Erneuerbare Energie: Anteil in Deutschland und Vor- und Nachteile

Erneuerbare Energien gewinnen aufgrund ihrer unendlichen Verfügbarkeit und klimafreundlichen Produktion immer mehr an Bedeutung und gelten als ideale Ablösung fossiler Brennstoffe. So hat der Anteil erneuerbarer Energien im Stromverbrauch in Deutschland 2019 bereits 42.1 Prozent ausgemacht. Winkdraft leistete davon den größten Beitrag, doch auch die anderen erneuerbaren Energien Wasserkraft, Sonnenkraft, Erdwärme und Biomasse trugen dazu bei. Was sind erneuerbare Energien und was sind ihre Vor- und Nachteile? In diesem Artikel erhalten Sie einen Überblick.


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Was sind erneuerbare Energien?

Erneuerbare Energien, oft auch regenerative Energien genannt, zeichnen sich in erster Linie darüber aus, dass sie sich laufend erneuern lassen und damit unendlich zur Verfügung stehen. Außerdem belasten erneuerbare Energien Klima und Umwelt nicht. Erneuerbare Energien können nicht nur zur Stromerzeugung sondern auch im Bereich der Wärmeerzeugung zum Einsatz kommen. Insgesamt werden bei den erneuerbaren Energien fünf Energieträger unterschieden:

  1. Wasserkraft 🌊
  2. Windkraft 🌀
  3. Sonnenkraft 🌞
  4. Erdwärme 🌍
  5. Biomasse 🌻

Abgrenzung zu fossilen Brennstoffen

Im Gegenteil zu erneuerbaren Energien stehen fossile Brennstoffe. Sie sind nur begrenzt verfügbar und werden in einigen Jahrzehnten aufgebraucht sein. Das ist auch der Grund für die steigenden Preise solcher fossilen Energien. Zudem produzieren sie bei der Umwandlung in Energie eine große Menge an schädlichen CO2-Emissionen. Was die Folgen davon sind erfahren Sie in unserem Artikel über die CO2-Emissionen Problematik. Zu fossilen Brennstoffen gehören zum Beispiel Erdöl, Stein- oder Braunkohle und Erdgas.

Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland

Erneuerbare Energien in Deutschland

Ein Umstieg auf erneuerbare Energien ist in Betracht auf die negative Klimabilanz fossiler Brennstoffe nicht nur sinnvoll sondern auch notwendig. Der Umstieg auf eine nachhaltige Energieversorgung und eine effizientere Energienutzung wird unter dem Begriff Energiewende zusammengefasst.

Die Energiewende gibt Deutschland laut Umweltbundesamt nicht nur die Chance auf eine wirtschaftliche Modernisierung, sondern schafft auch neue Arbeitsplätze und soll dazu führen, dass Deutschland zur führenden Exportnation umweltschonender Technologien wird.

Seit der Einführung des Stromeinspesungsgesetzes 1990 und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2000, welche beide Strom aus erneuerbaren Energien fördern, hat der prozentuale Anteil erneuerbarer Energien im Stromverbrauch kontinuierlich zugenommen und hat 2019 bereits 42,1 Prozent erreicht. Laut Umweltbundesamt wurden 2019 rund 244,3 TWh Strom aus erneuerbaren Energieträgern gewonnen.

Windkraft leistete mit 51.6 Prozent (on- und offshore) dazu den größten Beitrag. An zweiter Stelle folgte Biomasse mit rund 20.5 Prozent und an dritter Stelle Sonnenkraft mit 19.5 Prozent. An letzter Stelle lag Erdwärme mit nur 0.1 Prozent. Anbei erhalten Sie einen Überblick zu allen Anteilen erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung (Quelle: Umweltbundesamt).

Erneuerbare Energien bis 2030 / 2050

Im Rahmen des Kyoto Protokolls, welches 2002 verabschiedet wurde, sind Energieziele der Europäischen Union festgehalten. Diese bestehen aus verschiedenen Verpflichtungsperioden und beinhalten spezifische Verpflichtungen, die von den Mitgliedstaaten eingehalten werden müssen. Längerfristige Ziele bis 2030 und 2050 sehen vor, die Treibhausgas-Emissionen um mindestens 40 Prozent im Vergleich zu 1990 zu mindern und die Nutzung erneuerbarer Energien auf 30 Prozent des Gesamtenergieverbrauches zu steigern.

Wasserkraft

Um heutzutage aus Wasserkraft Strom zu erzeugen, wird Wasser in ein Wasserkraftwerk geleitet. Dort treibt es eine Turbine an, die wiederum an einen Generator angeschlossen ist, der aus der mechanischen Energie Strom erzeugt. Bevor das Wasser jedoch in das Wasserkraftwerk geleitet wird, wird es angestaut, um einen Höhenunterschied zwischen dem Wasser vor und dem Wasser nach dem Kraftwerk zu erreichen. Der Höhenutnerschied erlaubt eine größere Menge an erzeugter Energie. Unterschieden wird zwischen drei verschiedenen Wasserkraftwerken:

  • Kleinkraftwerke nutzen kleinere Wassermengen und Fallhöhen und haben eine geringere Leistung.
  • Speicherkraftwerke nutzen das hohe Gefälle und die Speicherkapazität von Talsperren und Bergseen.
  • Laufwasserkraftwerke nutzen niedrigere Fallhöhen und die Strömung eines Flusses oder Kanals.

Obwohl die Wasserkraft weltweit an zweiter Stelle zur Erzeugung erneuerbarer Energie verwendet wird, spielt sie in Deutschland eher eine untergeordnete Rolle.

Windkraft

Windkraft

Für die Erzeugung von Windkraft werden Windkraftanlagen an Land (onshore) oder auf See (offshore) eingesetzt. Ähnlich wie bei der Wasserkraft, bei der eine Turbine durch Wasser angetrieben wird, wird bei der Erzeugung von Windkraft ein Rotor mit Wind angetrieben.

Diese mechanische Energie wird dann, genauso wie bei der Wasserkraft, mithilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt. Je größer die Windkraftanlage, desto größer die Menge an Energie, die produziert werden kann. Mehrere Windkraftanlagen beeinander werden als Windparks bezeichnet.

Die Stromerzeugung durch Windkraft ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien eine der vielversprechendsten, da mit ihr bereits nach ungefähr sechs Monaten so viel Energie produziert werden kann, wie für die Herstellung, Betrieb und Entsorgung der Anlage aufgewendet werden muss. Bei den nahezu 30.000 installierten Onshore-Windkraftanlagen in Deutschlanf erstaunt es nicht, dass 2019 die Winkdraft die wichtigste Stromquelle der erneuerbaren Energien ausgemacht hat.

Hier erfahren Sie mehr: Windkraft in Deutschland

Sonnenkraft

Sonnenkraft, auch als Sonnenenergie oder Solarenergie bekannt, bezieht seine Energie aus der Kraft der Sonne. Diese Kraft kann mithilfe von Solaranlagen gewonnen werden und entweder zur Stromerzeugung oder Wärmeerzeugung eingesetzt werden. Solaranlagen für die Stromerzeugung werden Photovolatik-Anlagen genannt, solche zur Wärmeerzeugung Solarthermie-Anlagen. Sie beide bestehen aus Solarplatten, welche wiederum aus Solarzellen bestehen. Obwohl sich beide Anlagen optisch ähneln, unterscheiden sie sich in ihren Funktionsweisen.

Sonnenkraft

Photovoltaik-Anlagen erzeugen durch die Sonnenbestrahlung Gleichstrom, welcher mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt wird. Der erzeugte Strom kann direkt für den Eigenverbrauch im Haushalt verwendet im Gegenzug zu einer Einspeisvergütung ins öffentliche Netz eingespeist werden. Für mehr Details über die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie lesen Sie am besten in unserem Artikel über Photovoltaik nach.

Photovoltaik FörderungPhotovoltaik- Anlagen werden in Deutschland durch das EEG gefördert. Die Einspeisevergütung ist je nach Größe der Anlage unterschiedlich, gilt ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme und für eine Zeitspanne von 20 Jahren. Ebenfalls vergeben werden Photovoltaik Kredite, um die Anschaffungskosten zu verringern.

Sonnenkraft

Solarthermie-Anlagen besitzen Solarplatten mit einer Wärmeträgerflüssigkeit. Diese wird durch die Sonnenbestrahlung aufgewärmt und an einen Wärmeübertrager abgegeben, bevor sie in einem nächsten Schritt an einen Wärmespeicher weitergeleitet wird. Die erzeugte Wärme kann etweder für die Warmwasserbereitung oder zur kombinierten Heizungsunterstützung im Haushalt verwendet werden.

Schließlich gibt es auch Solarkraftwerke, welche aus einem Teil zur Wärmeerzeugung und einem anderen Teil zur Stromerzeugung bestehen. Geeignete Standorte für solche Kraftwerke sind sonnenintensive Zonen der Erde, da direkte Sonnenbestrahlung genutzt werden muss. Deutschland ist aufgrund des hohen diffusen Anteils der Sonnenbestrahlung und der generell niedrigeren Einstrahlung nicht gut für solche Kraftwerke geeignet.

Erdwärme

Erdwärme wird auch Geothermie genannt. Die Erdwärme wird aus dem Erdinneren gewonnen, indem man unter die Erdoberfläche vordringt; je tiefer man gelangt, desto höher die Temperaturen und dementsprechend die Energiegewinnung. Verschiedene technische Verfahren werden dazu verwendet:

  1. Die oberflächennahe Geothermie bohrt bis 400 Meter in die Tiefe. Sie wird meistens mithilfe von Wärmepumpen genutzt und ist damit auch für Privatpersonen zugänglich, um mit Warmwasser, Heizwärme und Kälte versorgt zu werden.
  2. Bei geothermischen Systemen wird warmes Wasser bis 4.500 Meter aus der Tiefe genutzt.
  3. Tiefe oder petrothermale Geothermie nutzt Wärme aus tiefem Gestein 5.000 Meter im Erdinnern. Da das Temperaturniveau hoch genug ist, kann die Wàrme zur Stromerzeugung genutzt werden. Solche Anlagen werden durch das EEG gefördert.

Der wohl größte Vorteil der Geothermie ist, dass sie nicht von Wettereinflüssen abhängig ist und deshalb über das ganze Jahr hinweg umweltfreundlichen Strom liefern kann. Unter anderem hat auch deshalb hat das Umweltbundesamt der Erdwärme als erneuerbare Energie ein beachtliches Potenzial zugeschrieben, das bis 2050 noch ausgeschöpft werden soll.

Biomasse

Biomasse kann aus unterschiedlichen Rohstoffen in Energie umgewandelt werden. Im Bereich der Landwirtschaft zum Beispiel aus angebauten Pflanzen, in der Forstwirtschaft aus Reststoffen wie Gebrauchtholz oder generell aus biogenem Abfall aus der Land- und Forstwirtschaft, Haushalten und Industrie. Die Bioenergie stellt derzeit den mengenmäßig größten Anteil unter den erneuerbaren Energien in Deutschland zur Verfügung.

Vielfältige Biomasse Biomasse kann als Gas, Flüssigkeit oder in fester Form zur Verfügung gestellt werden. Je nachdem erfüllt es verschiedene Zwecke und kann in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden: Im Verkehr als Treibstoff, in Haushalten als Heizwärme, in der Industrie als Prozesswärme und zur Stromerzeugung.

Vor- und Nachteile erneuerbarer Energien

Vor- und Nachteile erneuerbarer Energien

Wie alle Energieträger weisen auch erneuerbare Energien Vor- und Nachteile auf. Zu den gemeinsamen Vorteilen gehört sicherlich ihre Unerschöpflichkeit wie auch die CO2 freie Energieerzeugung. Doch was macht jede einzelne erneuerbare Energie aus? Lesen Sie weiter, um sich über die spezifischen Vor- und Nachteile von Wasserkraft, Windkraft, Sonnenkraft, Erdwärme und Biomasse zu informieren.

Erneuerbare Energie Vorteile Nachteile
Wasserkraft
  • Unabhängigkeit von Wetter und Zeit
  • Strom aus Wasserpumpspeichern kann gespeichert werden
  • Aufgestaute Flüsse sind besser schiffbar
  • Hoher Wirkungsgrad von ca. 85-90 %
  • In Deutschland kein großes Wachstumspotenzial
  • Eingriff in Lebensräume von Fischen und Wasserpflanzen und Störung des Grundwasserhaushaltes
  • Flächenverbrauch und mögliche Umsiedlung von Bewohnern notwendig
Windkraft
  • Tag und Nacht und über das ganze Jahr verfügbar
  • Eigene Stromproduktion verringert teure Importe
  • Schnelle Amortisierung der Investitionskosten
  • Gebrauchte Fläche zur Energiegewinnung ist minimal
  • Unzuverlässigkeit aufgrund Wetterbahängigkeit
  • Laute Geräusche der Windkraftwerke
  • Gefahr für Tierwelt, insbesondere Vogelschwärme
  • Windenergie lässt sich nicht speichern, sondern nur direkt in Strom umwandeln
Sonnenkraft
  • Unabhängigkeit von Energieanbietern
  • Kann nicht nur Strom, sondern auch Warmwasser und Heizwasser erzeugen
  • Sparen von Strom- und Heizkosten
  • Einspeisevergütung und staatliche Förderung sorgen für Abhilfe bei den Kosten
  • Für Solarkraftwerke: Geringe Installations- und Wartungskosten
  • Abhängigkeit von Lage, Wetter und Jahreszeit
  • Hohe Anschaffungskosten
  • Wirkungsgrad von Anschaffungskosten abhängig
  • Lange Amortisierungszeit und begrenzte Lebensdauer
Erdwärme
  • Unabhängigkeit von Rohstoffpreisen
  • Dauerhafte Verfügbarkeit der Energiewärme
  • Einsetzbar für Wärme, Warmwasser, Kälte und sogar Strom
  • Großer Flächenbedarf und hohe Investitionskosten für den Bau von Erdwärmekraftwerken
  • Bohrungen müssen genehmigt werden, da es zu örtlichen Erdbeben kommmen kann
  • Bei tieferen Lagen für die Energiegewinnung sinken Wirkungsgrade
Biomasse
  • Vielseitige Einsatzmöglichkeiten
  • Keine äussere Einflüsse auf Strom- oder Wärmeproduktion
  • Keine Umweltrisiken durch Transport und Lagerung
  • Riesige Ackerflächen für Energiepflanzen notwendig
  • Ackerflächen konkurrieren mit denjenigen der Nahrungsmittelproduktion und mit dem Schutz von Ökosystemen
  • Herstellung und Anbau mit schädlichen Emissionen verbundenn, teils auch höher als bei fossilen Brennstoffen

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