Nachhaltige Energiegewinnung durch erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien sind viel mehr als ein Trend! Lernen Sie – einfach erklärt – 7 Möglichkeiten kennen, die Ihre Strom-, Wärme- und Kraftstoffversorgung nachhaltig gestalten können.

Die Sonne scheint, der Wind weht, die Umwelt bietet Wärme, vielleicht fließt ja sogar noch ein Bach am Grundstück vorbei: Sind das nicht regenerative Energiequellen, die ich „frei Haus“ nutzen kann? Und nachhaltig und mit sehr geringem CO2-Ausstoß, um mein Haus mit Strom und Wärme zu versorgen?

Erneuerbar oder fossil – wo liegt der entscheidende Unterschied?

Erneuerbare Energiequellen stehen praktisch unbegrenzt zur Verfügung

Energien, die die Natur ständig neu produziert, nennt man erneuerbare Energien oder regenerative Energien. Die klassischen Bio- oder grüne Energiequellen sind Wind, Sonne, Erdwärme /Geothermie, Wasser und Biomasse. Nachwachsende Rohstoffe wie Holz zählen genauso hierzu wie pflanzliche und tierische Abfälle.

Diese erneuerbaren Energien punkten gegenüber den Umwelt-Belastungen durch fossile Träger und könnten uns in Zukunft mit Energie versorgen. Das spiegelt das erklärte Ziel der Bundesregierung, bis 2030 80 Prozent der Stromerzeugung aus grünen Energiequellen zu speisen.

Speziell produzierte Energieformen wie Wasserstoff oder E-Fuels gelten als klimafreundlich, wenn zur Produktion regenerative Energiequellen genutzt werden.

Fossile Energiequellen gehen zur Neige

Dagegen sind fossile Energieträger wie Kohle, Gas, Erdöl oder Uranerz nur in begrenzter und abnehmender Menge vorhanden. Die Nachteile:

• Die Gewinnung dieser fossilen Energie wird immer aufwendiger. Die Preise für Verbraucher steigen weiter an.
• Fossile Energiequellen bergen Risiken wie Umweltverschmutzung durch CO2-Ausstoß, Radioaktivität oder Erderwärmung.
• Fossile Energiequellen sind irgendwann verbraucht.
  

Erneuerbare Energien mit ihren Vor- und Nachteilen

Welche Möglichkeiten habe ich als Verbraucher, wenn ich erneuerbare Energien nutzen möchte?

• Sie entscheiden sich für einen Strom- oder Gasanbieter-Tarif auf Basis erneuerbarer Energiegewinnung. Ein Tarifvergleich lohnt sich!
• Sie entscheiden sich für die (teilweise) Selbstversorger-Variante oder schließen sich Netzwerken an und nutzen beispielsweise diese Technologien:

1. Solarstrom

• Solarthermie
  Solche Anlagen wandeln Sonnenenergie in Wärme um, die für Warmwasser oder die Heizung genutzt werden. Sie können kombiniert werden mit einer sonstigen Technologie. Sie benötigen mindestens einen Solarkollektor, der in der Regel auf Ihrem Dach montiert wird.
• Photovoltaik-Anlage
  Auch mit einer Photovoltaik- oder PV-Anlage nutzen Sie das Sonnenlicht als erneuerbare Energie, das dann über die Komponenten Solarmodul, Solargenerator und Wechselrichter in Strom umgewandelt wird. Vor allem wenn Ihr Hausdach nach Süden ausgerichtet ist, kann die Erzeugung von Solarstrom eine auf lange Zeit gesehen relativ günstige Methode sein und Sie könnten sogar noch eine staatliche Förderung erhalten. Wenn Sie Solarstrom speichern, macht sie das unabhängiger von Stromanbietern. Ansonsten kann der Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden. Dafür erhalten Sie eine Einspeisevergütung.

• Solar-Ladegeräte
  Smartphone, Digitalkamera oder mobile Elektrogeräte sind normalerweise mit einem Akku ausgerüstet, der irgendwann neu aufgeladen werden muss. Trekking-Fans und Camper können dann auf ein Solar-Ladegerät zurückgreifen. Es lädt die Geräte mit Sonnenenergie auf, unabhängig vom Stromnetz. Clever: Wenn eine Powerbank an ein entsprechendes Ladegerät angeschlossen werden kann, gibt das noch mehr Unabhängigkeit. Zur Ausstattung zählen Merkmale wie die Anzahl der Solarpanels, der Akkutyp (integriert oder auswechselbar) und die Kapazität des Akkus, die Anzahl der USB-Anschlüsse (Output und Input), die Dauer der Aufladung, der Schutz vor Staub und Spritzwasser, die Möglichkeiten zur Schnellaufladung, des Aufladens mehrerer Geräte gleichzeitig oder das kabellose Aufladen, Überhitzungs- und Überladeschutz und mehr.
• Balkonkraftwerke
  Eigenen Strom erzeugen über ein Balkonkraftwerk, Mini-PV, Plug-in PV oder Stecker-Solargerät – das ist zunehmend auch für Mieter möglich, zumal derzeit an neuen Regelungen gearbeitet wird, die bürokratische Hürden abbauen (Stichwort: Solarpaket I) und je nach Bundesland sogar noch Zuschüsse für die Anschaffung gewähren. Im Vergleich zu Photovoltaik-Anlagen sind die kleinen Schwestern sogar relativ günstig.
  
  Der Vorteile: Die Geräte lassen sich auch ohne feste Installation aufstellen, etwa auf Balkonen oder Terrassen. Der erzeugte Strom lässt sich direkt im Haushalt nutzen und senkt die Stromrechnung entsprechend. Sie gelten als elektrische Haushaltsgeräte – also keine Anlagen – und sind einfach installierbar. Sie ziehen um? Dann können Sie das Gerät einfach wieder abbauen und mitnehmen.
  
  Die Geräte bestehen in der Regel aus einem oder mehreren Solarmodulen und einem Wechselrichter sowie Bauteilen zur Montage. Ein Modul produziert aus dem Sonnenlicht, das eindeutig zu den erneuerbaren Energien gehört, Gleichstrom, den der Wechselrichter in Wechselstrom umwandelt. Über ein Kabel wird die Anlage mit einer Steckdose verbunden. Und dann kann es los gehen: Geräte, die am Stromnetz des Haushalts angeschlossen sind, nutzen jetzt vorrangig den eingespeisten Solarstrom.
  
  Man schätzt, dass Haushalte etwa 10 bis 20 Prozent des benötigten Stroms selbst produzieren können – das hängt von der Qualität, Größe und vor allem der Ausrichtung der Balkonkraftwerk-Anlage und natürlich den Sonnenstunden ab. Die Anschaffung kann sich bereits nach einigen Jahren rechnen. Die Geräte können bis zu 20 Jahren und länger genutzt werden.
  
  Ein Kalkulationsbeispiel:
  – Ein Stecker-Solarmodul ist 1 x 1,70 Meter groß
  – Die Leistung entspricht etwa 300 Watt
  – Es ist optimal ausgerichtet und liefert zirka 200 bis 300 Kilowattstunden Strom pro Jahr
  – Sie schaffen ich zwei solcher Module an und verdoppeln die Leistung auf 600 Watt:
  Bei einem Strompreis von 40 Cent pro Kilowattstunde können Sie so bis zu 240 Euro jährlich einsparen.
  Die Anschaffungspreise variieren von etwa 600 Euro bis 1.200 Euro pro Modul.
  
  Gute Neuigkeiten: Bislang musste eine spezielle Einspeise-Steckdose vom Fachmann installiert werden. Mit Inkrafttreten des geplanten Bundesgesetzes soll eine ganz normale Schuko-Steckdose ausreichen. Bei einer Leistung bis 600 Watt können Sie dem Netzbetreiber die Inbetriebnahme Ihres Stecker-Solargeräts selbst mitteilen. Sofern Sie keine baulichen Veränderungen vornehmen, benötigen Sie keine Genehmigung de Vermieters, auch wenn Sie ihn informieren sollten. Zu beachten sind Regelungen bei Eigentümer-Gemeinschaften, und natürlich muss das Gerät sturmfest montiert sein. Ein weiterer Kostenaspekt neben der möglichen Anschaffungsförderung: Seit Januar 2023 entfällt beim Kauf eines Balkonkraftwerks die Mehrwertsteuer von bislang 19 Prozent.
  

2. Wärmepumpe

Inmitten der Energiewende kommt Wärmepumpen eine wachsende Bedeutung zu. Sie nutzen vorhandene, also erneuerbare Energie aus der Umwelt  –  Luft, Erde oder Wasser dienen hier zur regenerativen Energiegewinnung – und wandeln sie in Heizungswärme um. So nutzen Sie eine emissionsfreie Energiequelle. Allerdings benötigt die Technologie Strom, zumal in der Regel ein zusätzlicher Heizstab eingebaut wird, um ein Haus komplett zu heizen.

Für die Anschaffung, den Einbau und die Inbetriebnahme gibt es eine staatliche Förderung in Form von Zuschüssen. Gute Anlagen arbeiten effizient und bieten relativ günstige Heizkosten. Nachteilig kann sich die Geräuschbelastung bemerkbar machen.

3. Kleinwindkraft-Anlage

Windkraft ist eine relativ „saubere“ Energie. Im eigenen Garten können auch kleine Räder in Frage kommen. Entscheidend ist die Lage: Reicht die Windenergie an diesem Standort aus? Zudem gilt es gesetzliche Bestimmungen zu beachten.

4. Holz- oder Pelletheizung

Seit Urzeiten nutzen Menschen Holz, um zu kochen sich zu wärmen. Der nachwachsende Rohstoff ist in den letzten Jahren in Zeiten steigender Energiekosten immer beliebter geworden und schont die Umwelt, auch wenn CO2-Emission mitunter kritisiert wird. Holz ist jedoch – im Unterschied zu Erdöl oder Erdgas – ein CO2-neutraler Brennstoff, da beim Verbrennen nur soviel CO2 freigesetzt wird, wie der Baum in seinem Leben aufgenommen hat.

Die Vorteile: Holz ist relativ günstig zu beschaffen. Die laufenden Kosten einer Holzheizung sind relativ gering.

Mögliche Nachteile: Die Investitionskosten können je nach Modell höher sein. Wenn wir alle nur noch mit Holz heizen würden, käme die Energiebilanz eindeutig ins Wanken, denn dann würden wir mehr Holz verbrennen als nachwächst. Eine Holzheizung passt nicht für jeden Haushalt, macht mehr Arbeit – man dreht eben nicht nur einfach am Thermostat – und produziert Asche.

Zu den möglichen Varianten zählen, je nach Brennstoff:

• Die Pellets, aus Sägemehl oder Holzabfällen gepresste Zylinder. Sie benötigen vergleichsweise wenig Platz und machen wenig Arbeit. Allerdings sollte man auf eine gute, einheitliche Qualität der Pellets achten. Die Herstellung ist aufwendiger und Pellets sind in der Regel teurer als anderes Holz.
• Hackschnitzel sind einfacher herzustellen als Pellets und müssen praktisch nicht verarbeitet werden. Daher sind sie auch günstiger, sie benötigen aber mehr Platz und müssen gegebenenfalls noch getrocknet werden.
• Scheitholz ist vergleichsweise sehr günstig und leicht zu produzieren. Es muss aber einzeln und manuell in den Feuerraum gelegt werden und braucht entsprechend Platz und Aufwand für die Lagerung.
• Stammholz schließlich ist am günstigsten, vor allem wenn es aus dem eigenen Wald stammt. Es muss aber erst noch gespalten werden.

Holzvergaser-Heizungen arbeiten mit getrocknetem Holz, das erhitzt wird. Verbrannt wird denn das entstehende Gas. Der Wirkungsgrad ist mitunter über 90 Prozent, die Anschaffungskosten relativ günstig. Allerdings muss die Heizung manuell bestückt werden.

Holzheizungen lohnen sich vor allem, wenn sie unter Volllast arbeiten. Empfehlenswert kann ein ausreichend großer Pufferspeicher sind, um nicht verbrauchte Wärme zu speichern.

Gute Neuigkeiten: Der Bund hat mit der Einführung der Bundesförderung für Gebäude (BEG) die Fördermittel angepasst.

5. Biogasanlagen

Biomasse, aus der Strom erzeugt werden kann, besteht aus Pflanzenresten, Biomüll oder Gülle. In Biogasanlagen wird die Masse in Fermentern zum Gären gebracht. Diese erneuerbaren Energien sind nachhaltig, sofern für die Rohstoffe nachhaltig angebaut werden beziehungsweise aus Abfällen stammen.

6. E-Fuels und Biokraftstoffe

Elektroautos sind mittlerweile ein gewohntes Bild auf unseren Straßen, diese modernen Autos verwenden E-Fuel, oder einfacher ausgedrückt Elektro-Kraftstoff. Erneuerbare Energien wie E-Fuel werden durch die Verwendung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff hergestellt. Der Wasserstoff wird dann mit CO2 kombiniert, normalerweise aus industriellen Prozessen oder der Luft abgeschieden, um synthetische Kraftstoffe wie synthetisches Benzin oder Diesel zu erzeugen.

E-Fuel kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, um herkömmliche fossile Brennstoffe zu ersetzen und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Dazu gehört der Verkehrssektor; in Autos, Lastwagen, für Schiffe und Flugzeuge, bei industriellen Prozessen, zur Energiespeicherung und zur Backup-Stromerzeugung die als tragbare und leicht zu lagernde Energiequelle in Notfällen eingesetzt werden kann.

Biokraftstoffe stammen aus biologischen Quellen wie Pflanzen, Algen oder organischen Abfällen. Sie können in Form von Biodiesel, Bioethanol oder Biogas vorliegen. Biokraftstoffe gelten als CO2-neutral, da die Pflanzen während ihres Wachstums CO2 aufnehmen, das später bei der Verbrennung des Kraftstoffs freigesetzt wird. Biokraftstoffe werden in verschiedenen Sektoren eingesetzt, um herkömmliche fossile Brennstoffe zu ersetzen und die Umweltauswirkungen zu reduzieren. Vermehrt werden sie im Transportwesen in Fahrzeugen eingesetzt, im Flugverkehr – was jedoch noch weiter erforscht wird – und auch in der Schifffahrt.

Beide Ansätze zielen darauf ab, durch erneuerbare Energien die Kohlenstoffemissionen im Verkehrssektor zu reduzieren und die Nachhaltigkeit der Energieversorgung zu verbessern.

7. Eigene Muskelkraft

Warum eigentlich nicht? Fitness darf sich schließlich doppelt lohnen – für die Gesundheit und als erneuerbare Energien. Denken wir doch mal an den guten alten Fahrrad-Dynamo. Können wir mit einem entsprechenden Heimtrainer Strom für unseren täglichen Bedarf erzeugen? Auswertungen zeigen: In einem Mehrfamilienhaus müssten wir über 18 Stunden strampeln, in einem Einfamilienhaus sogar über 27 Stunden, um ausreichend erneuerbare Energien zu erzeugen. Der Strombedarf einzelner Personen lässt sich so nicht annähernd decken.

Es gibt jedoch Heimtrainer, mit denen wir immerhin etwa 0,2 Kilowattstunden Strom erzeugen können. Damit lässt sich ein Handy oder eine Batterie (teilweise) laden, ein Radio betreiben oder eine Glühbirne kann bis zu fünf Stunden lang leuchten. Notwendig ist noch entsprechendes Zubehör wie Umwandlungs-Boxen und Spannungsmesser.

Beliebt als Kleingeräte sind Kurbelradios oder Kurbeltaschenlampen. Zumindest bieten sie eine Option, wenn der Strom ausfällt oder die Batterien leer sind.

FAZIT

Die Zukunft liegt in erneuerbaren Energien. Dazu sind jedoch Speichermöglichkeiten, Netze und ein Ausbau der Digitalisierung notwendig. Der große Vorteil liegt in der Einsparung von Ressourcen sowie Treibhausgasen und anderen Schadstoffen. Langfristig lässt sich durch erneuerbare Energien auch Geld sparen – gute Neuigkeiten für alle, die nachhaltiger und gleichzeitig kostenbewusst leben möchten.

Interessante Fakten

Erneuerbare Energien im Ranking

Laut Umweltbundesamt wurden 2022 20,4 Prozent des deutschen Endenergieverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt. Etwa 52 Prozent entfielen davon auf die Stromproduktion, 41 Prozent auf den Wärmesektor und 7 Prozent auf biogene Kraftstoffe im Verkehrsbereich.

Das Ranking zeigt, dass die Biomasse aufgrund ihrer vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten – von festen Brennstoffen über Biokraftstoffe im Verkehr oder Biogas zur Stromerzeugung – den größten Anteil bei den erneuerbaren Energieträgern ausmacht. Im Überblick:

Anteile erneuerbarer Endenergien

Quelle: Umweltbundesamt 2022

Was bedeutet eigentlich KLIMANEUTRAL?

Unternehmen, Prozesse oder Produkte gelten als klimaneutral, wenn die berechneten CO2-Emissionen durch international anerkannte Klimaschutz-Projekte ausgeglichen werden. Im Sinne eines ganzheitlichen Klimaschutzes ist es sinnvoll, CO2-Emissionen gleich zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.

Klimaschutzprojekte können also an einem ganz anderen Ort, etwa durch Waldschutz, Aufforstung oder den Ausbau von erneuerbare Energien erfolgen.

Klimaneutral bedeutet also nicht CO2-frei. Bei einem C02-freien Produkt dürften weder bei der Herstellung, der Bereitstellung, dem Arbeitsvorgang noch in der gesamten Lieferkette inklusive aller Rohstoffe, Logistik und Verpackung CO2-Emissionen entstehen – das ist bislang unrealistisch. Erneuerbare Energien tragen zwar zu einem großen Teil zu einer klimafreundlichen Lebensweise bei, komplett CO2-frei geht es jedoch nicht.

Die Holzdiskussion

Gilt Holz künftig noch als erneuerbare Energie? Kommt es zu CO2-Abgaben für Brennholz, hätte das entsprechende Folgen. Dagegen laufen unter anderem Deutschlands Waldbesitzer Sturm mit dem Argument, dass sich neben wirtschaftlicher Diskriminierung klimapolitisch kontraproduktive Konsequenzen ergeben.

So funktionieren erneuerbare Energien – simpel erklärt

Die neue Freiheit?

Erneuerbare Energien unterstützen ein autarkes Leben

Leben ohne Strom ist für uns praktisch nicht mehr denkbar. In einem Durchschnittshaushalt nutzen wir laut Schätzungen über 50 Elektro- und Elektronikgeräte. Welche Tipps gibt es, um autarker und nachhaltiger zu leben in Sachen Strom und Wärme? Wie lassen sich erneuerbare Energien nutzen, um klimafreundlich zu leben?

Weniger verbrauchen

• Gemeinschaftswohnprojekte oder ein Tiny House reduzieren den Bedarf. Strom und Heizung sparen natürlich auch.
• Eine nachhaltige Isolierung bietet Schutz vor Hitze und Kälte. Passivhäuser gewinnen Wärme zurück.
  

Auf die passenden erneuerbaren Energien setzen

• Der Standort des Grundstücks und die Ausrichtung des Hauses entscheiden über effiziente Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien wie Sonne oder Wind.
  

Ein sinnvolles Gesamtkonzept ausarbeiten

• Zwischenspeicher gleichen Schwankungen bei der Energieproduktion aus.
• Die Kombination erneuerbarer Energien, etwa von Photovoltaik-Anlage plus Pufferspeicher plus Wärmepumpe, kann besonders effizient sein.
  

Beispiele aus der Praxis

Ein Hof in Mittelfranken nutzt Wind und Sonne

Das Grundstück befindet sich in fast 500 Meter über dem Meeresspiegel in einer exponierten Lage. 60 Meter von der Hofanlage entfernt befindet sich eine kleine Windkraft-Anlage mit einem 24 Meter hohen Mast. Das Kleinwindrad wird sowohl für die autarke Stromversorgung als auch den Heizbetrieb eingesetzt. So erzeugte, überschüssige erneuerbare Energien speichert eine Heizpatrone im Pufferspeicher.

Weitere erneuerbare Energien liefern eine PV- und eine Solarthermie-Anlage und eine Sonnenbatterie. Für Wärme sorgt Kaminholz, daneben allerdings auch noch eine Ölheizung. Zwei Pufferspeicher mit je 1000 Liter speichern die Wärme. Und ein E-Auto nutzt selbstredend den selbst produzierten Strom.

Ein Energiedorf versorgt sich autark mit erneuerbaren Energien

Beispiel Großbardorf in Bayern: Den Anfang machte 2005 eine Solaranlage. Vier Jahre später gründeten die Einwohner eine eigene Energiegenossenschaft und investierten 2011 in eine Biogasanlage, die hauptsächlich von Landwirten aus der Umgebung beliefert wird. Darüber deckt die Gemeinde 70 bis 80 Prozent ihres Wärmebedarfs mittels erneuerbare Energien ab. An das Nahwärmenetz sind etwa 150 Gebäude inklusive Schule, Pfarrzentrum, Kindergarten und Rathaus angeschlossen.

Und damit nicht genug: Mittlerweile ist ein kleiner Windpark mit drei Windrädern, die erneuerbare Energien liefern hinzugekommen. Fotovoltaik, Biogas plus Windkraft können jetzt sogar das Fünfzehnfache des Stroms erzeugen, der vor Ort benötigt wird, der Rest wird ins öffentliche Netz eingespeist.

Solarziegeln als optisch ansprechende Alternative

Innovationsgeist zeigt ein Elektrotechnik-Ingenieur aus Prenzlau in Brandenburg. Er setzt auf Dachziegeln mit Solarzellen. Für ihn wird so die Dachoptik erhalten – für denkmalgeschützte Häuser ohnehin unerlässlich. 2016 stieg ein europäischer Investor ein. Das Potenzial sei da, so der Anbieter.

Nicht das komplette Dach wird eingedeckt: Die Nordseite sowie Ecken und Kanten sind nicht geeignet für Solardachziegeln. Vorteile bieten sich bei Dächern, die sehr verwinkelt sind oder bei denen ein Bereich im Schatten liegt. Ein weiterer Unterschied zu Solarpanelen ist, dass Solardachziegeln immer parallel geschaltet sind. Ökonomisch sinnvoll kann die vergleichsweise hohe Investition bei Neubauten oder bei Neueindeckungen, die ohnehin anstehen, sein.

Eine künstliche Energie-Insel soll die Klimaneutralität vorantreiben

Das Princess Elisabeth Island in der Nordsee, etwa 45 km entfernt vom belgischen Festland, könnte als gigantisches Stromnetz zur Energieübertragung dienen. Ziel des Pionier-Projektes: Die Industrie soll ohne fossile Brennstoffe auskommen und Treibhausgas-Emissionen können reduziert werden – ein Schritt in Richtung einer erneuerbaren Energieversorgung.

Als erster Baustein eines europäischen Offshore-Stromnetzes erzeugen Windturbinen erneuerbare Energien, die über Unterwasser-Kabel zur Insel fließen. Dort wird die Energie in Hochspannungsstrom umgewandelt und verteilt.

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