Regenerative Energien – Vor- und Nachteile
Wasserkraft
Wasserkraft ist die wohl bekannteste regenerative Energiequelle. Dabei wird potentielle oder kinetische Energie des über Turbinen in Rotationsenergie umgewandelt. Dies bringt viele Vor- aber auch viele Nachteile mit sich.
Vorteile von Wasserkraft
Von Vorteil ist es, dass Wasser ein regenerativer Rohstoff ist, also nicht verbraucht wird und gleichzeitig fossile Energieressourcen, wie Erdöl, Erdgas und Kohle geschont werden. Des Weiteren ist die Wasserkraft unabhängig von konventionellen Energieträgern. Da diese Art der Energiegewinnung CO2-neutral ist, wird auch der Klimaschutz nicht eingeschränkt. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die Anlageteile nach dem Ende der Betriebszeit recyclebar sind. Auch werden Unterlieger von Hochwasser geschützt und die Speicherseen dienen gleichzeitig als Trinkwasserreservat.
Nachteile der Wasserkraft
Allerdings ist Wasserkraft auch mit ebenso vielen Nachteilen verbunden. Durch die Ausleitung von Wasser wird die Wassermenge in der Gewässerstrecke zwischen Anstau und Wiedereinleitung unterhalb der Turbinen verringert, wodurch aufgrund der Verringerung auf die Restwassermenge in den Wasserhaushalt eingegriffen wird, was zu großräumigen Veränderungen im ökologischen Gleichgewicht führen kann. Ebenso kann es passieren, dass Fische und Kleinstlebewesen nicht mehr ihre gewohnten Wanderungen vollziehen können, oder von den Turbinen eingezogen werden und sterben. Durch die verringerte Fließgeschwindigkeit in Folge des Gewässeraufstaus, kommt es zu einer verringertern Sauerstoffkonzentration, wodurch sich die Wassertemeperatur erhöht. Außerdem kann der Grundwasserspiegel im Bereich des Unterlaufs stark abnehmen und gleichzeitig im Bereich der Aufstauung stark ansteigen. Je nach Art der Tier- und Pflanzenwelt, kann deren Zusammenleben erheblich beeinträchtigt werden. Des Weiteren können durch den Geschieberückhalt eine Sedimentation und eine verstärkte Erosion unterhalb der Staustufe entstehen. Es kann auch passieren, dass sich große Talsperren negativ auf das Klima auswirken. Besonders bei Überflutung von Flächen in warmen Regionen mit viel Vegetation, kann es bei Überflutung durch Faulungsprozesse zur Aussonderung von Methan und Kohlenstoffdioxid kommen und bei Dammbruch besteht eine große Gefahr für den Lebensraum von Mensch und Tier, wie auch beim Anlegen des Stauraums, wo riesige Flächen überflutet werden und neben der biologischen Vielfalt auch Lebensraum für Menschen verloren geht.
Solarenergie / Photovoltaik
In Deutschland wird Solarenergie zum Großteil zur Stromerzeugung durch Photovoltaik-Anlagen genutzt. Dabei wird der “Photovoltaische Effekt” ausgenutzt, der die Eigenschaft beschreibt dass die Sonnenstrahlung genug Energie besitzt, um beim Auftreffen auf Oberflächen Elektronen aus ihrem Verband zu lösen.
Vorteile von Solarenergie
Vorteil der Sonnenenergie ist es, dass sie im Gegensatz zu fossilen Energieträgern oder spaltbaren Isotopen unbegrenzt verfügbar ist. Durch Nutzung der Sonnenergie sind 60.000 Arbeitsplätze in Deutschland entstanden und es werden jährlich rund 10 Millionen Euro erwirtschaftet, wovon zwei Drittel der Wertschöpfung in Deutschland bleiben. Der Staat nimmt Dadruch 3 Millarden Euro Steuern ein. Durch ersparte Brennstoffimporte werden weitere etwas 400 Millionen Euro jährlich eingespart. Ein weiterer Vorteil ist die Schonung des Klimas. Es werden keine Treibhausgase gebildet, sodass sich der CO2-Ausstoß allein 2009 um 3,6 Millionen Tonnen verringerte, Feinstaub, wie z.B. Rußpartikel, wird ebenfalls nicht freigesetzt. Durch die häufigere Verwendung von kleinen Photovoltaik-Anlagen anstatt großer Kraftwerke entstehen weitere Vorteile, wie beispielsweise Kosteneinsparungen dadurch, dass die Kosten der Weiterleitung und Verbreitung zentral erzeugter Elektrizität etwa so hoch sind wie jene der Energieerzeugung selbst, der Wegfall von eventuellen Preiskartellen großer Energieerzeuger, was eine freie Preisbildung ermöglichen und somit zu niedrigen Energiepreisen führen würde. Außerdem sind keine großen Reservekapazitäten mehr nötig, welche von zentralen Großanlagen benötigt wird, um bei Betriebsstörungen Stromausfälle zu verhindern. Ein weiterer Vorteil ist die wachsende energiepolitische Unabhängigkeit von eventuellen Krisenherden und internationalen Konflikten, z. B. der Nahostregion.
Dennoch ergeben sich aus der Solarenergie einige Nachteile.
Aufgrund der nicht gleichbleibenden Sonneneinstrahlung, die durch Wetter, Tages- und Jahreszeit beeinflusst wird, sind trotzdem weiterhin zusätzliche Speichertechnologien notwendig, da sonst keine stetige Energiezufuhr möglich ist. Weiteres Problem bilden Verbrauchsschwenkungen. Dies äußert sich vor allem in kalten Gebieten. Hier wird mehr Solarenergie benötigt, es steht aber weniger zur Verfügung. Somit müssten weitere Speicherkapazitäten, z.B. auf Wasserstoffbasis aufgebaut werden, wodurch zusätzlich Wirkungsgradverluste und Infrastrukturkosten verursacht werden. Auch Photovoltaik-Anlagen sind nach einer ökologischen Bilanz nicht emissionsfrei, da bei deren Herstellung erhebliche Mengen an Energie, Frischwasser und Chemikalien verbraucht werden. Einer Studie zufolge müsste eine Photovoltaik-Anlage ca. 1,5 bis 3,5 Jahre betrieben werden, um die bei der Herstellung verbrauchte Energiemenge zurückzugewinnen. Da aber die Lebensdauer der Solarmodule bei etwa 20 bis 40 Jahren liegt, ist die Gesamtbilanz allerdings positiv, was wiederum durch teilweise Verwendung giftiger Werkstoffe gehemmt wird. Ebenso von Nachteil sind die noch sehr hohen Kosten, verglichen mit anderen Techniken. Strom aus Windkraft liegt bei 6 bis 8 Cent pro Kilowattstunde, genauso wie in neuen herkömmlichen Kraftwerken, bei solarthermischen Kraftwerken belaufen sich die Kosten auf 9 bis 22 Cen pro Kilowattstunde und bei Photovoltaik-Anlagen auf 22 bis 29 Cent. Allerdings werden die Mehrkosten für Solarstrom auf alle Verbraucher verteilt und die Vergütungen sinken, durch Gesetz festgelegt, jährlich um 5 bis 23 Prozent, sodass damit 2013 Netzparität erreicht werden kann.
Bioenergie
Bioenergie ist Energie, die aus Biomasse gewonnen wird. Aus ihr kann sowohl Strom, als auch Wärme und Kraftstoff gewonnen werden. Zur Stromerzeugung z.B. wird Biomasse, wie Kohle in konventionellen Kraftwerken, verfeuert, um einen Motor anzutreiben, oder ein Medium zu verdampfen, und mit dem Dampfstrom Turbinen zur Stromerzeugung anzutreiben.
Wie bei jeder Energiegewinnung, hat auch die Bioenergie einige Vor- und Nachteile.
Vorteile bei der Bioenergie
Großer Vorteil dieser Bioenergien ist auf jeden Fall die Erneuerbarkeit, da nur erneuerbare Rohstoffe, wie Holz und Agrarrohstoffe, benutzt werden, und somit Vorkommen von fossilen Energieträgern geschont werden. Außerdem kann zur Verringerung von Treibhausgas-Emissionen, beigetragen werden, da bei der Verbrennung von Biomasse nur soviel Kohlendioxid freigesetzt wird, wir auch zuvor bei der Photosynthese aus der Atmosphäre aufgenommen wurde. Ferner kann die Abhängigkeit von Energierohstoffimporten reduziert und somit Konflikte reduziert werden. Vor allem in Entwicklungsländern wird ein Großteil der finanziellen Mittel in den Import von Energieträgern, wie beispielsweise Erdöl, investiert. Bioenergie kann auch den ländlichen Raum stärken und einen Beitrag zur Eindämmung der Landflucht leisten. Durch Regenerierung der weltweiten degradierten Flächen, der Erschließung eines zweiten Standbeins für Landwirte durch die eigene Stromproduktion, die Produktion von Wärme und Treibstoffen, sowie der Bereitstellung einer dezentralen Energieversorgung, kann zur Stärkung des ländlichen Raumes beigetragen werden. Vor allem wird Bioenergie dann eine sehr gute Ökobilanz zugesprochen, wenn organische Abfälle, Reststoffe und organisch belastete Abwässer verwertet werden, welche ansonsten mit möglicherweise sehr hohem Energieaufwand behandelt werden müssten. Aufgrund der kostenlosen oder preiswerten Verfügbarkeit, können Rest- und Abfallstoffe wirtschaftlich verwertet werden, wie es beispielsweise in in Klärwerken und Biogasanlagen mit Cofermentation geschieht. Durch Anbausysteme wie Mischfruchtanbau oder Zweikulturensysteme, können Monokulturen von Energiepflanzen vermieden werden und gleichzeitig hohe Erträge gesichert werden.
Nachteile der Bioenergie
Großer Nachteil der Bioenergie ist die Flächenkonkurrenz zur Nahrungs- und Futtermittelerzeugung, da ein großer Flächenbedarf besteht. Im Jahr 2007 stieg in Mexiko der Preis für Körnermais, und somit auch der Tortilla-Preis stark an und löste somit Proteste bei der ärmeren mexikanischen Bevölkerung aus. Als Hauptursache der hohen Preise wurde die Verwendung von Mais zur Bioethanolerzeugung genannt, allerdings waren auch noch andere Faktoren beteiligt. Durch den Anbau von Bioenergie in intensiver Landwirtschaft kann es auch zu Umweltbelastungen kommen, da der Einsatz von Pestiziden und mineralischen Düngern zu Gewässer- und Grundwasserbelastung führen kann, und deren Herstellung außerdem sehr energieintensiv ist. Stickstoffdünger können zu erhöhten Lachgas-Emissionen führen. Dass nur wenige Energiepflanzenarten angebaut werden, in Deutschland beispielsweise Mais und Raps, kann zu einer Veränderung des Landschaftsbildes führen, was durch die Abschaffung der Flächenstilllegung in der EU noch verstärkt wurde. Dadurch kann ferner die Bodendiversität gefährdet werden. Diese wird auch durch die Umwandlung ökologisch wertvoller Flächen, wie Regenwald, Moore oder Grünland in Ackerland gefährdet und verringert. Möglicherweise können diese Flächen auch vorher große Mengen an CO2 gespeichert haben, welches bei der Umwandlung in Ackerland, z.B. durch Brandrodung oder Trockenlegung) freigesetzt wird. Die Nachhaltigkeitsverordnung in Deutschland verhindert jedoch, dass die für die Herstellung von Biokraftstoffen verwendete Biomasse nicht aus Rohbau von Regenwäldern stammt. Darüber hinaus muss ein Teil der Biomasse auf landwirtschaftlichen Flächen verbleiben, um die Bodenqualität zu erhalten. Durch die vollständige Nurtung der Pflanzen wird die Humusbilanz verschlechtert. Eine intensive Nutzung forstlicher Biomasse führt zu Nährstoffentzug im Wald. Letztendlich bildet Totholz den Lebensraum für viele Tierarten.
Windenergie
Eine in letzter Zeit sehr bekannt gewordene Energiegewinnungsmethode ist die Windenergie. Hierbei wird mittels Windmühlen die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Windes genutzt und über die Blätter in Rotationsenergie umgewandelt. Durch diese wird dann wiederum eine Welle angetrieben, mit welcher ein Generator zur Winderzeugung betrieben wird.
Vorteile der Windenergie
Vorteil der Windenergie ist, das Wind als “Rohstoff”, Gegensatz zu anderen Methoden der Stromerzeugung, absolut kostenfrei ist und dauerhaft zur Verfügung steht. Dies ist ein entscheidender Vorteil für rohstoffarme Länder, wie Deutschland, da somit auch die Abhängigkeit an Rohstofflieferungen aus dem Ausland verringert wird. Sobald die Kosten für die Errichtung der Windkraftanlagen gedeckt sind, liefern diese nahezu kostenlose Energie. So werden die Investitionskosten verhältnismäßig schnell ausgeglichen und finanzielle Gewinne stellen sich ein. Ein weiterer großer Vorteil gegenüber konventionellen Stromerzeugungsmethoden ist, dass die Stromerzeugung durch Windkraft keine hohen Sicherheitsrisiken und ebenso keine umweltgefährdenden Emissionen mit sich bringt. So wird beispielsweise kein Kohlendioxid ausgeschieden, welchen das Klima erheblich beeinflusst. Windkraftanlagen könne sicher betrieben werden, und im Betrieb werden keinerlei schädliche Emissionen ausgeschieden. Geringe Aussonderungen an Gasen fallen alleinig bei der Herstellung, dem Aufbau und der Wartung der Anlagen an, welche im Gegensatz zu Emissionen herkömmlicher Anlagen jedoch kaum erwähnenswert sind. Das sie Strompreise durch mit Windenergie erzeugten Ökostrom recht günstig sind, kann man bei einem Stromvergleich hier sehen. Man sollte bei den Anbietern darauf achten, dass nur Ökostrom gewählt ist. Weiterhin ist es ein immenser Vorteil, dass diese Methode der Stromerzeugung noch stark ausbaufähig ist, da es vor allem bei der Errichtung von Offshore-Windparks noch riesige Expansionsflächen zur Verfügung stehen. Somit sind der Nutzung der Windenergie kaum Grenzen gesetzt.
Wie jede Stromerzeugungmethode, hat aber auch die Windenergie ihre Nachteile.
Nachteile der Windenergie
So beispielsweise die Unstetigkeit des Windes. Es ist kaum vorhersehbar, wann es wo wieviel Wind gibt, von daher ist es schwierig, mit Windkraftanlagen kontinuierlich gleichbleibende Mengen an Strom herzustellen. Somit ist es zu Zeit noch nicht möglich, die Windkraftanlagen als alleinige Stromerzeuger einzusetzen, und es muss weiterhin auf ältere Methoden zurückgegriffen werden. Nebendem werden auch die Landschaftsbilder beeinträchtigt. Vor allem in Küstenregionen und anderen windreichen Regionen wurden in letzter Zeit sehr viele Windkraftanlagen gebaut, was dazu führen kann, dass durch die große Menge an Windrädern die Landschaftsbilder negativ beeinflusst werden und der ursprüngliche Charakter der Regionen verloren geht. Von daher wird in Zukunf mehr auf die Errichtung von Offshore Parks gesetzt, da Anlagen im Meer das Landschaftsbild erheblich weniger beeinträchtigen.
Erdwärme
Die Wärme im Erdinneren hat ihren Ursprung in verschiedenen Ursachen: Radioaktive Zerfallsprozesse im Inneren der Erde, Restwärme aus der Entstehung der Erde und durch Strahlungsenergie der Sonne. Im Erdinneren herrschen Temperaturen von 4.500 bis 6.000 Grad Celsius.
Vorteile von Erdwärmenutzung
Großer Vorteil der Geothermie ist, dass die Wärme im Inneren unserer Erde zu größten Teilen aus oben bereits genannten Ursachen resultiert. Von diesen Energiequellen ist nicht zu erwarten, dass sie in einem erdenklichen Zeitraum versiegen. Somit kann die Geothermie auf Dauer betrieben werden. Weiterer positiver Aspekt ist die gute CO2-Bilanz, da sowohl bei der direkten, als auch bei der indirekten Inanspruchnahme der Erdwärme zur Energiegewinnung die Atmosphäre nur wenig mit Kohlendioxid belastet wird. Somit sind die CO2-Emissionen im Gegensatz zu anderen Methoden gering. Obendrein bietet die Geothermie multiple Verwendungsmöglichkeiten. Durch die sog. Tiefengeothermie kann sowohl elektrischer Strom zum Einen, als auch Wärme zum Anderen, welche sich z.B. zum Heizen verwenden lässt, gewonnen werden. Die sog. oberflächennahe Geothermie ist neben der Wärmegewinnung auch dazu geeignet, in den Sommermonaten Gebäude zu klimatisieren.
Nachteile bei der Erdwärmenutzung
Nachteile der Nutzung der Erdwärme sind z.B. die notwendigen, teilweise aufwendigen Vorarbeiten, besonders dann, wenn das für den Anwendungszweck benötigte Temperaturniveau erst in tieferen Schichten der Erde vorherrscht. Dann sind Vorarbeiten, wie Bohrungen und das Einbringen der Wärmesonden, oft mit großem Aufwand verbunden, sodass in einigen Fällen an der Wirtschaftlichkeit gezweifelt werden muss. Außerdem kann die Erdwärme nicht überall genutzt werden, selbst wenn sich an einigen Orten die geologischen Erfordernisse anbieten würden. Grund dafür ist, das für die Integration der Wärmesonden oder Flächenkollektoren im Erdreich verhältnismäßig viel Platz gebraucht wird, der oft leider nicht existiert. Folglich ist die Wärmegewinnung durch Erdwärme für Gebäude mit eher kleinen Grundstücken oftmals nicht möglich. Letztlich ist bei der Nutzung der oberflächennahen Geothermie, beispielsweise für die Beheizung von Häusern, die Installation von Wärmepumpen unumgänglich. Der Betrieb dieser ist allerdings nur durch Zufuhr von Energie, in Form von elektrischem Strom, möglich. Somit muss für die Nutzung der Erdärme für solche Zwecke Energie eingesetzt werden. Die Gesamtbilanz von eingesetzter zu gewonnener Energie ist allerdings positiv.






