Regenerative Energien

Biomasse und Geothermie

Biomasse und Geothermie

Mit der zunehmenden Knappheit der fossilen Energieträger gewinnen erneuerbare Energieträger wie Geothermie und Biomasse zunehmend an Bedeutung. In Anbetracht der globalen Erderwärmung und der Knappheit der fossilen Energieträger können gerade diese Energieformen, aber auch Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft in der Zukunft eine bedeutende Rolle bei der Energieversorgung einnehmen.

Biomasse

Biomasse besteht aus organischen Stoffen, aus denen sich Energie gewinnen lässt und die pflanzlichen oder tierischen Ursprungs (Holz, Stroh, Gülle, etc.) sind. Biomasse wird in zwei Gruppen unterteilt: regenerierbare Rohstoffe und organischer Abfall.

Energieträger aus Biomasse sind beispielsweise: Brennholz, Pellets und Bioethanol. Biomasse wird beispielsweise zur Wärmeversorgung in großen Anlagen eingesetzt oder auch zur Fernwärmeversorgung.

Geothermie

Geothermie, auch Erdwärme genannt, ist in der Erdkruste gespeicherte Energie. Diese Energie wird immer noch unterschätzt, doch in der Tiefe liegt viel Kraft. Der größte Anteil der Erdmasse ist an die 1000 Grad Celsius heiß. Das bedeutet, unter der Erde ist viel Wärme gespeichert. Und sofern diese zugänglich und nutzbar ist, zählt die Geothermie zu den regenerierbaren Energieformen, die zum Heizen Verwendung finden kann, aber auch zur Erzeugung von elektrischem Strom.

Vorteile der Energieformen

Beide regenerativen Energieformen, also sowohl Geothermie als auch Biomasse, sind grundlastfähig und damit dort einsetzbar, wo immer momentan Nachfrage besteht. Dies ist ein Vorteil gegenüber der Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen, die von der eingestrahlten Sonnenenergie abhängig ist. Durch die Nutzung von Biomasse und Geothermie werden fossile Energieträger geschont. So ist beispielsweise bei einer Pelletheizung Holz anstatt Kohle der Brennstoff.

Vergleich Biomasse und Geothermie – Fazit

Bei der Verwendung von Biomasse sind hohe Temperaturen möglich, allerdings sind die Rohstoffpreise relativ hoch und Biomasse ist knapp. Im Vergleich dazu ist Geothermie im Überfluss vorhanden. Die Erschließung ist zwar sehr zeitaufwendig, dafür aber sehr preisstabil. Angesichts der Knappheit der fossilen Rohstoffe und der Tatsache, dass weniger schädliche Emissionen in die Umwelt gelangen, gehören Biomasse und Geothermie zu den zukunftsweisenden Energieträgern.

Außerdem ist zu beachten, dass auch Biogase und Biokraftstoffe aus Biomasse hergestellt werden. Für eine zukunftsweisende Verwendung sollten beide Energieträger, wenn möglich mit optimierter Speichertechnik, eingesetzt werden. So könnten die Vorzüge beider Energieträger in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und der technischen Möglichkeiten miteinander verknüpft werden.

Regenerative Energien

Biogas

Aus Biogas wird Strom

Im Zuge der Energiewende und der Förderung erneuerbarer Energien rückt eine Energieform immer mehr in den Fokus der Aufmerksamkeit: das Biogas. Erzeugt wird es in unterschiedlich großen Biogasanlagen durch das Vergären von Biomasse. Der Begriff Biomasse beinhaltet sowohl Abfall- und Reststoffe wie Speisereste, Klärschlamm, Gülle und Mist, als auch nachwachsende pflanzliche Rohstoffe, zum Beispiel Mais, Gras, Futter- und Zuckerrübe.

Die Biogasanlage

Um das Ausgangsprodukt Biomasse zur Gärung zu bringen, wird es im sogenannten Fermenter mit anaeroben Bakterien versetzt, die Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette hauptsächlich in Methangas und CO2 umwandeln. Der Fermenter selbst ist ein hermetisch abgedichteter, wärmeisolierter Behälter aus Stahl oder Beton.

In seinem Innenraum befindet sich ein Rührwerk, das die Biomasse bei einer Temperatur von 35 – 40 Grad Celsius gleichmäßig durchmischt. Das bei der Gärung entstandene Gasgemisch wird nun entschwefelt, getrocknet und mit Frischluft versetzt. Danach wird es in einen Gasmotor geleitet, entzündet und verbrannt. Mit der freiwerdenden Energie wird eine Kurbelwelle in Gang gesetzt, die ihrerseits mit einem Generator gekoppelt ist. Dieser erzeugt nun den elektrischen Strom.

Vorteile und weitere Verwendung von Biogas

Die Erzeugung und Verbrennung von Biogas ist CO2-neutral. Die Verwendung von Biogas ausschließlich zur Stromerzeugung ist wirtschaftlich und klimatechnisch ebenso wenig zielführend wie seine rein thermische Verwertung. Am sinnvollsten genutzt wird Biogas dann, wenn es gleichzeitig zur Strom und Wärmeerzeugung eingesetzt wird. Mit der Technik der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) weist es die beste Klimabilanz auf.

Biogas wird wie Erdgas auch zum Heizen und in der Küche verwendet, da es entsprechend aufbereitet ohne Probleme in das Erdgasnetz eingeleitet werden kann. Auch Kraftfahrzeuge mit Erdgasmotor können mit Biogas betrieben werden.

Lokal kann die bei der Biogaserzeugung anfallende Abwärme ebenfalls sehr leicht genutzt werden. Das kommt vor allem kleineren und landwirtschaftlichen Betreibern sehr entgegen.

Stromerzeugung

Stromerzeugung in Deutschland

Stromerzeugung in Deutschland

In Deutschland werden zur Energieerzeugung die unterschiedlichsten Energieträger herangezogen. Den Hauptanteil tragen dabei Atomenergie, Kohle, Gasenergie und neuerdings auch erneuerbare Energieformen.

Kohlekraftwerke

Braunkohle und auch Steinkohle stellen mit über 40 Prozent die größte Gruppe bei der Stromerzeugung. In Kohlekraftwerken wird die Kohle verbrannt und durch die entstehende Wärme, infolge dessen Wasserdampf entsteht, werden Turbinen angetrieben. Aufgrund der natürlichen Begrenztheit dieser fossilen Brennstoffe ist das Ende dieser Technik allerdings absehbar. Durch den Einsatz neuerer Techniken, wie etwa der Kraft-Wärme-Kopplung wird versucht, diese Kraftwerke zumindest etwas effizienter arbeiten zu lassen.

Gaskraftwerke

Dieses Kraftwerk wird mit brennbaren Gasen beispielsweise Erdgas betrieben. Die Brennstoffe bringen dabei Gasturbinen zum Laufen, die wiederum mit ihnen verbundene Generatoren antreiben. Eine Gasturbine zeichnet sich durch eine hohe Leistungsdichte und durch einen schnellen Start aus. Die Fähigkeit des Schnellstarts erlaubt es, das Gaskraftwerk zur Abdeckung kurzfristig benötigter Spitzenlastabdeckungen zu nutzen. Die Leistungen dieser Kraftwerke liegen je Turbineneinheit bei 340 Megawatt. Die Turbine hat dabei eine Größe, die einem LKW-Anhänger entspricht. Die erzeugte Stromkapazität kann eine Stadt mit ca. 300000 Einwohnern versorgen.

Atomkraftwerke

Einen weiteren großen Anteil an der Energieerzeugung in Deutschland trägt die Atomkraft. Ihr Anteil liegt bei ungefähr 25 Prozent und ist aufgrund der Angst vor Unfällen eine eher unbeliebte Form der Energiegewinnung. In einem Atomkraftwerk wird mittels Kernenergie Wasser erhitzt und durch den daraus entstehenden Wasserdampf eine Turbine betrieben. Bei dieser Technologie gibt es viele verschiedene Probleme, die bisher nicht eindeutig gelöst werden konnten. Weder die Frage des entstehenden Atommülls noch die Möglichkeit einer Endlagerung dieser Stoffe ist bislang eindeutig geklärt.

Erneuerbare Energien

Gerade in letzter Zeit nimmt der Anteil von erneuerbaren Energien deutlich zu. Die Energiekonzerne investieren hauptsächlich in Windkraft und Biomasseverfahren. Auch der Anteil an Nutzung von Sonnenenergie und Wasserkraft steigt stetig. Durch die Verknappung von fossilen Brennstoffen und die große Akzeptanz in der Bevölkerung wird der Anteil der erneuerbaren Energien in den nächsten Jahren steigen.

Stromerzeugung

Erneuerbare Energien

Regenerative Energien – Der Strom wird immer grüner

Spätestens im Jahr 2023 will Deutschland gänzlich ohne Atomstrom auskommen und auch andere Kraftwerke, die auf fossilen Brennstoffen basieren, würde man gerne durch grünen Strom ersetzen. Eine Reduzierung der Abhängigkeit von Atomstrom und Brennmaterialien wie Kohle, Öl und Gas ist das Ziel der Etablierung von erneuerbaren Energien, da sie sich nicht nur als umweltschonender erweisen, sondern auch in unbegrenztem Maße zu Verfügung stehen.

Was sind erneuerbare Energien?

Unter erneuerbaren oder regenerativen Energien versteht man allgemein alle Energieträger, deren Quellen nicht versiegen können. Darunter fallen beispielsweise Windenergie oder Wasserkraft, aber auch Gezeitenenergie. Ebenfalls werden darunter alle Energieformen betrachtet, die nicht in absehbarer Zeit ein Ende finden wie beispielsweise solare Strahlung.

Das Spektrum der alternativen Energien fächert sich breit auf, neben der schon genannten Gewinnung aus Wind mit Windkrafträdern, aus Wasser durch Wasserkraftwerke an Flüssen, Stauseen oder im Meer existieren noch weitere Möglichkeiten.

Bei der Geothermie nutzt man die in der Erdkruste gespeicherte Wärme. Jegliche Biomasse, Biodiesel, Biogas sowie Müll und Deponiegas, Holz und andere feste nachwachsende Stoffe, die man zur Energiegewinnung verbrennen kann, zählen zu den regenerativen Energien. Die Abgrenzung von erneuerbaren zu fossilen Energieträgern begründet sich auf der sehr langen Regenerationszeit, die bei Erdgas beispielsweise mehrere Millionen Jahre beträgt.

Wichtiger Eckpfeiler der Strom- und Energieerzeugung

In einer immer stärker auf intergenerative Nachhaltigkeit bedachten Gesellschaft hat sich der Anteil der alternativen Energien in den letzten 15 Jahren vervierfacht. Vor zwei Dekaden hätte man leicht auf sie verzichten können, doch heute stellen sie einen wichtigen Eckpfeiler der Strom- und Energieerzeugung in Deutschland dar. Bereits 2011 betrug die Quote des grünen Stroms schon mehr als 12,5% des gesamten Endenergieverbrauchs, beim Strom lag der Anteil sogar schon über ein Fünftel der Gesamterzeugung. Für die Stromerzeugung stellt die Windenergie das verhältnismäßig größte Kontingent zur Verfügung, diese könnte aber in ein paar Jahren von der Photovoltaik als Haupterzeuger, die erneuerbaren Energien betreffend, abgelöst werden.

Doppelter Gewinn durch Photovoltaik

Ein gemütliches Zimmer mit einem Kamin, in dem ein Feuer lodert, ist nicht nur eine wohltuende und gemütliche Umgebung, sondern auch eine gute Ausnutzung erneuerbarer Energien, denn die Verbrennung von Holz fällt in die Rubrik der alternativen Brennstoffe. Mittlerweile gibt es viele verschiedene Modelle, wie man sein eigenes Heim durch regenerative Energien beheizen kann, doch oft reichen Solarenergie, Erdwärme- und Luft-Wärmepumpen nicht aus, damit im eigenen Domizil auch im Winter eine annehmbare Temperatur herrscht. Dennoch sind diese Anlagen eine gute Investition und verbessern nicht nur die Finanzen der Nutzer durch Einsparungen, sondern lassen diese auch teilweise kassieren, denn durch Photovoltaik erhält man für den eingespeisten Strom ins öffentliche Netz Geld zurück.

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