Was sind erneuerbare Energien und welche Arten gibt es?

Erneuerbare Energien sind alle Energiequellen, die in der Natur nahezu unerschöpflich vorkommen, oder sich, wie der Name sagt, sehr schnell erneuern. Dazu zählen Wind, Wasser und als bestes Beispiel die Sonne. Somit wird es durch die Erzeugung sowie den Verbrauch von erneuerbaren Energien auch in Zukunft nicht zu einer Energieknappheit kommen.

“Wussten Sie, dass die Energiemenge der Sonnenstrahlung eines einzigen Jahres ausreichen würde, um unseren Strombedarf für 10.000 Jahre zu decken?”

Erneuerbare Energien sind also Energiequellen, die wir nutzen können, ohne den Gedanken im Hinterkopf haben zu müssen, ob sie in Zukunft knapp werden. Obendrein haben erneuerbare Energien kaum negative Auswirkungen auf die Umwelt. Beides enorme Vorteile im Vergleich zu fossilen Energiequellen, die sowohl endlich als auch deutlich schädlicher sind.

Nicht alle erneuerbaren Energiequellen eignen sich jedoch gleichermassen dazu, in Privathaushalten installiert und effizient genutzt zu werden, da sie in der notwendigen Grössenordnung oft nicht realisierbar oder zu unwirtschaftlich sind. Man stelle sich Wasserkraftwerke oder Windparks vor, die derzeit kaum für Haushalte geeignet sind. Allerdings sind insbesondere Photovoltaik-, Solarwärme- oder Biomasseanlagen für den privaten Gebrauch perfekt geeignet, selbst wenn in seltenen Fällen auch Mini-Windkraft- oder Geothermieanlagen vorkommen.

Rund 67% der Stromerzeugung in der Schweiz stammt aus erneuerbaren Quellen. Beim Stromverbrauch an der Steckdose sind es bereits jetzt sogar schon 80%. Bis 2050 hat sich die Schweiz ausserdem das Ziel gesetzt, klimaneutral zu sein, und zwar Dank erneuerbarer Energieformen. Einige haben wir schon genannt, aber welche nachhaltigen Energiequellen gibt es eigentlich?

Die wichtigsten erneuerbaren Energiequellen

• Photovoltaik
• Wasserkraft
• Solarwärme
• Windenergie
• Gezeitenenergie
• Bioenergie-Biomasse
• Geothermie-Erdwärme

Photovoltaik

Photovoltaik als Teilbereich der Solarenergie ist wahrscheinlich das technologisch fortschrittlichste erneuerbare Energiesystem der letzten Jahre. Hier wird die elektromagnetische Strahlung der Sonne genutzt, um diese mittels Solarmodulen in Elektrizität umzuwandeln. Mittlerweile sinken die Installationskosten enorm schnell und alles deutet darauf hin, dass sich in der ersten Hälfte des 21. Jahrhunderts Solarenergie zur Hauptenergiequelle der Erde entwickeln wird. Bereits jetzt ersetzen Solarparks sowie die Dachflächen von Privathaushalten erfolgreich immer mehr konventionelle Kraftwerke. Photovoltaikanlagen werden an sehr vielen unterschiedlichen Orten eingesetzt: von Privathäusern über Gewerbegebäude und Industriehallen, bis hin zu grossen Solaranlagen auf Hunderten von Hektar Fläche.

Die Energiemenge der Sonnenstrahlung ist tausendmal stärker als die Energiemenge, die der gesamte Planet heute verbraucht. Wir müssen diese potenzielle Energiequelle effizient nutzen, um saubere Energie zu gewinnen.

Ein weiterer Vorteil der Solarenergie besteht darin, dass bei der Erzeugung keinerlei Schadstoffe freigesetzt werden, weshalb sie unter anderem eine gute Option für den Umstieg auf grüne Energien darstellt. Das grösste Hindernis stellt die Energiespeicherung dar, da die Photovoltaik nur tagsüber bei aktiver Sonneneinstrahlung Energie erzeugt. Nachts, ohne Sonneneinstrahlung, kann kein Strom erzeugt werden, aber der Verbrauch ist in Privathaushalten oft abends, nach Sonnenuntergang grösser. Hinzu kommen saisonale Schwankungen, da in der nördlichen Hemisphäre in den Wintermonaten nur mit wenig Sonneneinstrahlung gerechnet werden kann. Daher ist die Frage, wie genau diese Energie effizient und kostengünstig gespeichert werden kann, eine der grössten Herausforderungen der nächsten Jahre. Für Privathaushalte gibt es allerdings schon ausgezeichnete Lösungen, sodass man sich keine Sorgen machen muss: Der Strom kann sowohl in eigenen Batterien, sogenannten Solarstromspeichern gespeichert als auch in das Stromnetz eingespeist werden.

Das Konzept ist einfach: Wenn über den Tag verteilt mit der Photovoltaikanlage mehr Energie produziert als verbraucht wird, kann die überschüssige Energie in der Batterie gespeichert werden. Nach Sonnenuntergang steht sie dann dem Haushalt als Ökostrom zur Verfügung.

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Wasserkraft

Bei der Wasserkraft wird die Strömung und Bewegung von Wasser in elektrische Energie umgewandelt. Die Nutzung der Wasserkraft in den teilweise schon seit mehr als 100 Jahren betriebenen Wasserkraftwerken mit Staudämmen ist stark verbreitet und gehört zu den erfolgreichsten erneuerbaren Energieformen.

Diese Art der Energieproduktion ist meistens in Gebieten mit vielen Höhenunterschieden und entlang von Flussläufen aufzufinden. Aufgrund des Wasserkreislaufs ist diese Energieerzeugung praktisch unerschöpflich. Die Schweiz ist also gesegnet, in dieser Hinsicht. Die meisten Kraftwerke sind Laufwasserkraftwerke, gefolgt von Speicherkraftwerken und einigen wenigen Pumpspeicherkraftwerken. Beim Speicherkraftwerk wird in Zeiten von hohen Niederschlägen oder Schneeschmelze Wasser eingespeichert, damit auch in wasserarmen Zeiten genauso Strom erzeugt werden kann. Damit verwandt sind sogenannte Pumpspeicherkraftwerke - hier wird mittels überschüssiger Energie Wasser wieder hinauf gepumpt und damit als gespeichertes Wasser in potenzielle Energie umgewandelt.

Auch im Bereich Wasserkraft gibt es allerdings Innovationen: Mittlerweile gelingt es auch sehr geringe Fallhöhen von wenigen Metern mittels Schachtkraftwerken zu nutzen. Hier strömt das Wasser senkrecht und betreibt eine Turbine mit höherem Wirkungsgrad als bei konventionellen Kraftwerken - und das bei einfacherer Konstruktion. Perfekt geeignet also, um auch bei Flüssen mit geringem Gefälle und in abgelegenen Gegenden errichtet zu werden.

Wasserkraft liegt in der Schweiz mit 58 % an der Spitze bei der Erzeugung von erneuerbaren Energien, womit Wasserkraft für die Schweiz zu einem der wichtigsten erneuerbaren Energieträger gehört. Allerdings kann Wasserkraft nicht mehr stark ausgebaut werden, da Naturschutz und die Verfügbarkeit von geeigneten Wasserläufen neue Baumassnahmen (ausser für Pumpspeicherkraftwerke) einschränken. Das Ausbaupotential von Photovoltaik und Windenergie ist im Vergleich enorm - bei diesen Formen kann noch weit skaliert werden.

Solarwärme / Solarthermische Energie

Die Solarwärme (Sonnenkollektoren) nutzt wie Photovoltaik ebenfalls die Sonnenstrahlung, um Energie zu gewinnen. Diese wird jedoch nicht in elektrische, sondern in Wärmeenergie umgewandelt. Demnach ist Solarwärme ideal zum Heizen und für die Erzeugung von Warmwasser.

Förderprogramme für erneuerbare Energien des Bundes halten die Kosten niedrig und machen die Nutzung von Solarwärme somit attraktiver. Besonders in Übergangszeiten, wie Herbst und Frühling, kann man hiermit viel Energie und Geld sparen. Grund dafür ist, dass Warmwasser oder Heizungsflüssigkeit nur an kälteren Tagen auf die gewünschte Temperatur gebracht werden muss. Ein Nachteil gegenüber der Photovoltaik ist die niedrigere Flexibilität - für den Betrieb von Haushaltsgeräten oder die Einspeisung von Strom in das Netz ist die Solarthermie nämlich gar nicht geeignet. Allerdings ist es ein grosser Vorteil, dass die Solarthermie den geringsten Stromverbrauch im Vergleich zum Wärmegewinn bei Heizanlagen, die mit Strom funktionieren, hat.

Windenergie

Windenergie wird durch die Nutzung des Windes, also der Bewegung von Luftmassen, gewonnen. Durch die Bewegung dieser Luftströmungen werden die Flügel von meist riesigen Windrädern bewegt, und die dadurch erzeugte mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt.

Vereinzelnd werden Mini-Generatoren für den privaten Haushalt eingesetzt, vor allem in isolierten Wohnsituationen ohne Netzanschluss. Windenergieanlagen sind allerdings häufiger in grossen Windparks zu finden, sei es an Land oder auf dem Meer. Die letztgenannte Art von Windparks werden Offshore-Windparks genannt und gewinnen zunehmend an Bedeutung, da keine Landnutzung erforderlich ist und die Luftmassenbewegungen vor den Küsten signifikant stärker sind.

Jede Produktionsprognose für Windenergie ist allerdings komplex, da diese abhängig von den wetterbedingten Luftströmungen ist - und das Wetter ist bekanntermassen schwer vorherzusagen. Interessant für die Schweiz ist, dass Windenergie eine gute Ergänzung zu Solarstrom darstellt, da im Winter öfter und meist mehr Wind weht und im Sommer eher die Sonne scheint.

In der Schweiz erzeugen knapp 40 Grossanlagen insgesamt rund 140 Gigawattstunden Windstrom. Die grösste Anlage befindet sich auf dem Mont Crosin oberhalb von St. Imier.

Gezeitenenergie

Ähnlich wie die Wasserkraft, steht auch bei der Gezeitenenergie Wasser im Zentrum der Energieerzeugung. Hierbei wird der Anstieg und der Rückgang des Meeresspiegels für die Gewinnung von Energie genutzt.

Das grösste Problem der Gezeitenenergie ist die Menge an Energie, die im Verhältnis zu den Kosten sowie für den Bau der Anlage entsteht. Das macht diese erneuerbare Energiequelle nicht sehr kosteneffizient und das Konzept ist daher noch nicht besonders attraktiv.

Biomasse-Bioenergie

Bioenergie nutzt organische Ressourcen, wie Rüstabfall, Mist von Tieren, nicht verwendetes Holz, um Energie zu produzieren. Dieser Biokraftstoff wird durch die Verbrennung der Materie selbst gewonnen. In Europa hat sich Bioenergie in den letzten Jahren zu einer essentiellen Energiequelle entwickelt. Sie wird hier am meisten genutzt, ist technologisch weit entwickelt und wird für verschiedene Zwecke eingesetzt. Für die Wärmeerzeugung werden die sogenannten Briketts verwendet, meist aus Holz. Diese bieten sich als umweltfreundlichere und erneuerbare Alternative zu den herkömmlichen Kohlebriketts an. Doch auch andere Formen von Biomasse gibt es: Vereinzelnd werden Briketts auch aus Pflanzenresten und Altpapier hergestellt, oder aus Zuckerrohr und Zuckerrüben.
Ein Fünftel der erneuerbaren Energien in der Schweiz stammt von Biomasse. 2020 gab es in der Schweiz 166 Biogasanlagen. Biomasse ist gesamtheitlich betrachtet klimaneutral, und damit auch eine gute Energieform. Allerdings ist z.B. Photovoltaik sogar klimapositiv und damit langfristig zu bevorzugen.

Geothermie-Erdwärme

Geothermie nutzt die aus der Erdkruste gewonnene Erdwärme, um daraus Energie bzw. auch Strom zu produzieren. Die Wärme wird durch Bohrungen in tief liegenden Gesteinsmassen an die Erdoberfläche gebracht und hier zur Energiegewinnung verwendet.

Allerdings ist die Erschliessung von Erdwärme mit Risiken und Schwierigkeiten verbunden. Man muss tiefe Erdbohrungen vornehmen, um an möglichst viel Wärme zu kommen, denn je tiefer man bohrt, desto heisser wird es. Das tiefe Bohren kann auf Hindernisse stossen und im schlimmsten Fall Mikroerdbeben auslösen. Ausserdem kann es zu Schwefelwasserstoff-Emissionen und zur Verschmutzung des Grundwassers führen.
Expertisen rechnen für 2050 in der Schweiz mit einem Wärmebedarf von 70 TWh/a. Die Geothermie wird ihren Beitrag leisten. Das Potential ist gross. Heute werden rund 4 TWh/a geothermische Wärme produziert.

Solarenergie und der Zusammenhang mit anderen Energieformen

Das Spannende an Solarenergie ist, dass fast alle erneuerbaren Energieformen durch Sonneneinstrahlung erzeugt werden. Solarthermie, Photovoltaik, aber auch Windenergie (durch die Temperaturunterschiede entsteht Wind), Wasserkraft, da der Wasserkreislauf (Wasser verdunstet, fällt anderswo als Niederschlag, fliesst dann bergab und betreibt damit Kraftwerke) durch die Sonne angetrieben wird; und auch Bioenergie, denn Bäume erhalten erst durch die Sonnenstrahlung die Energie um als brennbares Material zu wachsen.

“Wussten Sie, dass Solarenergie die Grundlage für Photovoltaik, Solarthermie, Wasserkraft und Bioenergie darstellt?”

Ziele für erneuerbare Energien in der Schweiz und Europa

Mit der Entwicklung und Forschung aus den letzten Jahrzehnten wurde das Ziel gefestigt, die Art der Energiegewinnung sowie des Energieverbrauchs grundsätzlich zu ändern. Daraus resultierte ein stark gesellschaftlicher, politischer und industrieller Zuwachs an Popularität für erneuerbare Energiequellen.

Die Schweiz hat sich, wie auch viele andere Länder in Europa, langfristig Klimaziele gesetzt. Diese Klimaziele sollen in einen Wandel der Energiewirtschaft resultieren. 2019 hat sich die Schweiz entschieden, bis im Jahr 2050 keine Treibhausgasemissionen mehr auszustossen als natürliche und technische Speicher aufnehmen können. Dies bedeutet Netto-Null Emissionen bis zum Jahr 2050. Dazu soll sich der allgemeine Anteil der erneuerbaren Energien erhöhen, um somit das Fortschreiten des Klimawandels zu verlangsamen und bestenfalls zu stoppen.
Dafür setzt die Schweiz auch vermehrt auf erneuerbare Energieträger wie Wasserkraft, Photovoltaik und Bioenergie. Momentan geht ca. 67 % der heimischen Stromerzeugung auf nachhaltige Energiequellen zurück. Die Schweiz ist mit ihrer Energiestrategie 2050 auf einem vielversprechenden Weg und fördert via Bund, Kantone, Städte und Gemeinden auch private Haushalte in ihrem Bestreben, beim eigenen Energieverbrauch auf erneuerbare Quellen zu setzen.

Wenn wir die Ziele in der Schweiz, in Europa und in der ganzen Welt nicht erreichen, könnte es sehr schwierig werden, den Klimawandel zu verlangsamen. Die momentane Situation ist nicht einfach, denn wir befinden uns in einer kritischen Phase der globalen Erwärmung. Doch können wir auch vorsichtig optimistisch sein, denn erneuerbare Energiequellen werden eine wichtige Rolle spielen.

Häufig gestellte Fragen zu erneuerbaren Energien in der Schweiz

Welche erneuerbaren Energien werden in der Schweiz am meisten für die Stromerzeugung genutzt?

Die wichtigsten erneuerbaren Energien in der Schweiz sind Photovoltaik, Wasserkraft, Windkraft und Bioenergie. In Privathaushalten ist Photovoltaik noch wichtiger.

Welche sind die am wenigsten umweltschädlichen erneuerbaren Energien?

Obwohl sie erneuerbar sind, gilt das Verbrennen der Biomasse auch mit Filteranlagen nur als klimaneutral, während Windenergie, Solarwärme und Photovoltaik klimapositiv sind - und damit am wenigsten umweltschädlich.

Wie werden private Haushalte beim Umstellen auf erneuerbare Energien vom Staat unterstützt?

Förderung im Bereich der Gebäude gibt es auf Bundes-, Kantons- und Gemeindeebene. Zusätzlich können Investitionen oftmals von der Einkommensteuer abgezogen werden.