Erneuerbare Energien 

 

  

Erdwärme oder Geothermie

So können als Vorteile der Nutzung der Erdwärme folgende Punkte genannt werden:

Dauerhaft zur Verfügung stehende Energiequelle

Die Wärme im Inneren unserer Erde resultiert zu den größten Teilen aus Restwärme aus der Zeit der Erdentstehung, Wärme, die aus radioaktiven Zerfallsprozessen entsteht und der Sonneneinstrahlung auf die Erde.
Es ist nicht zu befürchten, dass diese Energiequelle in einem vorstellbarem Zeitraum versiegen wird und die Nutzung der Erdwärme kann somit dauerhaft betrieben werden.

Gute CO2-Bilanz

Sowohl bei der direkten als auch bei der indirekten Nutzung der Erdwärme zur Energieerzeugung wird unsere Atmosphäre nur wenig mit Kohlendioxid belastet, so dass die CO2-Bilanz bei der Nutzung von Erdwärme im Vergleich zu anderen Methoden der Energiegewinnung sehr gut ist.

Multiple Verwendungsmöglichkeiten

Mittels der Tiefengeothermie läßt sich zum Einen elektrischer Strom erzeugen und zum Anderen Wärme, zum Beispiel zu Heizzwecken, gewinnen.
Die oberflächennahe Geothermie ist neben der Wärmegewinnung dazu geeignet in den Sommermonaten zum Zwecke der Klimatisierung von Gebäuden verwendet zu werden. Die Einsatzmöglichkeiten der Geothermie sind somit sehr vielseitig.

Als Nachteile der Erdwärmenutzung sollten folgende Punkte nicht verschwiegen werden:

Teilweise aufwendige Vorarbeiten notwendig

Vor allem dann, wenn das für den jeweiligen Anwendungszweck erforderliche Temperaturniveau erst in tieferen Schichten der Erde gegeben ist, sind die Vorarbeiten, wie Bohrungen und das Einbringen von Wärmesonden, oftmals sehr aufwendig, so dass in einigen Fällen die Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt ist.

Nicht überall realisierbar

An einigen Orten kann die Erdwärme selbst dann nicht genutzt werden, wenn die geologischen Voraussetzungen eigentlich günstig wären.
Dies begründet sich darauf, dass für das Einbringen von Wärmesonden oder Flächenkollektoren in das Erdreich relativ viel Platz benötigt wird, der oftmals nicht gegeben ist. So ist die geothermische Wärmegewinnung für Gebäude, dessen Grundstücke eher klein sind, oftmals nicht machbar.

Energiezufuhr für Wärmepumpen notwendig

Bei der Nutzung der oberflächennahen Geothermie, zum Zwecke des Beheizens von Häusern, ist der Einsatz von Wärmepumpen notwendig. Der Betrieb von Wärmepumpen kann aber nur über die Zufuhr von Energie (elektrischer Strom) realisiert werden.
Somit muß Energie eingesetzt werden, um die Erwärme für solche Zwecke nutzen zu können.
Die Gesamtbilanz von eingesetzter Energie zu gewonnener Wärmeenergie ist jedoch positiv.

 

  

 Wärme aus Sonnenenergie

Dass es möglich ist, die Energie der Sonne zu nutzen, um elektrischen Strom zu erzeugen, wurde in den vorangegangenen Abschnitten bereits dargelegt. Der Mensch kann sich die Sonnenenergie zudem jedoch auch noch nutzbar machen, um die zum Leben notwendige Wärme zu erzeugen.

Um die Strahlungsenergie der Sonne in für den Menschen nutzbare Wärmeenergie, die zum Beispiel zum Beheizen von Gebäuden oder zur Bereitung von Warmwasser verwendet werden kann, umzuwandeln, werden hierzulande Absorber verwendet, die ein Wärmeträgermedium (Wasser oder auch ein Wasser-Glycol Gemisch) erhitzen.
Solche Absorber (Sonnenkollektoren) werden in Deutschland hauptsächlich für folgende Anwendungen genutzt:

Schwimmbadabsorber zur Erwärmung von Schwimmbädern

Um das Wasser für Schwimmbäder auf eine angenehme Temperatur zu bringen, kann man sogenannte Schwimmbadabsorber nutzen. Schwimmbadabsorber bestehen aus vielen kleinen strahlungsabsorbierenden Kunststoffleitungen, die zu Matten miteinander verbunden sind. Angebracht werden diese Absorber auf Flächen, die der Sonne ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Dachflächen.
Die Leitungen solcher Schwimmbadabsorber werden direkt von dem Wasser des zu erwärmenden Schwimmbades durchströmt und können das Wasser durchaus auf 25 bis 30 Grad Celsius erhitzen.
Diese Temperaturen sind für die Anwendung in einem Schwimmbad durchaus ausreichend.
Da Schwimmbadabsorber technisch sehr einfach aufgebaut sind, sind auch die Kosten für solche Absorber relativ niedrig und die Anschaffung und Installation ist für die Betreiber von Schwimmbädern, aufgrund der eingesparten Energiekosten für konventionelle Beheizung des Wassers, lohnend.

Zur Erhitzung von Wasser für Heizungsanlagen oder von Brauchwasser

In einem Haushalt braucht man zum Einen ein Wärmeträgermedium, welches zum Beheizen des Gebäudes dient, und zum Anderen warmes Brauchwasser, also Wasser, das zum Beispiel zum Duschen oder Baden genutzt wird.
Für diese Anwendungen muß das Wasser (bzw. Wärmeträgermedium) deutlich stärker erwärmt werden, als dies bei Schwimmbädern der Fall ist.
Aus diesem Grunde kommen für derartige Einsatzzwecke auch keine einfach Absorber in Frage, sondern es müssen deutlich aufwendiger herzustellende Flach- oder Röhrenkollektoren verwendet werden, die das Wasser auf die erforderlichen Temperaturen erhitzen können.
Am Häufigsten kommen die sogenannten Flachkollektoren zum Einsatz, da diese in der Anschaffung günstiger sind, als Röhrenkollektoren. Leider ist der Wirkungsgrad dieser Flachkollektoren auch geringer, als der von Röhrenkollektoren, da weniger Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt werden kann.
Angebracht werden die Kollektoren zumeist auf Dachflächen, die der Sonne zugewandt sind. Das erhitzte Wasser wird von den Kollektoren über Rohrleitungen in einen Warmwasserspeicher geleitet, der dann als Speicher für Brauchwasser und/oder als Warmwasser-Speicher für die Heizungsanlage genutzt wird.
Es ist mittels solcher Kollektoren auch in eher sonnenarmen Ländern, wie Deutschland, möglich, einen großen Teil des Wärmebedarfes eines Gebäudes zu decken.

 

Vor und Nachteile

Die Sonnenenergie ist zweifellos eine sehr interessante regenerative Energieform. Deshalb sollen einmal konkret einige Vor- und Nachteile, welche die Nutzung der Sonnenenergie mit sich bringt, gegenübergestellt werden.

So weist die Nutzung der Sonnenenergie zum Beispiel folgende Vorteile auf:

Kostenloser Rohstoff, der zeitlich fast unbegrenzt zur Verfügung steht.

Die Sonne liefert ihre energiereiche Strahlung völlig kostenlos zu unserer Erde und wird diese Strahlung auch in sehr vielen Jahrhunderten noch liefern. Sicherlich gibt es einen Zeitpunkt, an dem die Sonne erlöschen wird und die Energiezufuhr somit stoppen wird. Dieser Zeitpunkt liegt jedoch so weit in der Zukunft, dass der verbleibende Zeitraum die menschliche Vorstellungskraft übersteigt.
Anders als bei fossilen Energieträgern, kann die Verfügbarkeit des zur Energiegewinnung notwendigen Rohstoffes also als dauerhaft betrachtet werden.

Saubere emissionsfreie Energieerzeugung

Egal, ob es sich um Solarmodule zur Stromerzeugung oder um Kollektoren zur Wärmegewinnung handelt, fallen im Betrieb von Sonnenenergie-Anlagen keinerlei Emissionen an, die unsere Gesundheit, unsere Umwelt oder unser Klima belasten könnten.
Sonnenenergie ist somit eine sehr "saubere" Energie, durch dessen verstärkten Einsatz sich bereits bestehende Umweltproblematiken reduzieren lassen können.

Mehrere Einsatzmöglichkeiten und hohes Potential zur Erweiterung

Mittels der Sonnenenergie kann sowohl Wärme als auch elektrischer Strom erzeugt werden. Nutzt man den Strom aus Photovoltaik Anlagen für Solarautos, kann die Sonnenenergie zudem noch zur Fortbewegung genutzt werden.
Es finden sich als multiple Möglichkeiten zur Verwendung der Sonnenenergie.
Da es auch in Ländern, wie Deutschland, in denen Flächen nur begrenzt zur Verfügung stehen, noch genügend Möglichkeiten gibt, Solarmodule oder Kollektoren zu installieren, kann die Nutzung dieser Energieform zudem noch stark ausgebaut werden.

Dem gegenüber stehen allerdings auch einige Nachteile, welche die Nutzung der Sonnenenergie aufweist, wie zum Beispiel:

Aufwendige Herstellung von Solarmodulen bzw. Kollektoren

Die Herstellung von Solarmodulen zur Stromerzeugung oder Solarkollektoren zur Wärmegewinnung ist derzeit noch relativ aufwendig. Somit sind auch die Investitionskosten in derartige Anlagen recht hoch und können abschreckend wirken.
Auch aus diesem Grund wird der Einsatz von Sonnenenergie derzeit relativ stark gefördert.

Die Unstetigkeit der Sonnenstrahlung

Die Sonne wird zwar stets Energie zur Erde liefern, leider ist die Sonnenstrahlung nicht in konstantem Maße gegeben. So wird es immer Perioden geben, die sonnenreich sind, und Perioden in denen die Sonne kaum scheint.
Deshalb ist es kaum planbar, wieviel Energie die Sonne in bestimmten Zeitabschnitten liefern wird.

Einsatz toxischer Substanzen bei der Herstellung von Modulen

Besonders bei der Herstellung von Photovoltaikanlagen (Solarmodulen) kommen viele Chemikalien zum Einsatz, die teilweise hoch toxisch sind oder bei unsachgemäßer Lagerung, Umgang oder Entsorgung ein umweltschädigendes Potential haben.
So werden beispielsweise das hoch toxische Arsen oder das als krebserzeugend geltende Cadmium verwendet.
Hieraus resultieren zum Beispiel ein hoher Aufwand bezüglich des Arbeitsschutzes bei der Herstellung von Solarmodulen und ein großer Aufwand bei der Entsorgung alter Solarmodule.

 

Wärme aus Biomasse

Das Konzept Biomasse zu nutzen, um Wärme zu gewinnen, ist keinesfalls neu. So haben die Menschen schon vor langer Zeit trockenes Holz gesucht, um ein Lagerfeuer zu entzünden an dem sie sich erwärmen konnten.
Auch in Wohngebäuden diente ein einfacher Kamin, in dem Brennholz verbrannt wurde, lange Zeit als einzige Wärmequelle.

Diese Methoden der Nutzung von Biomasse gibt es heute natürlich auch noch, inzwischen kann Biomasse jedoch wesentlich moderner und effektiver zur Gewinnung von Wärme eingesetzt werden.

So finden zum Beispiel folgende Methoden eine häufige Verwendung:

Verfeuerung von Holzpellets in Heizungsanlagen

Heizungsanlagen können nicht ausschließlich mit Erdöl oder Erdgas betrieben werden, sondern auch mit Holzpellets, die im Handel erhältlich sind.
Da Heizungsanlagen, die mit Holzpellets als Energieträger betrieben werden, zur Zeit relativ günstig bezüglich der Rohstoffkosten sind, freuen sich solche Heizungsanlagen inzwischen recht großer Beliebtheit.
So wird geschätzt, dass derzeit bereits mehr als eine halbe Millionen Pelletheizungen im Einsatz sind. Da Holzpellets bereits heute zu einem großen Teil aus dem Ausland importiert werden müssen, ist es allerdings schwer abzuschätzen, wie sich die Rohstoffkosten zukünftig entwickeln werden, falls die Nachfrage weiter steigen sollte.

Nutzung der Abwärme von Biokraftanlagen

Bei Biokraftanlagen (Biomasseheizkraftwerke oder Biogasanlagen), die in der Hauptsache dazu dienen, elektrischen Strom zu erzeugen, wird, wie bereits im letzten Abschnitt erwähnt, überschüssige Abwärme oftmals dazu genutzt, um über Leitungen naheliegende Gebäude beheizen zu können.
Hier wird das Prinzip der Fernwärme (neuerdings auch Nahwärme genannt), das bei konventionellen Kraftwerken schon längere Zeit zum Einsatz kommt, umgesetzt.

Einspeisung von Biogas in bestehende Gasnetze

Da sich Biogas, genau wie Erdgas, einfach verfeuern läßt, um Wärme zu gewinnen, ist geplant, dass Biogas zukünftig auch in bestehende Erdgasnetze eingespeist werden kann.
Dies könnte sich vor allem für landwirtschaftliche Betriebe lohnen, die eine Biogasanlage betreiben möchten, diese jedoch nicht zur Erzeugung von elektrischen Strom nutzen wollen.

 

 

 hier eine Animation zum Thema Erdwärme, bitte Ton einschalten.

 

 

 hier eine Animation zum Thema Solarthermie, bitte Ton einschalten.

 

 

 hier eine Animation zum Thema Pellets, bitte Ton einschalten.

 

 

 hier eine Animation zum Thema Wärmepumpe, bitte Ton einschalten.

 

 

 

 

 

 

                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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