Was sind erneuerbare Energien und warum sollten sie ausgebaut werden?

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• Welche erneuerbaren Energien gibt es?
• Welche nicht-erneuerbaren Energien gibt es?
• Wenn fossile Energie so viel genutzt wird, wieso brauchen wir dann erneuerbare Energie?
• Warum brauchen wir erneuerbare Energien?
• Erneuerbare Energien aus der Perspektive von Ökonomie und Ökologie
• Zentrale Sicht auf Klimaschutz und Energiewende
• Welche erneuerbaren Energien gibt es in Deutschland zu welchem Anteil?
• Strom aus erneuerbaren Energien
• Wärme aus erneuerbaren Energien
  
• Erneuerbare Energien im Verkehrssektor
• Seit wann gibt es erneuerbare Energien?
• Welche Vor- und Nachteile haben erneuerbare Energien?

Welche erneuerbaren Energien gibt es?

Erneuerbare Energien werden auch als regenerative Energien bezeichnet, denn sie umspannen alle Arten der Energiegewinnung, die sich auf natürlichem Weg regenerieren. Darunter fallen nach Definition:

• Wind- und Sonnenenergie
• Biomasse
• Geothermie
• Wasserkraft 

Demnach umschließen erneuerbare Energien alle Verfahren zur Strom- und Wärmeproduktion, welche auf natürlichen Prozessen beruhen und die Nutzungszeit einer menschlichen Generation potenziell überdauern. 

Das Grundprinzip hinter erneuerbaren Energien besteht darin, die Kraft der Natur sowie nachwachsende Rohstoffe zur Gewinnung von Strom, Wärme und Kraftstoffen zu nutzen. Grundsätzlich stehen regenerative Energiequellen unerschöpflich zur Verfügung oder sie erneuern sich im Verhältnis zur Verwendung ausreichend schnell.

Die Umweltverträglichkeit von erneuerbaren Energien zeichnet sich vor allem darin aus, dass ihre Nutzung nicht für Folgeschäden an Ökosystemen verantwortlich ist. Da Holz und Wasserkraft dies nur bedingt erfüllen, wird deren Nutzung zur Erdenergiegewinnung mittlerweile teils kritisch diskutiert. 

Wie so oft beim Thema Umwelt- und Klimaschutz gilt das Kredo der Diversifizierung: Während von einer monokausalen und extensiven Nutzung abzuraten ist, kann die nachhaltige Lösung über dezentrale und regional adaptierte Konzepte gelingen. 

Beispielsweise ist Wasserkraft eine der ältesten menschlichen Energiegewinnungsformen, aber ausufernder Dammbau begünstigt die Zerstörung von Ökosystemen oder kann mit Wassernotstand einhergehen. 

Ebenso ist die Verbrennung von Holz für industrielle Zwecke ein intensiver Treibhausgas-Verursacher. Gleichzeitig kann ein Holzofen für den Privathaushalt eine schlanke und energieeffiziente Heizmethode sein.

Welche nicht-erneuerbaren Energien gibt es?

Nicht-erneuerbare Energien umfassen fossile Festbrennstoffe – auch konventionelle Energieträger genannt. Darunter fallen Festbrennstoffe wie Braunkohle, Steinkohle, Erdöl, Erdgas oder Atomenergie. 

Diese konventionellen Energieträger decken weltweit immer noch den Großteil des Wärme- und Strombedarfs. In Deutschland fielen Stand 2021 fast 60 % des erzeugten Stroms in Deutschland auf fossile Brennstoffe. Damit decken sie in Deutschland zum jetzigen Zeitpunkt die sogenannte Grundlast. 

Wenn fossile Energie so viel genutzt wird, wieso brauchen wir dann erneuerbare Energie?

Die Nutzung nicht-erneuerbarer Energien beherbergt viele Probleme. Zum einen sind diese Energieträger nach einmaliger Verwendung aufgebraucht, weil sie sich nicht selber regenerieren.

Braunkohle, die aus dem Boden abgebaut wurde, wächst nicht nach, sondern hinterlässt einen tiefen Graben im Ökosystem. Atomenergie ist zwar scheinbar emissionsfrei, aber hinterlässt atomaren, hochgiftigen Müll, dessen Endlagerung in einem Loch in der Erde bis heute mäßig durchdacht ist.

Zum anderen erzeugt die Verbrennung fossiler Brennstoffe klimaintensive Treibhausgase, die zum Schutz der Umwelt und zum Erhalt des Lebens dringend reduziert werden müssen. 

In allen Bereichen, in denen fossile Brennstoffen verbrannt werden, entstehen Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO₂) und Stickoxide im großen Stil. Diese sogenannten energiebedingten Emissionen machten im Jahr 2020 etwa 83 % der deutschen Treibhausgas-Emissionen aus. Die energiebedingten Treibhausgase bestehen fast komplett aus CO₂ und zu geringen Mengen aus Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Kohlendioxid ist und bleibt der größte Klimatreiber.

Diese 83 % lassen sich in verschiedenen Kategorien betrachten: Auch wenn der Trend rückläufig ist, fallen 

• 35 % der energiebedingten Emissionen auf die Energiewirtschaft, also die öffentliche Strom- und Wärmeerzeugung, Raffinerien und Erzeuger von fossilen Brennstoffen 
• Der Verkehrssektor folgt aufgrund der Verbrennungsmotoren mit 24 % 
• 19 % der deutschen Treibhausgas-Emissionen fallen auf Industrie
• Privathaushalte stellen 15 % der Emissionen durch Faktoren wie Heizöfen
• zuletzt folgt der Gewerbe-, Handels und Dienstleistungssektor mit 6 %

Warum brauchen wir erneuerbare Energien?

Auch im Jahr 2021 sind fossile Brennstoffe immer noch die bedeutendste Quelle für die Entstehung von Treibhausgasen. Laut dem Umweltbundesamt (UBA) sind fossile Energieträger für 84 % des Gesamtausstoßes (Anstieg um 1 % zu 2020) verantwortlich gewesen. 

Erneuerbare Energien gelten daher als zentrale Säule der umweltfreundlichen Energiealternativen. Ziel ist es, die nationale Stromversorgung klimaverträglicher und gleichzeitig unabhängiger von Energieimporten fossiler Brenn-, Kraft- und Heizstoffe zu gestalten. Gleichzeitig hilft die Dezentralisierung im Stromsektor dabei und die CO₂-Bilanz der deutschen Unternehmen sowie Industrie aufzubessern.

Der Krieg in der Ukraine und die daraus hervorgehenden Lieferengpässe aus Russland demonstrieren, dass die Diversifizierung durch Ökostrom dringend notwendig ist, um energiepolitisch unabhängig von externen Einflüssen zu werden. Daher haben Bundestag und Bundesrat zum schneller geförderten Ausbau im Oktober 2022 ein umfassendes Gesetzespaket verabschiedet.

Die Klimakrise demonstriert uns, dass die Erde nur eine bedingte Regenerationskapazität hat. Es bedarf daher einer holistischen Perspektive auf Ökologie und Ökonomie.

Rein rational betrachtet müssen erneuerbare Energien fossile Energieträger perspektivisch ersetzen, denn unser Planet besitzt nur eine begrenzte Menge an Erdöl, Kohle oder Erdgas. Der Wettlauf gegen den abnehmenden Bestand an fossilen Rohstoffen hat schon begonnen. Notwendigerweise müssen nachhaltige Alternativen so schnell wie möglich lokal ausgebaut werden. 

Mit Systemen zur Stromgewinnung aus erneuerbaren Energien kann ein dezentrales und diversifiziertes Anlagennetz geschaffen werden, welches in Kombination mit Wärme- und Stromspeichern sowie Technologien zur Stromwiedergewinnung aus Wallboxen oder E-Autos robust und an regionale Bedürfnisse angepasst ist.

Deshalb ist die Forschung und Förderung von erneuerbaren Energien essenziell für die Zukunft. Laut Umweltbundesamt (UBA) konnten durch die Nutzung regenerativer Energien im Jahr 2021 bereits ⁠Treibhausgas⁠-Emissionen von rund 221 Millionen (Mio.) Tonnen CO₂-Äquivalenten vermieden werden. Dabei fielen 75 % der vermiedenen Emissionen auf die Stromerzeugung.

Erneuerbare Energien tragen somit einen wesentlichen Teil zum Klimaschutz und Artenerhalt bei. Für den Erhalt bestehender Ökosysteme ist unerlässlich, dass fossile Brennstoffe nicht ausgeschöpft werden. Der Mensch hat im 21. Jahrhundert bereits große Flächen der Erde für humanitäre Zwecke verwirtschaftlicht.

Nicht die Rohstoffe an sich sind das Problem: Erdöl, Kohle und Erdgas haben sich über Millionen von Jahren durch natürliche Prozesse unseres Planeten gebildet und schaden in diesem Zustand auch niemandem. 

Die klimaschädliche Freisetzung von Treibhausgasen beginnt mit dem Abbau und dem maschinellen Aufgraben, was nicht nur eine Zerstörung unserer Natur bedeutet, sondern auch weitere Abgase durch die Maschinen mit Verbrennungsmotor. Danach werden die Rohstoffe verbrannt, was den meisten Anteil der Treibhausgase bei diesem Prozess verursacht.

Zur Balancierung zwischen emissionsbedingtem Ressourcenverbrauch und für die natürliche Regeneration der Böden und Flächen benötigt es geschützte Räume ohne menschlichen Eingriff.

Der Lebensraum Erde ist ein Kreislauf, dessen Erhalt aktuell exemplarisch an Orten wie in Lützerath in NRW erkämpft, oder der Arktis oder dem Regenwald in Brasilien ausgehandelt wird: Wenn Wälder gerodet oder abgeholzt werden, nimmt uns dies die Quelle von Sauerstoff, der hauptsächlich durch die Fotosynthese von Bäumen und Pflanzen produziert wird, die dafür CO₂ verwerten.  

Somit kommt die erneuerbare Energie bei ganzheitlicher Betrachtung besser davon: Die Produktion des Stroms erzeugt keine Nebenabfallprodukte. Das einzige, was Emissionen verursacht, ist die Herstellung der Anlagen und Batterien, welche dann jedoch über Jahrzehnte genutzt werden können.

Welche erneuerbaren Energien gibt es in Deutschland zu welchem Anteil?

Spitzenreiter regenerativer Energien in Deutschland ist die Windkraft mit einem Anteil von 23,7 %. Windleistung wird in Deutschland sowohl an Land (v.a. in Norddeutschland), als auch auf See (Offshore Parks) generiert. 

Darauf folgen Photovoltaik und Geothermie (also Energie erzeugt durch natürliche Wärme) mit einem gemeinsamen Anteil von 7,2 % sowie Biomasse mit 7 % anteilig. Zu einem sehr kleinen Teil ist auch die Wasserkraft vertreten.

Vor allem der Ausbau von Photovoltaik-Anlagen nahm in den letzten Jahren stetig zu. Während hier oft noch mit großflächigen Energieparks gearbeitet wird, entstehen zunehmend dezentrale und lokale Konzepte zur direkten Versorgung von Haushalten. 

Akteure wie Naturstrom demonstrieren anhand von Projekten wie dem Neubau-Quartier Kokoni One in Berlin-Pankow die Energieversorgung von morgen durch die intelligente Kombination aus lokalem Sonnenstrom, Geothermie, Quartiers-Begrünung und integrierten Wallboxen für E-Mobilität.

Bei der Energiegewinnung geht es jedoch nicht nur um die Stromversorgung. Generell kann zwischen drei energierelevanten Sektoren unterschieden werden: 

• Strom
• Wärme 
• Verkehr

Wie verteilen sich erneuerbare Energien in Deutschland in diesen drei Sektoren?

Laut Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) lag der Anteil der erneuerbaren Energien bei der Stromerzeugung in Deutschland im Jahr 2020 bei 46 %. 

Laut Statistischem Bundesamt belief sich der Anteil der Bruttostromerzeugung des sogenannten „Ökostroms“ bzw. „Naturstroms“ auf 44 %. Größtenteils produziert Deutschland „Ökostrom“ durch:

• Sonnenenergie
• Windenergie
• Biomasse

Der Anteil der erneuerbaren Energien fiel im Jahr 2021  laut UBA auf 41 % des Bruttostromverbrauchs zurück. Das kann auf ein wind- und sonnenschwaches Jahr zurückgeführt werden. 

Die Unbeständigkeit der Witterung ist nach wie vor das größte Argument gegen einen flächendeckenden Ausbau erneuerbarer Energien. Im Weiteren geht dieser Artikel auf Lösungsansätze und Ideen zur Speicherung von Energie ein.

Auch Wärme kann über regenerative Alternativen erzeugt werden. Hierfür wird feste Biomasse genutzt, aber auch Umweltwärme, Geothermie oder Solarthermie können als Wärmelieferanten dienen. Thermalbäder sind das beste Beispiel für eine natürliche Wärmeerzeugung durch Geothermie. 

Tatsächlich ist der Bereich Biomasse in den letzten Jahren wenig dynamisch gewesen, wohingegen Umweltwärme (Wärmepumpen) und Geothermie im Jahr 2021 deutlich an Bedeutung gewannen: Hier gab es eine Zunahme um 11 % im Vergleich zum Vorjahr bei der Wärmeerzeugung. 

Damit werden in Deutschland insgesamt etwa 10 % der erneuerbaren Wärme aus Geothermie und Umweltwärme gewonnen, 4 % fallen auf Solarthermie.

Wie wichtig der Ausbau der erneuerbaren Wärme ist, zeigt unter anderem der Krieg in der Ukraine: Regenerative Energien schaffen dank ihres lokalen Bezugs Freiheit von der globalen Lieferketten-Abhängigkeit von Öl und Gas.

Erneuerbare Energien im Verkehr zeichnen sich vor allem durch E-Mobilität sowie verbrennungsfreie Fahrtkonzepte aus. Hierunter fallen:

• E-Fahrzeuge 
• öffentlicher Nahverkehr
• Zugverkehr 
• Nutzung von Fahrrädern oder Lastenrädern statt des Autos

Laut UBA ist der Verkehrssektor momentan der Bereich mit dem geringsten Anteil an erneuerbaren Energiequellen. Jedoch nimmt die Zahl der neu zugelassenen Elektroautos weiter zu: Im August 2022 lag der Marktanteil bei 16,1 % (gegenüber 14,9 % in 2021) in Deutschland. Gleichzeitig ging der Anteil an Neuzulassungen bei Verbrennungsmotoren um knapp 2 % zurück – ebenfalls ein positiver Trend!

Auch im öffentlichen Nahverkehr setzen immer mehr Verkehrsbetriebe auf E-Busse; nicht zuletzt wegen der Höhe der THG-Quote auf elektronisch betriebene Busse.

Seit wann gibt es erneuerbare Energien?

Eine erste Förderung von erneuerbaren Energien in Deutschland begann bereits im Jahr 1990. Das primäre Problem, mit dem die Erneuerbaren zur Jahrtausendwende noch kämpfen mussten, waren die enormen Kosten der Anlagen. Daher festigte die damalige Bundesregierung im Jahr 2000 alle bestehenden Förderungsmodelle mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). 

Naturstrom bezeichnet das EEG-Gesetz als Geburtshelfer der Energiewende, denn Produzent:innen sollten für einen Zeitraum von meist 20 Jahren einen garantierten Abnahmepreis pro produzierter kWh Ökostrom erhalten – dadurch wurde der Ausbau wirtschaftlich rentabel und planbar. 

Damit kam im Jahr 2000 auch die von Utopia ausführlich erklärte EEG-Umlage, die als Aufschlag in der Stromrechnung jedes Haushaltes oder Unternehmens auftauchte. Bisher wurden die Kosten also auf Stromverbraucher:innen umgelegt. Zum 1. Juli 2022 wird keine EEG-Umlage über die Stromrechnung mehr fällig, sondern über den Bundeshaushalt bezahlt. 

Das EEG-Gesetz begleitet die Energiewende und trieb sie in den letzten 20 Jahren voran. Zentrales Ziel des Erneuerbaren-Energie-Gesetzes ist es, die regenerative Energieversorgung umzubauen. Langfristiges Ziel ist es, den Anteil erneuerbarer Energien bis zum Jahr 2050 um mindestens 80 % zu steigern.

Es könnte allerdings deutlich schneller funktionieren: Zahlen der Studie von Agora Energiewende zeigt auf, dass der deutsche Stromsektor (ausgenommen Wärme und Verkehr) die Kapazitäten hätte, bis zum Jahr 2035 klimaneutral zu werden.

Welche Vor- und Nachteile haben erneuerbare Energien?

Ein sehr großer Vorteil ist der Nachhaltigkeitsaspekt, den erneuerbare Energien mit sich bringen. Die Stromproduktion verläuft emissionsfrei und selbsterhaltend. 

Das heißt, es gelangen während der Strom- und Wärmeerzeugung keine Treibhausgase in die Luft. Ganz im Gegensatz zu den fossilen Kraftstoffen, bei denen Treibhausgase bei jeder Verbrennung sowie dem Abbau entstehen.

Der Vorteil von fossilen Energien ist die Witterungsunabhängigkeit. Sie benötigen keine bestimmten umweltbedingten Gegebenheiten, sondern können zu jeder Tages- und Nachtzeit verbrannt werden. 

Bei einer Solaranlage wird bei einem besonders sonnigen Tag größtenteils nicht alles an Energie benötigt und bei Regen wird kein Strom erzeugt. Die dauerhafte Deckung ist nur möglich, indem die Stromerzeugung mit Stromspeicherung verbunden wird, beispielsweise durch die Kombination aus Photovoltaik und einer Brennstoffzelle: Überschüssiger Strom aus der Photovoltaikanlage wird in Form von Wasserstoff in der Zelle gespeichert und kann dann bei Bedarf genutzt werden. 

An allen deutschen Steckdosen oder Stromquellen wird mit Wechselstrom gearbeitet. Erneuerbare Energien generieren Gleichstrom. Bevor dieser Strom genutzt werden kann, muss er zunächst umgewandelt werden.

Aber auch hier gibt es Lösungen: Ein Stromspeicher wandelt die Energie nicht nur in Wechselstrom um, sondern speichert sie auch: Während das Windrad die Energie erzeugt, speichert die Brennstoffzelle die Energie und wandelt sie in nutzbaren Wechselstrom um.

Es gibt viele Möglichkeiten der finanziellen Förderung und Informationsstellen. Förderungsmöglichkeiten stehen für Firmen, Kommunen oder Privatpersonen zur Verfügung.

Die Art und Vorgaben der Förderungen unterscheiden sich je nach Zielgruppe. Das BMWK (Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz) hat dazu jeweils einzelne Übersichten für Unternehmen, Kommunen und Eigenheimbesitzer:innen veröffentlicht.

Auch langfristig gibt es finanzielle Vorteile. Gerade als Eigentümer:in von Quellen erneuerbarer Energien machen Sie sich immer mehr unabhängig vom Stromnetz und versorgen sich mit sauberer Energie. Damit belasteten Sie das Stromnetz nicht, sondern generieren saubere Energie.

Bei Solarstrom bleibt öfters ein gewisser Überschuss, der dann in das Stromnetz einspeisen werden kann. So sparen Sie nicht nur Stromkosten, sondern jede kWh, die ins Stromnetz gelangt, wird bezahlt.

Kurzum: Je mehr fossile Energie wir durch erneuerbare Energien ersetzen, desto mehr profitieren wir nicht nur ökonomisch, sondern helfen auch dabei, die Lebensqualität zukünftiger Generationen zu erhalten.

Dieses Textprojekt ist in Zusammenarbeit von Alischa Knüttel und Melissa Hiltl entstanden.

Update 14.11.22: Ein sehr gutes und ausführliches Video zu verschiedenen Unterthemen rund um Erneuerbare Energien ist dieses von Doktor Whatson: