Sonne, Wind und Wasser liefern klimafreundliche Energie

Solar- und Windkraftanlagen

Unschädlich für unser Klima

Foto: Burkhard Peter

Die kleine münsterländische Gemeinde hatte das Grundstück günstig gekauft. Aber wohnen wollte niemand auf dem Stück Land zwischen Autobahn und der stark befahrenen Landstraße in Nottuln. Auch aus der zunächst geplanten Sportanlage wurde nichts. Jetzt kommt der Strom für mindestens 300 Einwohner der Gemeinde von dem ehemaligen Acker.

Energie aus 16.000 Solarmodulen

Die Gemeinde hat hier einen Solarpark mit mehr als 16.000 Photovoltaikmodulen gebaut. Zusätzlich installieren viele Einwohner Solaranlagen auf dem Dach ihrer Häuser. son nennt man isch inzwischen Solardorf Nottuln. 

Grundlage für das Engagement der Gemeinde ist  das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) der Bundesregierung. Das EEG garantiert einen festgelegten Betrag für ins Stromnetz eingespeisten Strom. Das gilt übrigens nicht nur für Solarstrom sondern auch für Energie aus Wind, Wasserkraft, Erdwärme oder Biomasse.

Das Bundeskabinett hat den Nationalen Aktionsplan für erneuerbare Energie beschlossen. Sie will damit nicht nur das verbindliche Ziel von 18 Prozent erneuerbaren Energien am Bruttoendenergieverbrauch im Jahre 2020 erreichen, sondern ihn sogar übertreffen. Heute liegt der Anteil der Erneuerbaren bei 10 Prozent.

Solarzellen müssen billiger werden

Herkömmliche Solarzellen aus hochreinem Silizium sind noch recht teuer in der Produktion. Den Herstellungsprozess zu optimieren und günstiger zu machen, ist eine Aufgabe der Forschung. Auch wenn Deutschland in der Herstellung noch immer eine international führende Rolle einnimmt, bedarf es großer Anstrengungen, um im internationalen Konkurrenzkampf zu bestehen.
 
Das Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) betreibt dafür in Freiburg eine eigene Forschungsfabrik für Solarzellen. Der Grundgedanke ist einfach: Produzenten von Solarzellen können ihre Produktion nicht unterbrechen, um neue Technologien und Konzepte auszuprobieren. Die Forschungsfabrik ist dagegen eine vollwertige Produktionsanlage. Hier kann man jeden einzelnen Produktionsschritt variieren und die Auswirkungen analysieren. Finanziert wird die Einrichtung aus Mitteln des Bundesumweltministeriums und der Fraunhofer-Gesellschaft. Die Photovoltaikndustrie nutzt in vielen  Projekten die wissenschaftliche Kompetenz der Forscher am ISE.

Energieform Wärme

Elektrischer Strom ist nicht die einzige Energieform, die sich aus der Sonne gewinnen lässt. Am naheliegendsten ist es, Wärme zu erzeugen. Auf zahllosen Hausdächern finden sich hierzulande inzwischen Anlagen zur Erwärmung von Wasser. Nur jede dritte davon unterstützt allerdings gleichzeitig die Heizung. Vor allem größere Anlagen mit dieser Doppelfunktion sind noch selten.

Ein ideales Forschungsobjekt ist daher eine Senioren-Wohnanlage in Ilmenau-Sophienhütte mit 43 altersgerechten Wohnungen. Hier wurden verschiedene Konzepte umgesetzt. zum einen sind die Gebäude so gut isoliert, dass wenig Wärme verloren geht. eine Solaranlage liefert die Wärme, die durch einem Solarpufferspeicher auch für längere Zeit verfügbar ist. Wenn das noch nicht ausreicht, so greift man auf die Fernwärme in Ilmenau zurück, die immerhin auch zu 40 Prozent aus erneuerbaren Energien gewonnen wird.  

Erneuerbare Energien für eine sichere und umweltfreundliche Versorgung

Erneuerbare Energien hatten 2009 bereits einen Anteil von über 16 Prozent am Stromverbrauch. Rund 74 Millionen Tonnen Kohlendioxid konnten damit eingespart werden. Nicht zuletzt bringt der Ausbau erneuerbarer Energien Tausende neuer Jobs mit sich.
 
Inzwischen fließen auch erhebliche Fördermittel in die Erforschung der Windenergie. Besonders anspruchsvoll sind die Projekte zur Nutzung von Windenergie viele Kilometer vor der Nord- und Ostseeküste. Der erste "Offshore"-Windpark AlphaVentus liegt 40 km vor Borkum und wurde am 27. April 2010 offiziell in Betrieb genommen.

Energie aus dem Meer

Energie unseres Planeten nutzen

Die Hitze der Sonne liefert Energie, obwohl sie 147 Millionen Kilometer entfernt ist. Die Wärmeenergie unseres eigenen Himmelskörpers, der Erde, ist dagegen nur wenige hundert Meter entfernt. Die Energie der Erdkruste bis zu einer Tiefe von 10 Kilometern würde ausreichen, um den derzeitigen Energieverbrauch der Erde für 210.000 Jahre zu decken.

Die Geothermie-Forschung muss jedoch noch viele Methoden entwickeln, um dieses immense Energiepotenzial zu nutzen. Es reicht nicht aus, Techniken der Erdölförderung einfach zu übernehmen.

Denn die Bohrungen in drei bis vier Kilometer Tiefe sind sehr aufwändig. Findet sich hier natürliches Wasser, so braucht man dieses nur zu fördern. Das ist in Deutschland allerdings nur selten der Fall. Schwieriger ist es, das heiße Gestein in der Tiefe aufzubrechen, um Wasser in die künstlich erzeugten Risse  zu pressen. Das erhitzte Wasser wird anschließend über eine zweite Bohrung gefördert.

Das Aufbrechen des unterirdischen Gesteins führt nebenbei immer wieder zu Ängsten in der Bevölkerung vor Erdbeben. An denen freilich nichts dran sein dürfte, wie man sich in der Wissenschaft einig ist. Die Befürchtungen der Bevölkerung werden ernst genommen. Die Bohrunternehmen entwickeln mit den geologischen Forschungseinrichtungen Methoden zum sicheren Ausbau der untertägigen Wärmetauscher. Die ersten Demonstrationsanlagen machen aber Mut, dass diese Technik in den nächsten Jahren erfolgreich eingesetzt werden kann.

Unterirdisch gegen den Klimawandel

Weitere erneuerbare Energien sind Wasserkraft und Treibstoff aus Biomasse. Wasserkraftwerke sind weitgehend ausgereift, so dass hier nur in sehr begrenztem Umfang geforscht werden muss. Interessant sind Ansätze zur Energiegewinnung aus Meeresströmungen und Gezeiten. Die dafür in Deutschland betriebene Forschung wird allerdings nicht zu bei uns anwendbaren Kraftwerken führen. Nord- und Ostsee verfügen über kaum wirtschaftlich ausbeutbare Strömungen.

Treibstoff aus Biomasse

Schließlich kann auch die Gewinnung von Treibstoffen, Wärme und Strom aus biologischen Rohstoffen zu den erneuerbaren Energien gezählt werden. Besonders attraktiv sind dabei Ansätze, bei die man keine wertvollen Nahrungspflanzen wie Soja oder Mais als Rohstoffe benötigt. Für die so genannten Biokraftstoffe der zweiten Generation kann die ganze Pflanze verwendet werden, also auch Holzabfälle oder Stroh.

Wie man die genannten Rohstoffe etwa in den Treibstoff Methanol umwandelt, ist bekannt. Ein aber zunächst nebensächlich wirkendes Problem erfordert einen großen Forschungsaufwand, dem sich das Karlsruher Projekt bioliq widmet: Zwar ist Stroh als Rohstoff billig, aber nur schwer und teuer über große Strecken zu transportieren. Was nützt der neue Treibstoff, wenn allein der Transport des Rohstoffs einen Großteil davon verschlingt?

Das bioliq-Verfahren arbeitet daran, in dezentralen Anlagen mit einem verhältnismäßig einfachen Verfahren den Rohstoff in einen leichter transportablen Energieträger umzuwandeln. Dieser kann dann in einer weiter entfernt liegenden Großraffinerie zu Treibstoff umgewandelt werden. Solche zunächst nebensächlich wirkenden Probleme sind die große Herausforderung für Wissenschaft und Wirtschaft.

Energie vom Acker

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