Regenerative oder erneuerbare Energien sind Energieträger, die für uns unerschöpflich sind oder sich, in für menschliche Verhältnisse, kurzer Zeit erneuern können. Sie zeichnen sich durch eine geringe Umweltbelastung aus und werden oft mit dem Begriff der Nachhaltigkeit in Verbindung gebracht. So verspricht man sich von ihnen den Schutz von Ressourcen wie Boden, Luft, Klima oder Rohstoffquellen für zukünftige Generationen. Zu den erneuerbaren Energien zählen Wasserkraft, Geothermie, Biomasse, Windenergie und Solarenergie.
Wasserkraft
Wasserkraft entsteht durch den natürlichen Wasserkreislauf. Es verdunstet durch Sonneneinstrahlung in den Meeren, wird über Wolken aufs Festland transportiert und fließt über Flüsse zurück ins Meer. Die dabei entstehende Bewegungsenergie des Wassers können wir uns zunutze machen. Wasserkraft wird auf verschiedene Arten genutzt. Der wohl bekannteste Weg ist ein Wasserkraftwerk in Form eines Staudammes. Wasser wird mittels einer Staumauer in einem Stausee angesammelt. Innerhalb der Staumauer verlaufen Rohre die das Wasser hinab leiten. Es entstehen hohe Wassergeschwindigkeiten und Drücke. So werden riesige Turbinen angetrieben und Strom erzeugt. Die Staumauern erreichen Höhen von bis zu 315m und eine Leistung von 18GW. Wasserkraftwerke sind damit leistungsmäßig die größten Kraftwerke. Eine weitere aber eher unscheinbarere Variante der Stromerzeugung durch Wasserkraft sind sogenannte Laufwasserkraftwerke. Sie werden in Flüssen installiert, die eine starke Strömung aufweisen. Sie weisen nur eine geringe Fallhöhe des Wassers von einigen Metern auf. Daher ist ihre Leistung auch kleiner. Wasserkraft hat in Deutschland mit ca. 3% an der gesamten Stromerzeugung nur einen geringen Anteil. Ursache dafür sind die schlechten geographischen Gegebenheiten in Deutschland. Länder wie Norwegen können dank vieler guter Standorte über 98% ihrer Stromversorgung durch Wasserkraft realisieren.
Geothermie
Geothermie bedeutet ins Deutsche übersetzt Erdwärme. Ursachen sind Zerfalls Prozesse im Erdkern und Restwärme aus der Entstehungszeit der Erde. Sie tritt in Erscheinung durch heiße Quellen oder Gestein im Erdinneren. Mit Hilfe dieser wird eine Trägerflüssigkeit auf hohe Temperaturen erhitzt. So wird Wasser zum Sieden gebracht, das Turbinen zur Stromerzeugung antreibt oder direkt in Form von Fernwärme genutzt werden kann. Geothermie ist dabei sehr abhängig von guten geografischen Gegebenheiten. Hohe Temperaturen in niedriger tiefe sind ideal. In Deutschland stammen lediglich 0,02% der Stromerzeugung aus der Geothermie. In Island hingegen können 27% der Stromversorgung mittels Geothermie gewährleistet werden.
Biomasse
Die Nutzung von Biomasse ist 790.000 Jahre alt und damit die älteste regenerative Energie. Seit der Entdeckung des Feuers wird sie genutzt. Aber nicht nur das Verbrennen von Holz zählt dazu. Biomasse bezeichnet alle Lebewesen, Organismen und Stoffwechselprodukte. Damit gehören z.B. auch Gräser Bioabfälle, Energiepflanzen oder Klär- und Deponiegase zur Biomasse. Alle diese Energieträger werden entweder direkt verbrannt oder weiterverarbeitet. Sie werden zu Bioölen gepresst, mittels alkoholischer Gehrung zu Bioethanol, durch Fermentation zu Biogas oder mit weiteren Prozessschritten zu Biokraftstoffen verarbeitet. Die entstandenen Energieträger können dann zur Erzeugung von Wärme Strom oder der Fortbewegung genutzt werden. In Deutschland wird ca. 6,9% des Stromes durch Biomasse erzeugt. In einigen Ländern in Afrika ist Biomasse nahezu der einzige verfügbare Energieträger.
Windkraft
Wind ist in Bewegung versetzte Luft. Ursache dieser Bewegungen sind Temperaturunterschiede. Diese sind auf unterschiedlich warme Regionen auf der Erde oder Meeresströmungen zurückzuführen. Die Nutzung der Windenergie begann schon vor tausenden von Jahren mit Windmühlen. Bis heute hat sich an dem Grundkonzept nicht viel verändert. Moderne Windräder sind Wunder der Technik, ihren Ursprung kann man dennoch bis heute erkennen. Von einer kleinen Anlage auf einem Segelboot bis zu Windrädern mit 8 MW Leistung und 180m Rotordurchmesser ist alles möglich. Um Wind jedoch effektiv zu nutzen ist die Umgebung sehr wichtig. Grundsätzlich lässt sich sagen je freier die Fläche und je näher die Lage an der Küste, desto stärker und konstanter weht der Wind. In Deutschland sind schon viele der guten Standorte bebaut. Daher setzt man auf das Repowering. Darunter versteht man das Ersetzen von veralteten bzw. kleinen Anlagen durch modernere und leistungsfähigere. Eine relative neu erschlossene Möglichkeit sind offshore Windparks. Da auf dem Meer ideale Bedingungen und riesige Flächen vorhanden sind bieten sich große Ansammlungen von Windrädern an. Sowohl die schnellere Alterung aufgrund des aggressiven Salzwassers als auch der verlustarme Transport des Stromes über große Entfernungen sind Probleme an denen gearbeitet und geforscht wird. Mit ca. 12% hat die Windenergie den größten Anteil der regenerativen Energien an der Stromversorgung Deutschlands. Weltweit gesehen sind wir mit einer installierten Leistung von ca. 45GW auf Platz drei hinter China und der USA.
Solar
Der Bereich Solar setzt sich aus Solarthermie und Photovoltaik zusammen. Sie nutzen die Wärme bzw. die energiereiche Strahlung der Sonne. Damit sind bis auf Geothermie und Gezeitenkraftwerke alle genutzten Energieformen auf die Sonne zurückzuführen. Bei der Solarthermie wird das Sonnenlicht absorbiert und in Wärme umgewandelt. Diese wird von einem Trägermedium wie Wasser, Öl, oder Salz aufgenommen. Im kleinen Maßstab wird Solarthermie zur Warmwassererzeugung genutzt. In großem Maßstab können Solarthermie Kraftwerke in warmen Regionen der Erde auch zur effizienten Stromerzeugung genutzt werden. Photovoltaik hingegen nutzt die energiereiche Strahlung der Sonne und wandelt sie direkt in Elektrizität um. Technische Grundlage dafür bilden Halbleitermaterialien wie Silizium. Im Gegensatz zu den meisten bisher genannten erneuerbaren Energien eignet sich Photovoltaik sehr gut für Privatpersonen. Die Photovoltaik hat in Deutschland einen Anteil von 6% an der gesamten Stromversorgung. Mit 39,7 Gigawatt installierter Leistung belegt Deutschland hinter China weltweit den zweiten Platz.
