Sven Geitmann - Erneuerbare Energien

1 Einleitung

2 Energieversorgung

2.1 Energiebedarf

2.2 Energieverbrauch

2.2.1 Primärenergieverbrauch

2.2.2 Stromverbrauch

2.3 Begrenzte zeitliche Verfügbarkeit

2.4 Umweltbelastung

2.4.1 Limitierte Emissionen

2.4.2 Nichtlimitierte Emissionen

2.4.3 CO 2-Problematik

2.5 Kernenergie

2.6 Lastmanagement

2.7 Förderung

2.7.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz

2.7.2 EEG-Novelle

2.7.3 Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz

2.7.4 Marktanreizprogramm

2.7.5 CO 2-Gebäudesanierungsprogramm

2.7.6 Weitere Fördermaßnahmen

2.8 Entwicklung

2.8.1 Wirtschaft

2.8.2 Technik

3 Solarenergie

3.1 Solarthermie

3.1.1 Kollektoren

3.1.2 Kollektorentypen

3.1.3 Kollektorinstallation

3.1.4 Kollektorkosten

3.1.5 Solarthermiemarkt

3.2 Photovoltaik

3.2.1 Kristalline Solarzellen

3.2.2 Dünnschichtsolarzellen

3.2.3 Funktionsweise

3.2.4 Modulinstallation

3.2.5 Modulkosten

3.2.6 Photovoltaikmarkt

3.2.7 PV-Kraftwerk

3.3 Solarkraftwerk

3.3.1 Parabolrinnen

3.3.2 Heliostaten

3.3.3 Aufwind

3.3.4 Desertec

3.4 Solare Kühlung

3.5 Solare Wasserstoffwirtschaft

4 Windkraft

4.1 On-Shore

4.1.1 Technik

4.1.2 Umwelt

4.1.3 Windenergiemarkt Deutschland

4.1.4 Windenergiemarkt International

4.2 Off-Shore

4.2.1 Technik

4.2.2 Umwelt

4.2.3 Betrieb

5 Bioenergie

5.1 Biogas

5.1.1 Herstellung

5.1.2 Technik

5.1.3 Reinigung

5.1.4 Verstromung

5.1.5 Einspeisung

5.2 Biomasse

5.2.1 Holz

5.2.2 Holzpellets

5.2.3 Holzbriketts

5.2.4 Holzhackschnitzel

5.2.5 Feinstaub

5.2.6 Biomassevergasung

6 Wasserkraft

6.1 Technik

6.2 Markt

6.3 Gezeitenkraft

6.4 Wellenkraft

7 Geothermie

7.1 Tiefengeothermie

7.1.1 Technik

7.1.2 Markt

7.2 Oberflächennahe Geothermie

8 Energieeffizienz

8.1 Brennwerttechnik

8.2 Wärmepumpe

8.3 Kraft-Wärme-Kopplung

8.4 Brennstoffzelle

8.5 Energiesparmaßnahmen

8.5.1 Energiesparen im Haushalt

8.5.2 Energiesparen beim Hausbau

8.5.3 Energiesparen in Küche / Bad

8.5.4 Energiesparen im Auto

9 Zusammenfassung

10 Anhang

10.1 Tabellen

10.2 Abkürzungen

10.3 Einheiten

10.4 Elemente

Der Energiesektor befindet sich derzeit in einem Wandlungsprozess. Die bestehenden zentral ausgerichteten Strukturen, basierend auf einer Energieversorgung mit fossilen Energieträgern, werden nicht nur von wissenschaftlicher Seite, sondern mittlerweile auch von politischer Seite her in Frage gestellt. Zur Alternative steht ein eher dezentral orientiertes System, bei dem gesteigerte Effizienz und nachhaltige Energiewirtschaft im Mittelpunkt stehen. Dies ist keine Vision für morgen oder übermorgen, sondern bereits heute Realität.

Erneuerbare Energien haben mittlerweile einen festen Platz im Energiemix von heute. Das ist nicht erst so, seit die Preise für Öl, Gas und Strom rasante Berg- und Talfahrten vollführt haben. Inzwischen kann auf eine lang andauernde Epoche mit stetig steigenden Installationszahlen verwiesen werden. Damit einher gehend bahnen sich grundlegende Veränderungen ihren Weg zugunsten einer umweltbewussten und effizienteren Versorgung.

Dieser Umorientierungsprozess betrifft nicht nur Deutschland. Weltweit ist in den vergangenen Jahren die Erkenntnis gereift, dass die bisherige Energiepolitik führender Industrienationen aus unterschiedlichen Gründen nicht zukunftsfähig ist und daher abgelöst werden muss von einer auf Nachhaltigkeit basierenden Politik. Der steigende weltweite Energiebedarf, hervorgerufen durch Bevölkerungswachstum, Industrialisierung und Globalisierung, kann allein mit Mineralöl langfristig nicht gedeckt werden. Die derzeitige Ausbeutung der natürlichen Erdöl- und Erdgasvorkommen verursacht bereits seit geraumer Zeit erhebliche Umweltprobleme, während die fossilen Ressourcen immer weiter dahinschmelzen und die Emissionen erhebliche Klimaprobleme verursachen. Hinzu kommt, dass die Abhängigkeit ölimportierender Länder von den Fördernationen ein zunehmendes Konfliktpotential birgt.

Eine Abkehr von diesen bestehenden Strukturen ist daher unvermeidlich. An ihre Stelle treten immer häufiger erneuerbare Energieträger und alternative Techniken. Das Schlagwort für diese neue energiepolitische Ära lautet: Nachhaltigkeit.

Eine nachhaltige Politik verlangt einen auch im Hinblick auf zukünftige Generationen verantwortungsbewussteren Umgang sowohl mit Energie als auch mit der Umwelt. Es geht dabei um einen möglichst effizienten Einsatz aller erneuerbaren Energien.

Zu den erneuerbaren Energien zählen Sonnen- und Bioenergie, Wind- und Wasserkraft sowie Erdwärme. Die Nutzung dieser Energieformen geht nach heutigem Erkenntnisstand nicht zu Lasten der Umwelt. Die Energiequellen sind regenerierbar beziehungsweise unter Berücksichtigung des menschlichen Zeithorizontes nicht endlich.

Eine Ablösung der heutigen konventionellen Energiepolitik, die auf fossilen Primärenergieträgern und Kernbrennstoffen basiert, durch eine nachhaltige Politik ist jedoch nicht so ohne weiteres möglich. Das Potential der erneuerbaren Energien ist zwar beträchtlich, steht aber heute noch nicht in vollem Umfang zur Verfügung. Insbesondere bei der Abdeckung der Lastspitzen und bei der Bereitstellung von Regelenergie (Lastmanagement) kann kurz- und mittelfristig noch nicht in Gänze auf die bisherige Energietechnik verzichtet werden. Umso wichtiger ist es, den Anteil der erneuerbaren Energien am Energiemix möglichst rasch zu vergrößern und die Techniken weiter zu optimieren.

Etwaige Maßnahmen zum Umweltschutz beziehungsweise Ressourcenschonung haben jedoch nur dann Sinn, wenn damit eine sinnvolle Energiesparpolitik einhergeht. Eine merkliche Effizienzsteigerung ist von maßgeblicher Bedeutung. Der derzeitige Gesamtwirkungsgrad bei der Energienutzung innerhalb Deutschlands liegt bei 30 %, weltweit liegt er lediglich bei 10 %. Eine derartige Verschwendung von insgesamt rund 90 % der nutzbar gemachten Energie kann sich die Menschheit nicht länger leisten. Hier ist noch ein sehr großes Entwicklungspotential vorhanden, um den gesamten Energieverbrauch mit sinnvollen Einsparmaßnahmen zu reduzieren und die Effizienz signifikant zu erhöhen.

Dieses Buch soll dabei helfen, auf derartige energietechnische Probleme hinzuweisen und etwaige Unklarheiten zu beseitigen, um somit einen bewussten Umgang mit Energien und eine nachhaltige Handlungsweise zu ermöglichen. Dafür wird zunächst über die derzeitige Situation im Energiesektor aufgeklärt, wodurch die Notwendigkeit der Abkehr von den fossilen Energieträgern deutlich wird. Im Weiteren werden die erneuerbaren Energien mit ihren Eigenschaften sowie Vor- und Nachteilen vorgestellt. Dies umfasst sowohl die Herstellungsverfahren unterschiedlicher Ausführungen als auch deren Marktentwicklung und Einsatzgebiete. Im Mittelpunkt steht die nachhaltige Versorgung, um Wärme und Strom auf weitestgehend umweltschonende Weise und gleichzeitig möglichst effizient erzeugen zu können. Im Anschluss folgt eine Auflistung zahlreicher Möglichkeiten der Energieeinsparung in verschiedenen Bereichen.

Nach der Lektüre dieses Buches werden Sie in der Lage sein, sich ein eigenes, fachlich fundiertes Bild von der aktuellen Situation im Energiebereich machen zu können. Sie werden dann selbst entscheiden können, wie Ihr persönlicher Beitrag für eine nachhaltige Zukunft aussehen kann, wobei Sie feststellen werden, dass diese nachhaltige Zukunft längst begonnen hat und keine utopische Vision von morgen mehr ist.