(Grafik von Visual Capitalist veröffentlicht am 9. Juni 2022)
Das Zeitalter der erneuerbaren Energien
Politische Entscheidungen prägen die Zukunft der Weltwirtschaft auf verschiedene Weise.
Regierungen planen, Emissionen zu reduzieren, Investoren prüfen die Umweltleistung von Unternehmen, der „CO2-Fußabdruck“ kommt in den Vordergrund. Aber unabhängig von Interessengruppen ist die Energieerzeugung und der Verbrauch aus fossilen Brennstoffen einer der größten Verursacher von Emissionen.
Von daher werden erneuerbare Energiequellen als höchst wichtig angesehen.
Die fünf Arten erneuerbarer Energie
Erneuerbare Energietechnologien nutzen die Kraft von Sonne, Wind und Wärme aus dem Erdkern und wandeln sie dann in nutzbare Energieformen wie Wärme, Strom und Kraftstoff um.
Die obige Infografik skizziert das Wissenswerte über die fünf wichtigsten Arten erneuerbarer Energien:
| Energiequelle | % der weltweiten Stromerzeugung 2021 | Durchschn. Energiegestehungskosten pro MWh |
|---|---|---|
| Wasserkraft💧 | 15,3 % | 64 $ |
| Wind 🌬 | 6,6 % | 38 $ |
| Solar ☀️ | 3,7 % | 36 $ |
| Biomasse 🌱 | 2,3 % | 114 $ |
| Geothermie ♨️ | <1 % | 75 $ |
Anmerkung des Herausgebers: Wir haben die Atomkraft hier aus der Mischung ausgeschlossen, da sie zwar oft als nachhaltige Energiequelle definiert wird, technisch gesehen jedoch nicht erneuerbar ist (d. h. es gibt endliche Mengen an Uran).
Obwohl Wasserkraft oft nicht im Rampenlicht steht, ist sie die größte erneuerbare Stromquelle, gefolgt von Windkraft und Solarenergie.
Zusammengenommen machten die fünf Hauptquellen im Jahr 2021 etwa 28 % der weltweiten Stromerzeugung aus, wobei Wind- und Solarenergie erstmals gemeinsam die 10-Prozent-Grenze durchbrachen.
Die Stromgestehungskosten (LCOE) messen die Lebenszeitkosten einer neuen Großanlage dividiert durch die gesamte Stromerzeugung. Die Stromgestehungskosten von Solar- und Windkraftanlagen betragen fast ein Fünftel der Stromgestehungskosten von Kohle (167 US-Dollar/MWh), was bedeutet, dass der Bau und Betrieb neuer Solar- und Windkraftwerke über einen längeren Zeithorizont jetzt viel günstiger ist als neue Kohlekraftwerke.
Vor diesem Hintergrund werfen wir hier einen genaueren Blick auf die fünf Arten erneuerbarer Energien und ihre Funktionsweise.
1. Wind
Windkraftanlagen verwenden große Rotorblätter, die sowohl an Land als auch auf See in großer Höhe montiert sind, um die vom Wind erzeugte kinetische Energie einzufangen.
Wenn der Wind über das Blatt strömt, nimmt der Luftdruck auf einer Seite des Blattes ab und zieht es mit einer Kraft nach unten, die als Auftrieb bezeichnet wird. Der Luftdruckunterschied auf beiden Seiten bewirkt, dass sich die Rotorblätter drehen und der Rotor rotiert.
Der Rotor ist mit einem Turbinengenerator verbunden, der sich dreht, um die kinetische Energie des Windes in Elektrizität umzuwandeln.
2. Solar (Photovoltaik)
Solartechnologien fangen Licht oder elektromagnetische Strahlung der Sonne ein und wandeln es in Elektrizität um.
Photovoltaische (PV) Solarzellen enthalten einen Halbleiterwafer, der auf der einen Seite positiv und auf der anderen negativ ist und ein elektrisches Feld erzeugt. Wenn Licht auf die Zelle trifft, absorbiert der Halbleiter das Sonnenlicht und überträgt die Energie in Form von Elektronen. Diese Elektronen werden vom elektrischen Feld in Form eines elektrischen Stroms eingefangen.
Die Fähigkeit einer Solaranlage, Strom zu erzeugen, hängt vom Halbleitermaterial sowie von Umgebungsbedingungen wie Hitze, Schmutz und Schatten ab.
3. Geothermie
Geothermische Energie stammt direkt aus dem Erdkern – die Wärme aus dem Erdkern bringt unterirdische Wasserreservoirs, sogenannte geothermische Ressourcen, zum Kochen.
Geothermieanlagen nutzen typischerweise Brunnen, um heißes Wasser aus geothermischen Ressourcen zu pumpen und es in Dampf für einen Turbinengenerator umzuwandeln. Das entnommene Wasser und der Dampf können anschließend wieder eingespeist werden, was es zu einer erneuerbaren Energiequelle macht.
4. Wasserkraft
Ähnlich wie Windkraftanlagen wandeln Wasserkraftwerke mithilfe eines Turbinengenerators die Bewegungsenergie des fließenden Wassers in Strom um.
Wasserkraftwerke befinden sich typischerweise in der Nähe von Gewässern und nutzen Umleitungsbauwerke wie Dämme, um den Wasserfluss zu verändern. Die Stromerzeugung hängt vom Volumen und der Höhen- bzw. Fallhöhenänderung des fließenden Wassers ab.
Größere Wassermengen und höhere Fallhöhen erzeugen mehr Energie und Strom und umgekehrt.
5. Biomasse
Wahrscheinlich nutzt der Mensch Energie aus Biomasse oder Bioenergie zur Wärmegewinnung, seit unsere Vorfahren gelernt haben, Feuer zu machen.
Biomasse – organisches Material wie Holz, trockene Blätter und landwirtschaftliche Abfälle – wird normalerweise verbrannt, gilt aber als erneuerbar, da sie nachwachsen oder wieder aufgefüllt werden kann. Durch die Verbrennung von Biomasse in einem Kessel entsteht Hochdruckdampf, der einen Turbinengenerator zur Stromerzeugung antreibt.
Biomasse wird auch für den Transport in flüssige oder gasförmige Kraftstoffe umgewandelt. Allerdings variieren die Emissionen aus Biomasse je nach verbranntem Material und sind oft höher als bei anderen sauberen Quellen.
Wann werden erneuerbare Energien die Oberhand gewinnen?
Trotz des jüngsten Wachstums der erneuerbaren Energien dominieren fossile Brennstoffe immer noch den globalen Energiemix.
Die meisten Länder befinden sich in einem frühen Stadium der Energiewende und nur eine Handvoll bezieht einen wesentlichen Teil ihres Stroms aus sauberen Quellen. Im laufenden Jahrzehnt könnte es jedoch zu einem noch stärkeren Wachstum kommen als in den letzten Rekordjahren.
Die Internationale Energieagentur (IEA) prognostiziert, dass die globale erneuerbare Stromkapazität bis 2026 um 60 % gegenüber dem Niveau von 2020 auf über 4.800 Gigawatt wachsen wird – das entspricht der aktuellen Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen und Kernkraft zusammen. Unabhängig davon, wann die erneuerbaren Energien die Oberhand gewinnen, ist klar, dass sich die globale Energiewirtschaft weiter verändern wird.