Erneuerbare Energien spielen beim Klimaschutz eine zentrale Rolle. Denn nur mit regenerativen Energien kann der wachsende Bedarf an elektrischem Strom bei gleichzeitiger Reduzierung des globalen CO2-Ausstoßes bewältigt werden.
Doch was ist unter erneuerbaren Energien zu verstehen? Welche Lösungen gibt es? Wo liegen weitere Herausforderungen? Und welche Lösungen bietet Bender im Energiesektor?
Unter erneuerbaren Energien wird vor allem die Gewinnung von Energie durch Sonne, Wind und Wasserkraft verstanden. Doch auch mit Biomasse und Erdwärme kann Energie auf eine Art gewonnen werden, welche die auf der Erde vorkommenden Ressourcen schont. Hier werden die natürlich vorkommenden Energieströme auf der Erde in geringen Teilen genutzt, um Energie zu erzeugen. Ein großer Vorteil der erneuerbaren Energiequellen im Vergleich zu bisher herkömmlichen fossilen ist, dass sie unendlich zur Verfügung stehen. Zudem entsteht kein umweltschädliches CO2 wie beim Verbrennen von Öl, Gas und Kohle.
Die Sonne als Quelle zu nutzen ist die älteste Form der Energiegewinnung dieser Erde. Alles Leben dieser Erde bezieht ihre Lebensenergie aus der Kraft der Sonne.
Wie viel Kraft die Sonne hat, merken wir jedes Jahr spätestens beim ersten Sommertag am See – der mit dem unvermeidlichen Sonnenbrand endet. Pflanzen nutzen diese Kraft beispielsweise, um zu wachsen. Mit Hilfe der Sonnenstrahlen kann u.a. die Fotosynthese durchgeführt und dabei Biomasse hergestellt werden. Darüber hinaus ist die Sonne verantwortlich für Wind, Regen und Wolken und beeinflusst damit maßgeblich das Wettergeschehen auf unserer Erde.
Die Energie der Sonne kann darüber hinaus auch als Quelle für Strom und Wärme genutzt werden. Mit Solarzellen in Photovoltaikanlagen oder durch solarthermische Kraftwerke kann die Strahlung der Sonne in elektrische Energie, genauer in Gleichstrom, umgewandelt und von uns technisch genutzt werden.
Die Sonnenstrahlen können durch verschiedene Methoden in elektrische Energie umgewandelt und ins Stromnetz eingespeist werden. Dort kann die gewonnene Energie genutzt werden um Abends das Licht anzumachen.
Die wohl bekannteste Art der Energiegewinnung durch die Sonne ist mit Hilfe von Photovoltaikanlagen. Diese sind auf Dächern von Wohnhäusern oder Firmengebäuden zu finden, aber auch auf freien Flächen.
Die Solarzellen der Photovoltaikanlagen wandeln das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. In der Solarzelle befindet sich ein Halbleiter, bestehend aus Silizium. Werden die Halbleiter nach einer bestimmten Vorgabe übereinander angeordnet, kann der „photovoltaische Effekt“ genutzt werden. Trifft das Sonnenlicht auf die Solarzellen, entstehen freie Ladungen (Photonen), die als Elektronen über einen elektrischen Leiter abfließen. Der dabei entstandene Gleichstrom kann für den Betrieb von Batterien oder elektrischen Geräten genutzt werden. Bei Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom, kann die gewonnene Energie auch direkt ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
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In einem Solarthermischen Kraftwerk, werden die Sonnenstrahlen mit Hilfe von Spiegeln eingefangen. Ähnlich wie bei einem Brennglas, wird das Licht der Sonne mit der Linse eingefangen. Dabei wird eine so hohe Temperatur erzeugt, dass leicht entzündbare Stoffe in Brand geraten können. In Solarthermischen Kraftwerken wird die erzeugte Hitze genutzt, um die Energie in Strom umzuwandeln.
Mit Solarkollektoren kann die Energie der Sonne genutzt werden, um Wasser zu erwärmen. Ähnlich wie die Solarzellen einer Photovoltaikanlage werden die Kollektoren auf dem Dach eines Wohnhauses angebracht. Durch die Wärme der Sonne wird Trinkwasser erwärmt, sodass hier auf zusätzlichen Strom beim Heißen Duschen gespart werden kann. Auch für Heizungsanalgen kann das erwärmte Wasser genutzt werden. Ein großer Vorteil von Solarwärmeanlagen ist die Möglichkeit der Speicherung von Solarwärme aus dem Sommer für den Verbrauch im Winter.
Die Kraft des Windes zu nutzen, ist nichts Neues. Schon für den Antrieb einer Mühle wurde vor hunderten von Jahren der Wind genutzt. Ein großer Vorteil dieses Energielieferanten – er ist unendlich vorhanden und, im Gegensatz zur Sonne, auch nachts.
Allgemein wird unter Windenergie die Nutzung der Bewegungsenergie von Luftströmen verstanden, aus denen elektrische Energie erzeugt wird. Durch die Sonne werden in der Atmosphäre die Luftmassen verschieden stark erwärmt, was zu Druckunterschieden führt. Wind entsteht durch die Luftströme, die den Druck versuchen auszugleichen. Die Energie des Windes, die durch den Druckausgleich entsteht, kann mit Windrädern eingefangen und in elektrische Energie umgewandelt werden. Wie viel Strom produziert werden kann, hängt von der Windstärke, bzw. Windgeschwindigkeit ab. Daher sind mehr Windräder in Küstenregionen zu finden. Seit 2009 werden auch sogenannte Offshore Windparks direkt auf dem Meer gebaut. Der Vorteil hierbei ist, dass keine Häuser, Wälder oder Berge im Weg sind und so die volle Windkraft aufgenommen werden kann.
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Das Wasserkraftwerk, oder auch hydroelektrisches Kraftwerk genannt, belegt weltweit Platz zwei der Technologien, mit denen Strom gewonnen wird. Knapp 19 % des weltweiten Bedarfs kann mit ihnen gedeckt werden.
Der Strom wird gewonnen, indem das Wasser durch eine Verengung geführt wird. In dieser befindet sich eine Turbine, die durch den entstehenden Wasserdruck angetrieben wird. Die daraus entstandene Energie wird dann in Strom umgewandelt.
Um möglichst viel Strom aus einem Wasserkraftwerk zu gewinnen, braucht es einen hohen Wasserdruck, denn umso höher dieser ist, desto schneller wird die Turbine angetrieben. Erreicht wird ein hoher Wasserdruck durch eine große Tiefe und eine starke Strömung. Diese Voraussetzungen sind häufig im Gebirge zu finden und werden dort durch menschliches Eingreifen ausgebaut. Durch Staumauern wird ein Reservoir geschaffen, welches durch Schmelzwasser und Regenfälle immer wieder aufgefüllt wird.
Unter dem Begriff „Biomasse“ werden verschiedene Arten von Rohstoffen verstanden, aus denen Energie gewonnen werden kann. So zum Beispiel aus landwirtschaftlichen Nutzpflanzen wie Mais oder Raps, schnell wachsenden Gehölzen oder auch aus Abfällen aus Landwirtschaft, Haushalten und der Industrie. Die Biomasse kann auf diverse Arten genutzt werden.
Die Herstellung von Biogas ist eine chemische Reaktion. Dafür werden tierische Reste, bspw. von Schlachtungen, mit Pflanzen (Mais oder Raps) vermischt. Das Ergebnis ist eine Art Gülle. In dieser Gülle tummeln sich Millionen von Bakterien, die die enthaltenen Stoffe zu zersetzen. Dabei entsteht Methangas. Mit diesem Methan kann ein Generator angetrieben werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Das Methangas kann jedoch auch in das Erdgasnetz eingespeist werden. Die bei dem Vorgang entstandenen Gärreste können als Düngemittel für die Landwirtschaft genutzt werden.
In der Vergangenheit fehlten Konzepte für eine intelligente Speicherung von elektrischem Strom. Eine Ausnahme bildeten Pumpspeicherkraftwerke. Inzwischen gibt es neue Ideen und Konzepte für Stromspeicherlösungen. Neben der Erzeugung von "grünem" Wasserstoff und der emmissionsfreier Rückgewinnung von Strom sind dies vor allem Batteriestromspeicher. Diese werden in Zukunft eine große Rolle im Energiesektor haben.
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