneuerbaren Energien gezählt, da sie sich aus endlichen, auf der Erde nicht regenerierbaren Rohstoffen (Uran oder Thorium) speist und zudem in erheblichem Umfang Stoffe hinterlässt, die sich in keinen natürlichen Kreislauf einfügen lassen. Ähnliches gilt für eine etwaige zukünftige Nutzung von Kernfusionsreaktoren, die in der sich derzeit entwickelnden Form Lithium verbrauchen. Auch eine Kernfusion auf Basis der in großen Mengen vorhandenen Protonen, die technisch noch ferner liegt, wird von den meisten Fachleuten nicht zu den erneuerbaren Energien gezählt.
Erneuerbare Energie
Erneuerbare Energien, auch regenerative Energien oder Alternativenergien, sind aus nachhaltigen Quellen sich erneuernde Energien. Sie bleiben - nach menschlichen Zeiträumen gemessen - kontinuierlich verfügbar und stehen hiermit im Gegensatz zu fossilen Energieträgern und Kernbrennstoffen, deren Vorkommen bei kontinuierlicher Entnahme stetig abnimmt.
Physikalisch genommen kann Energie weder verbraucht noch erneuert werden; sie kann jedoch Systemen zugeführt und Systemen entnommen werden. Der Begriff „Erneuerbare Energie“ wird heute im allgemeinen Sprachgebrauch auf Systeme angewandt, mit denen aus den in der Umwelt laufend stattfindenden Prozessen Energie abgezweigt und der technischen Verwendung zugeführt wird. Die Systeme setzen sich dabei aus dem ursprünglichen Ökosystem und dem System zusammen, mit dem zur Entnahme der Energie aus dem Ökosystem in das Ökosystem eingegriffen wird.
Die vom Menschen nutzbaren Energieströme entspringen unterschiedlichen Energiequellen:
der Strahlung aufgrund von Kernfusion in der Sonne,
der vorhandenen Wärme im Erdinnern,
der Erdrotation und den damit verbundenen Effekten (Gezeiten).
Auf der Erde können diese Energiequellen in Form von Sonnenlicht und -wärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme genutzt werden.
Physikalisch genommen kann Energie weder verbraucht noch erneuert werden; sie kann jedoch Systemen zugeführt und Systemen entnommen werden. Der Begriff „Erneuerbare Energie“ wird heute im allgemeinen Sprachgebrauch auf Systeme angewandt, mit denen aus den in der Umwelt laufend stattfindenden Prozessen Energie abgezweigt und der technischen Verwendung zugeführt wird. Die Systeme setzen sich dabei aus dem ursprünglichen Ökosystem und dem System zusammen, mit dem zur Entnahme der Energie aus dem Ökosystem in das Ökosystem eingegriffen wird.
Die vom Menschen nutzbaren Energieströme entspringen unterschiedlichen Energiequellen:
der Strahlung aufgrund von Kernfusion in der Sonne,
der vorhandenen Wärme im Erdinnern,
der Erdrotation und den damit verbundenen Effekten (Gezeiten).
Auf der Erde können diese Energiequellen in Form von Sonnenlicht und -wärme, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme genutzt werden.
Kraftstoffe auf Biomassebasis
Biodiesel – Dieselherstellung aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten
BtL-Kraftstoff – Dieselherstellung aus fester Biomasse
Bio-Ethanol
Cellulose-Ethanol
Biowasserstoff
Biogas (Kompogas)
Pöl Pflanzenöl als Kraftstoff
BtL-Kraftstoff – Dieselherstellung aus fester Biomasse
Bio-Ethanol
Cellulose-Ethanol
Biowasserstoff
Biogas (Kompogas)
Pöl Pflanzenöl als Kraftstoff
Biomassenmenagement
Biomassemanagement ist ein Teilbereich des Wirtschaftsmanagements. Man versteht darunter die Anwendung technischer Konzepte zur Erzeugung eines industriellen Kohlenstoffkreislaufs. Dabei wird durch technische und biotechnische Verfahren Biomasse zu industriell nutzbaren Energiequellen und Rohstoffen umgewandelt (vgl. Bioenergie). Da Biomasse durch Photosynthese entsteht, die der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid (CO2) entzieht und bei der Nutzung der Energie- und Rohstoffe diese letztlich wieder in CO2 umgewandelt werden, entsteht ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf, der in der Bilanz den CO2-Gehalt der Atmosphäre nicht erhöhen sollte. Um allerdings eine ausgeglichene CO2-Bilanz zu erreichen, ist es notwendig, dass die für alle Umwandlungs- und Veredelungsprozessen notwendige Energie (Prozessenergie, Transportenergie) nicht aus fossilen Energiequellen (Kohle, Erdöl, Erdgas) gewonnen wird. Bei dieser einseitigen Fixierung auf den CO2-Gehalt der Atmosphäre wird allerdings übersehen, dass die Erzeugung von Biomasse praktisch immer mit dem Einsatz von Düngemitteln verbunden ist, aus dem das noch klimaschädlichere Lachgas N2O entsteht, das 310 mal klimaschädlicher als CO2 ist. Bei zunehmender Erzeugung von Biomasse kann deshalb der klimaschädliche Einfluss von N2O überwiegen.
Bedeutung der Bioenergie für die Menschen
Die in der Biomasse biochemisch gespeicherte Sonnenenergie kann auch als sich selbst erneuernder Energielieferant (nachwachsende Energiequelle) für die Gewinnung von Wasserstoff, elektrischer Energie oder als Kraftstoff genutzt werden (Erneuerbare Energie). Die Verwendung von Biomasse zur Erzeugung von Wärme, elektrischer Energie oder als Kraftstoff in Form von Ethanol-Kraftstoff und Cellulose-Ethanol ermöglicht eine ausgeglichene CO2-Bilanz, da nur die Menge CO2 ausgestoßen wird, die zuvor biochemisch gebunden wurde. Nicht nur Klima-neutral sondern sogar Klima-nützlich ist die Gewinnung von Wasserstoff als sekundären Energie-Träger durch Dampf-Reformierung unter Abscheidung und Endlagerung von CO2. Bei diesem Verfahren wird das von den Bio-Masse-Pflanzen der Atmosphäre entzogene Kohlendioxid der Atmosphäre nicht wieder zugeführt. Das entzogene Kohlendioxid bleibt also durch Endlagerung (etwa in vormaligen Erdgas-Lagerstätten) der Atmosphäre dauerhaft entzogen. Bei Verbrennung von Bio-Masse jedoch entstehen Schadstoffe, die denen ähnlich sind, die bei fossilen Energiequellen anfallen. (z. B. Stickoxide, Schwefelverbindungen, Aromate, Rußpartikel).
In Entwicklungsländern ist Biomasse in Form von Holz, Pflanzenabfällen und Dung eine der wichtigsten Energiequellen. Biomasse kann auch als Flüssigbrennstoff genutzt werden, so in Brasilien, wo man aus Zuckerrohr Alkohol herstellt, der als Treibstoff eingesetzt wird. Besonders aussichtsreich wird die Umwandlung von Biomasse in Cellulose-Ethanol als regenerativem Autokraftstoff gesehen. In der chinesischen Provinz Sichuan dient Tierdung zur Gewinnung von Biogas. Verschiedene Forschungsprojekte haben das Ziel, die Energiegewinnung aus Biomasse weiter voranzutreiben (siehe Cellulose-Ethanol). Die wirtschaftliche Konkurrenz zum verhältnismäßig billigen Erdöl hat jedoch bisher dazu geführt, dass solche Vorhaben noch nicht über ein frühes Entwicklungsstadium hinausgelangt sind.
Ein großes Problem der bisherigen Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse als Kraftstoff ist, dass immer nur ein relativ geringer Teil der chemisch gebundenen Energie nutzbar gemacht wird. Im Labor ist es inzwischen jedoch gelungen, den natürlich ablaufenden exothermen Inkohlungsprozess nachzuempfinden (hydrothermale Karbonisierung) und so praktisch ohne Zufuhr von Energie den gesamten Kohlenstoff in Form von Kohle bereitzustellen. In Zukunft soll es auch möglich sein, Erdöl künstlich herzustellen. Kurz vor dem Durchbruch zur großtechnischen Anwendung steht dieses Verfahren jedoch 2006 noch nicht. Eine Alternative zur chemischen Umsetzung bildet die biologische Umsetzung zu Cellulose-Ethanol.
In Entwicklungsländern ist Biomasse in Form von Holz, Pflanzenabfällen und Dung eine der wichtigsten Energiequellen. Biomasse kann auch als Flüssigbrennstoff genutzt werden, so in Brasilien, wo man aus Zuckerrohr Alkohol herstellt, der als Treibstoff eingesetzt wird. Besonders aussichtsreich wird die Umwandlung von Biomasse in Cellulose-Ethanol als regenerativem Autokraftstoff gesehen. In der chinesischen Provinz Sichuan dient Tierdung zur Gewinnung von Biogas. Verschiedene Forschungsprojekte haben das Ziel, die Energiegewinnung aus Biomasse weiter voranzutreiben (siehe Cellulose-Ethanol). Die wirtschaftliche Konkurrenz zum verhältnismäßig billigen Erdöl hat jedoch bisher dazu geführt, dass solche Vorhaben noch nicht über ein frühes Entwicklungsstadium hinausgelangt sind.
Ein großes Problem der bisherigen Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse als Kraftstoff ist, dass immer nur ein relativ geringer Teil der chemisch gebundenen Energie nutzbar gemacht wird. Im Labor ist es inzwischen jedoch gelungen, den natürlich ablaufenden exothermen Inkohlungsprozess nachzuempfinden (hydrothermale Karbonisierung) und so praktisch ohne Zufuhr von Energie den gesamten Kohlenstoff in Form von Kohle bereitzustellen. In Zukunft soll es auch möglich sein, Erdöl künstlich herzustellen. Kurz vor dem Durchbruch zur großtechnischen Anwendung steht dieses Verfahren jedoch 2006 noch nicht. Eine Alternative zur chemischen Umsetzung bildet die biologische Umsetzung zu Cellulose-Ethanol.
Herkunft der Bioenergie
Primärproduzenten (Pflanzen) sind durch die Photosynthese in der Lage, aus für die Energiegewinnung nicht nutzbaren Stoffen (CO2, H2O, Mineralstoffe) unter Energiezufuhr Biomasse (vor allem in Form von Kohlenhydraten) aufzubauen. Die Primärproduzenten werden als Nahrung von Konsumenten genutzt zur Produktion von tierischer Biomasse. Dies bedeutet, dass ausschließlich Pflanzen in der Lage sind Biomasse aufzubauen. Tiere können ihre Biomasse nur aus anderer Biomasse aufbauen; deshalb würden ohne Pflanzen alle Tiere verhungern.
Eine Ausnahme bildet die sogenannte Chemosynthese. Hier wird im Gegensatz zur Photosynthese die notwendige Energie nicht aus Licht, sondern aus anorganischen Stoffen wie Schwefelwasserstoff gewonnen, die aus dem Erdinnern austreten. Ihr Anteil an der Gesamtproduktion an Biomasse ist allerdings verschwindend gering.
Eine Ausnahme bildet die sogenannte Chemosynthese. Hier wird im Gegensatz zur Photosynthese die notwendige Energie nicht aus Licht, sondern aus anorganischen Stoffen wie Schwefelwasserstoff gewonnen, die aus dem Erdinnern austreten. Ihr Anteil an der Gesamtproduktion an Biomasse ist allerdings verschwindend gering.
Biomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit der Masse an organischem Material in einem definierten Ökosystem, das biochemisch synthetisiert wurde. Sie enthält also die Masse aller Lebewesen, der abgestorbenen Organismen (Detritus) und die organischen Stoffwechselprodukte. Etwa 60 Prozent der Biomasse der Erde wird durch Mikroorganismen dargestellt.
Die Gesamtmasse des Kohlenstoffs in lebenden Organismen wird mit 280·109 Tonnen angegeben. Nach neueren Schätzungen wird die jährliche Gesamtproduktion der Biomasse auf der Erde an organischem Kohlenstoff auf 173·109 Tonnen geschätzt. Dabei entfallen auf den Festlandbereich 118·109, auf den marinen Bereich 55·109 Tonnen.
Biomasse wird als Frischgewicht oder Trockengewicht pro Kubikmeter Volumen oder Quadratmeter Oberfläche ermittelt
Die Gesamtmasse des Kohlenstoffs in lebenden Organismen wird mit 280·109 Tonnen angegeben. Nach neueren Schätzungen wird die jährliche Gesamtproduktion der Biomasse auf der Erde an organischem Kohlenstoff auf 173·109 Tonnen geschätzt. Dabei entfallen auf den Festlandbereich 118·109, auf den marinen Bereich 55·109 Tonnen.
Biomasse wird als Frischgewicht oder Trockengewicht pro Kubikmeter Volumen oder Quadratmeter Oberfläche ermittelt
Bioenergie
Bioenergie ist ein Kunstwort für die energetische Nutzung von Biomasse. Durch die Verwendung von Biomasse soll die Bioenergie eine ökologische und günstige Energiequelle sein. Als einsetzbare Biomasse zählen vor allem Holz, Stroh, Mais, Getreide, Zuckerrüben, Raps, Biogas, Pflanzenöle, Bioabfälle, Exkremente, aber auch Algen und weitere.
Bei der Bildung von Biomasse wird die Energie der Sonnenstrahlung durch die Pflanzen mittels Photosynthese genutzt und u.a. in Form von organischem, energiereichem Material gespeichert.
Anders ist dies bei fossilen Energiequellen: Zwar gehen auch sie ursprünglich auf organische Materie zurück (Erdöl entstand aus abgestorbenem Plankton, Kohle aus Wäldern), doch war der in ihnen gebundene Kohlenstoff für Jahrmillionen dem atmosphärischen Kreislauf entzogen und wird erst seit Beginn der Industrialisierung durch Verbrennung in immer noch wachsendem Maß als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was u.a. zu einem Anstieg der durchschnittlichen Lufttemperatur (Treibhauseffekt) führt.
Hauptvorteil der Bioenergie ist, neben der Versorgung aus erneuerbaren statt endlichen Energiequellen, die - allerdings oft nur relativ kleine - Verringerung des Kohlendioxid-Ausstoßes in die Atmosphäre: Holz oder andere biogene Energiequellen haben das in ihnen gespeicherte Treibhausgas Kohlendioxid im Laufe ihres Wachstums der Atmosphäre zunächst entzogen, die bei nachhaltiger Nutzung nachwachsende Vegetation bindet es recht schnell wieder.
Hauptnachteil der Bioenergie-Gewinnung mit nachwachsenden Rohstoffen ist deren sehr großer Flächenbedarf, der Bedarf an Fremdenergie und die Umweltbelastung beim Pflanzenanbau sowie die Konkurrenz zu Naturflächen. Den ausgedehnten Anbau von Biomasse (Mais, Raps, Zuckerrüben, Getreide, Holz) zum Zweck der Energiegewinnung (Energiepflanzen) halten die meisten Studien für ökologisch nicht sinnvoll.
Bioenergie-Anwendungen haben eine sehr gute Ökobilanz, wenn Abfälle, Reststoffe und organisch belastete Abwässer verwertet werden, die man sonst mit (u.U. großem) Energieaufwand behandeln müsste . Die Verwertung von Güllen ist aus Sicht der Ökobilanz bereits problematischer.
Wenn hingegen Pflanzen (als Nachwachsende Rohstoffe bzw. Energiepflanzen) angebaut werden, ist in der Regel weniger als ein Prozent der Sonnenenergie netto in den Pflanzen (vergleichsweise schlechter Wirkungsgrad der Photosynthese; brach liegende oder noch nicht voll bewachsene Felder, Fremdenergieaufwand für Maschinen, Pestizide und Dünger etc.). Um dieses knappe Prozent in einen brauchbaren Energieträger umzuwandeln, ist Zusatzaufwand nötig (Biogasreaktor oder Gärung und Destillation oder Abpressen und Weiterverarbeiten von Öl o.a.). Das bedeutet wiederum Einsatz von Fremdenergie für Bau und Betrieb der entsprechenden Infrastruktur und große Verluste (Bakterien und Hefen bauen nicht 100 % ab; bei der Ölgewinnung bleiben Pflanzenreste zurück etc.). Am Ende stehen netto nur 0,1-0,3 % der eingestrahlten Sonnenenergie zur freien Verfügung, und der Treibhauseffekt wurde - wegen Fremdenergieeinsatz und Emissionen von Lachgas, Methan etc. bei der landwirtschaftlichen Produktion - kaum oder gar nicht reduziert.
Modelle zur Bioenergie-Gewinnung aus Abfall oder Exkrementen sind bereits getestet und funktionieren in Großanlagen sowie in Mini-Kläranlagen für den Hausgebrauch. Bei diesen Modellen ist der Hauptnachteil ausgeschaltet. Zusätzlich machen sie Kanalisation und zentrale Kläranlagen "überflüssig" und ermöglichen so den Bau von Häusern, oder Satellitenstädten weit entfernt von jeglicher Infrastruktur.
Biomasse kann durch Verbrennung, Pyrolyse, alkoholische und Methangärung aufgeschlossen werden. Die Verbrennung von Biomasse kann in den Anlagen für fossile Brennstoffe erfolgen.
Bei der Bildung von Biomasse wird die Energie der Sonnenstrahlung durch die Pflanzen mittels Photosynthese genutzt und u.a. in Form von organischem, energiereichem Material gespeichert.
Anders ist dies bei fossilen Energiequellen: Zwar gehen auch sie ursprünglich auf organische Materie zurück (Erdöl entstand aus abgestorbenem Plankton, Kohle aus Wäldern), doch war der in ihnen gebundene Kohlenstoff für Jahrmillionen dem atmosphärischen Kreislauf entzogen und wird erst seit Beginn der Industrialisierung durch Verbrennung in immer noch wachsendem Maß als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was u.a. zu einem Anstieg der durchschnittlichen Lufttemperatur (Treibhauseffekt) führt.
Hauptvorteil der Bioenergie ist, neben der Versorgung aus erneuerbaren statt endlichen Energiequellen, die - allerdings oft nur relativ kleine - Verringerung des Kohlendioxid-Ausstoßes in die Atmosphäre: Holz oder andere biogene Energiequellen haben das in ihnen gespeicherte Treibhausgas Kohlendioxid im Laufe ihres Wachstums der Atmosphäre zunächst entzogen, die bei nachhaltiger Nutzung nachwachsende Vegetation bindet es recht schnell wieder.
Hauptnachteil der Bioenergie-Gewinnung mit nachwachsenden Rohstoffen ist deren sehr großer Flächenbedarf, der Bedarf an Fremdenergie und die Umweltbelastung beim Pflanzenanbau sowie die Konkurrenz zu Naturflächen. Den ausgedehnten Anbau von Biomasse (Mais, Raps, Zuckerrüben, Getreide, Holz) zum Zweck der Energiegewinnung (Energiepflanzen) halten die meisten Studien für ökologisch nicht sinnvoll.
Bioenergie-Anwendungen haben eine sehr gute Ökobilanz, wenn Abfälle, Reststoffe und organisch belastete Abwässer verwertet werden, die man sonst mit (u.U. großem) Energieaufwand behandeln müsste . Die Verwertung von Güllen ist aus Sicht der Ökobilanz bereits problematischer.
Wenn hingegen Pflanzen (als Nachwachsende Rohstoffe bzw. Energiepflanzen) angebaut werden, ist in der Regel weniger als ein Prozent der Sonnenenergie netto in den Pflanzen (vergleichsweise schlechter Wirkungsgrad der Photosynthese; brach liegende oder noch nicht voll bewachsene Felder, Fremdenergieaufwand für Maschinen, Pestizide und Dünger etc.). Um dieses knappe Prozent in einen brauchbaren Energieträger umzuwandeln, ist Zusatzaufwand nötig (Biogasreaktor oder Gärung und Destillation oder Abpressen und Weiterverarbeiten von Öl o.a.). Das bedeutet wiederum Einsatz von Fremdenergie für Bau und Betrieb der entsprechenden Infrastruktur und große Verluste (Bakterien und Hefen bauen nicht 100 % ab; bei der Ölgewinnung bleiben Pflanzenreste zurück etc.). Am Ende stehen netto nur 0,1-0,3 % der eingestrahlten Sonnenenergie zur freien Verfügung, und der Treibhauseffekt wurde - wegen Fremdenergieeinsatz und Emissionen von Lachgas, Methan etc. bei der landwirtschaftlichen Produktion - kaum oder gar nicht reduziert.
Modelle zur Bioenergie-Gewinnung aus Abfall oder Exkrementen sind bereits getestet und funktionieren in Großanlagen sowie in Mini-Kläranlagen für den Hausgebrauch. Bei diesen Modellen ist der Hauptnachteil ausgeschaltet. Zusätzlich machen sie Kanalisation und zentrale Kläranlagen "überflüssig" und ermöglichen so den Bau von Häusern, oder Satellitenstädten weit entfernt von jeglicher Infrastruktur.
Biomasse kann durch Verbrennung, Pyrolyse, alkoholische und Methangärung aufgeschlossen werden. Die Verbrennung von Biomasse kann in den Anlagen für fossile Brennstoffe erfolgen.
Dienstag, 13. Oktober 2009
Energie sparen = Geld sparen
Gerade in Zeiten wie heute ist es wichtig alle Möglichkeiten auszuschöpfen um sein sauer verdientes Geld zu sparen. Dieser Blog soll ihnen dabei helfen und sie mit aktuellen News und Tipps zum Thema Stromsparen Wasser sparen,Benzinsparen, kurz zum Energiesparen versorgen. Sie sind gerne dazu eingeladen aktiv an diesem Blog mitzuwirken und ihre Tipps und Tricks mit anderen zu teilen.
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