Die Energie der Zukunft ist erneuerbar. Die Energiewende zielt auf die zunehmende Gewinnung von Strom, Wärme und Kraftstoffen aus regenerativer Energie. Aktuell decken fossile Energieträger noch den bei weitem größten Anteil am weltweiten Energiebedarf. Die daraus entstehenden CO2-Emissionen gelten anerkanntermaßen als wichtigster Grund für den Klimawandel.
Der Umbau der Energiewirtschaft ist eine sehr komplexe Herausforderung. Mittelfristig wird ein duales Energiesystem vorherrschen, in dem fossile und regenerative Energie parallel eine wichtige Rolle spielen.
Sonnenenergie: Solarstrom und Wärme aus Licht
Praktisch jede Energieform basiert ursprünglich auf gespeicherter und mehrfach umgewandelter Solarenergie. Als regenerative Energiequelle lässt sich die direkt auf der Erdoberfläche auftreffende Sonnenenergie in verschiedener Weise nutzen. Preiswerte Solaranlagen sind auch für Privathaushalte in großer Vielfalt verfügbar.
Photovoltaik ist die primäre Technologie für die Stromgewinnung aus Sonnenenergie . Die sehr niedrigen Stromgestehungskosten machen sie an sonnenreichen Standorten bereits heute zur effizientesten und preiswertesten Energiequelle. Solarthermie ist ein technisch einfacher Weg für die Generierung von Wärme aus Sonnenenergie. Die gesammelte Wärme kommt zur Warmwassererzeugung und zusätzlich auch zur Heizungsunterstützung zum Einsatz. Solarthermie ist ein zentrales Element für Nahe-Null-Energiehauskonzepte, wie sie ab 2020 EU-weit Standard bei Neubauten werden sollen.
Alternative Energien mit Wind, Wasser und Umweltwärme
In verschiedener Form ist die Umwelt eine Grundlage für regenerative Energiesysteme. Windenergie zum Beispiel ist an vielen Orten einfach nutzbar. Die aktuelle Technik bietet ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Allerdings sind in dicht besiedelten Regionen nur begrenzt Standorte verfügbar. Zudem sind die Anlagen durch Schattenschlag, die Gefährdung großer Greifvögel und den ungleichmäßigen Ertrag umstritten.
Wasserkraft steht regional unterschiedlich zur Verfügung und ist durch das Verbauen von Flussläufen in manchen Fällen ökologisch kritisch zu bewerten. Durch Pumpspeicherwerke bietet Wasserkraft aber auch eine wichtige Speichermöglichkeit für unregelmäßige Wind- und Solarenergie. Sie ist daher ebenfalls ein wichtiger Bestandteil bei der Erzeugung erneuerbarer Energien.
Aktuelle Forschungen finden im Bereich der Energiegewinnung durch Wellenbewegung und die Gezeiten statt. In diesen Bereichen entstehen innovative Lösungen für regenerative Energie in Küstennähe.
Umweltwärme, vor allem Geothermie, bietet attraktive Möglichkeiten für energieeffiziente Wärmegewinnung durch Wärmepumpen . Eisspeicher und Latentwärmespeicher erlauben zudem die saisonale Speicherung von Wärmeenergie.
Regenerative Energie aus Biomasse
Kontinuierlich nachwachsendes Pflanzenmaterial kann als erneuerbare Energiequelle für die Gewinnung von Bioenergie dienen. Als Ausgangsstoffe eignen sich Holz, Grünschnitt, Reststoffe oder Abfälle. Biogasanlagen vergären das Material zu Methan, das BHKW vor Ort verstromen und Nahwärmenetze mit Wärme versorgen. Auch die Umwandlung in hochwertige Energieträger wie Bio-Erdgas und Wasserstoff für die Netzeinspeisung ist möglich.
Besonders effizient lässt sich grüne Energie mit speziell angebauten Energiepflanzen gewinnen. Das erzeugt allerdings auch ökologische und soziale Probleme durch Konflikte in der Flächennutzung, Regenwaldzerstörung und Monokulturen. Hier ist staatliche Regelung und Kontrolle von hoher Bedeutung. Entwicklungspotenzial sehen Forscher bei der Nutzung von Algen für die Energie- und Kraftstoffproduktion. Allerdings ist auf diesem Gebiet aktuell noch keine Serienreife absehbar.