Erneuerbare Energien: Sonne, Biomasse und Windkraft

Alternative Energie

A. Energie aus der Sonne (Erneuerbar)

Das große Problem ist, dass die Solarenergie weit verstreut ist und konzentriert werden muss.

Architektonische Systeme und Verbindlichkeiten

Es ist vergleichbar mit dem Heizen oder Kühlen eines Hauses nur mit Sonnenlicht. Die Bepflanzung von Bäumen in der Nähe von Gebäuden kann den Bedarf an Klimaanlagen um 60% reduzieren. Bäume sind biologische Solarkollektoren: Sie kühlen Gebäude passiv und kühlen die Umgebung durch Verdunstung und Beschattung.

Solarkraftwerke

Dies sind Anlagen, in denen Energie gewonnen wird, wenn die Sonne eine Flüssigkeit erwärmt, die dann Energie erzeugt (z.B. Öl und Wasser).

1. Die Sonne muss an einem Punkt konzentriert werden (mittels Spiegeln).
2. Das Licht erwärmt eine Flüssigkeit wie Wasser.
3. Der Dampf treibt eine Turbine an und erzeugt Energie.

Nachteile: Auswirkungen auf die Landschaft und Wasserverbrauch.

Vorteile: Geringere Abhängigkeit von Öl; die Energie ist sehr sauber.

Photovoltaische Solarenergie

Quelle: Wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um, indem Photonen absorbiert werden, wodurch ein Elektronenfluss, also ein elektrischer Strom, entsteht.

Jede Zelle muss aus monokristallinem Silizium hergestellt werden, weshalb ihre Herstellung sehr teuer ist.

Vorteile: Die PV-Anlagen erzeugen Strom ohne Umweltverschmutzung, erzeugen keinen Lärm und haben keine beweglichen Teile. Die Anlagen erfordern nur minimale Wartung und benötigen kein Wasser. Es gibt keine Auswirkungen auf die Landschaft.

Nachteile: Platzbedarf für die Installation (Dachflächen), visuelle Auswirkungen und Variabilität in der Produktion.

Energie aus Biomasse

Quelle: Photosynthese.

Vorteile: Dies ist eine potenziell erneuerbare Ressource und weist eine Null-CO₂-Bilanz auf, da die absorbierte Menge der emittierten Menge entspricht.

Nachteil: Transport ist teuer und unwirtschaftlich.

Biomasse als Energieträger kann auf zwei Arten genutzt werden: direkt verbrannt oder zu anderen Brennstoffen wie Biogas und Biokraftstoffen verarbeitet.

Traditionelle Nutzung von Biomasse

Die traditionelle Nutzung von Biomasse ist die direkte Verbrennung von Holz zur Erzeugung von Wärme, Warmwasser und zum Kochen. Sie wird auch zur Erzeugung elektrischer Energie in Biomasse-Kraftwerken genutzt, die ähnlich wie herkömmliche Kraftwerke funktionieren, jedoch ohne fossile Brennstoffe.

Biogas

Gewonnen durch die anaerobe Fermentation von vergärbaren organischen Abfällen.

Biokraftstoffe

• Bioethanol: Wird durch alkoholische Gärung und anschließende Destillation und Dehydratisierung aus stärkehaltigem Gemüse (Kartoffeln, Getreide) oder Saccharose gewonnen. Nach einem Trocknungsverfahren mit zunehmendem Alkoholgehalt entsteht ein Kraftstoff, der Benzin ähnelt und nach Anpassungen in Kraftfahrzeugen beigemischt werden kann.

Vorteile: Stößt weniger CO₂ aus als Benzin.

Nachteile: Erzeugt weniger Energie; ist nur in heißen Ländern sinnvoll, da es sonst zu Startproblemen des Motors kommen kann und das Fahrzeug angepasst werden muss.

• Biodiesel: Wird aus Pflanzenölen hergestellt. Nach der Unterziehung des Veresterungsprozesses zu Methylester kann der resultierende flüssige Kraftstoff unverändert in dafür vorgesehenen Dieselmotoren eingesetzt werden oder nach einer ausgefeilten chemischen Verarbeitung gemischt mit anderen fossilen Brennstoffen in jedem Dieselmotor verwendet werden.

Dieser Kraftstoff führt zu einer drastischen Reduzierung von CO₂ und anderen gasförmigen Schadstoffen wie SO_x und Feinstaub.

Nachteile: Erhöhte NO_x-Emissionen, Anpassungen an den Fahrzeugen...

Soziale Debatte über den Einsatz von Biokraftstoffen

Es gibt ökologische Nachteile und Umwelteinflüsse (übermäßiger Wasserverbrauch, Einsatz von Pestiziden und Pflanzenschutzmitteln, Kraftstoffkosten für die Bewegung landwirtschaftlicher Maschinen...).

Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, dass aufgrund von Subventionen Nahrungspflanzen durch Biokraftstoffe ersetzt werden. Laut FAO-Berichten hat dies zu einem Anstieg der Lebensmittelpreise zwischen 20% und 50% geführt (z.B. verdreifachte sich der Fleischpreis in Argentinien, Mais stieg in Mexiko...).

Eine weitere große Gefahr bei dieser Art von Anbau ist der Verlust der biologischen Vielfalt.

Eine mögliche Lösung wäre, keine Biokraftstoffe aus Pflanzen zu fördern, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind, sondern Biokraftstoffe der zweiten Generation. Der Anbau von Algen zur Erzeugung von Biodiesel erscheint sehr vielversprechend, da die Algenkulturen eine gute Senke für atmosphärisches CO₂ darstellen und dessen Konzentration reduzieren können.

Windenergie (Erneuerbar)

Bezieht sich auf Windkraftanlagen.