Der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energiequellen ist der Grundstein der Energiewende: Dank kontinuierlicher Innovation werden diese immer effizienter und wettbewerbsfähiger, während neue Technologien in Sicht sind.

Sie erzeugen nicht nur Strom, ohne Treibhausgase auszustoßen, sie sind auch nahezu unerschöpflich. Erneuerbare Energien sind der Grundstein der Energiewende. Genauer gesagt wird die eingesetzte Energie nie erneuert, sondern in Strom umgewandelt. Dabei handelt es sich um Energiequellen wie Wind und Sonnenlicht, die sich unabhängig von ihrer Nutzung erneuern, im Gegensatz beispielsweise zu fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl.

Ausgereifte Technologien: Wasserkraft und Geothermie

Die älteste Art der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen istWasserkraft(Die ersten Kraftwerke stammen aus dem Ende des 19. Jahrhunderts) und es ist auch das größte mit einer weltweit installierten Kapazität, die größer ist als die aller anderen erneuerbaren Energiequellen zusammen. Dabei handelt es sich um eine ausgereifte Technologie, die nicht zu disruptiven Revolutionen führt, doch neue Technologien können die Effizienz der Anlagen steigern und ihre Lebensdauer verlängern. Darüber hinaus besteht in vielen Ländern, insbesondere in Entwicklungsländern, noch erhebliches Wachstumspotenzial bei der Nutzung der Wasserressourcen des Landes.

Geothermie ist eine weitere etablierte Technologie, deren Ursprünge bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts zurückreichen. Die weltweit erste Anlage in Larderello in der Toskana wurde 2011 eröffnet, die ersten Experimente gehen jedoch auf das Jahr 1904 zurück. Geothermische Energie spielt heute auf globaler Ebene eine untergeordnete Rolle, auch weil nur bestimmte Gebiete der Welt über bedeutende geothermische Ressourcen verfügen. Innovative Technologien, wie zniedrige EnthalpieGeothermieanlagen können jedoch die potenzielle Anzahl an Ländern, die für die Entwicklung der Geothermie geeignet sind, erheblich erweitern.

Das enorme Wachstum der Solar- und Windenergie

Solar-Photovoltaik-StromSie ist wie die Windkraft der Protagonist der aktuellen Energiewende. Während ihre Rolle bis vor wenigen Jahren noch als marginal galt, erlebt sie heute ein rasantes Wachstum: Die weltweite Photovoltaik-Kapazität stieg von 40 GW im Jahr 2010 auf 580 GW im Jahr 2019. Das ist vor allem auf die Fortschritte in der technologischen Innovation zurückzuführen insbesondere im Bereich der Materialwissenschaften, die Photovoltaikanlagen gegenüber fossilen Brennstoffen wirtschaftlich konkurrenzfähig gemacht haben. Nach Angaben der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) sind die Kosten für die Stromerzeugung aus Photovoltaik im letzten Jahrzehnt um 82 % gesunken. Und die Aussichten sind noch vielversprechender: Mit der neuesten Technologiegeneration wird es möglich sein, die Effizienz von Solarmodulen um 30 % im Vergleich zum heutigen Niveau und die Produktivität um mehr als 20 % zu steigern.

Auch in diesem Bereich hat die Technologie enorme Fortschritte gemachtWindkraft: Heutzutage können Windkraftanlagen einen Durchmesser von bis zu 200 Metern haben und es wird erwartet, dass die Zahl noch weiter zunimmt. Die gesteigerte Produktivität hat auch in diesem Fall zu Kostensenkungen geführt: Von 2010 bis 2019 sanken die Kosten für die Produktion von Windstrom an Land um 39 % und auf See um 29 %. Das Ergebnis war ein spektakuläres Wachstum: Die Gesamtkapazität der Onshore-Windparks ist von 178 GW im Jahr 2010 auf 594 GW im Jahr 2019 gewachsen.Offshore-AnlagenMit nur 28 GW im Jahr 2019 verzeichneten wir einen langsameren Ausbau, aber das Wachstumspotenzial ist enorm.

Neue Technologien: Meeresenergie, Wasserstoff und Speicherung

Zu den vielversprechendsten Quellen erneuerbarer Energien für die Zukunft gehören unsere Meere und Ozeane mit ihrem immensen Potenzial: Der naheliegendste Weg zur Stromerzeugung besteht darin, die durch die Bewegung der Wellen erzeugte Energie zu nutzen, aber ein anderer Weg ist die Nutzung der Energie der Gezeiten, mit dem Vorteil, dass diese genau vorhergesagt werden können. Andere Methoden umfassen solche, die auf den Temperaturunterschieden zwischen Oberflächenwasser und Tiefenwasser oder sogar auf den Unterschieden im Salzgehalt verschiedener Wassermassen basieren. Die Technologie zur Nutzung dieser Quellen ist noch nicht ausgereift genug, um ihre breite kommerzielle Nutzung zu ermöglichen, aber einige Versuchsanlagen und Prototypen wurden bereits erstellt und haben zu positiven Ergebnissen geführt, insbesondere in Bezug auf Wellenkraft und Gezeitenkraft. Das theoretische Potenzial wird auf 700 GW bzw. 200 GW geschätzt.

Eine weitere erwähnenswerte Ressource istWasserstoffDabei handelt es sich nicht um eine Energiequelle, sondern vielmehr um einen Energieträger, der, wenn seine Gewinnung mit erneuerbaren Energien erfolgt, zu 100 % grün ist. Sein Beitrag kann besonders wertvoll sein, wenn es darum geht, schwer zu elektrifizierende Sektoren wie die Schwerindustrie, die Schifffahrt, die Luftfahrt und den Straßengüterverkehr nachhaltig zu machen. Die Technologien für Wasserstoff befinden sich noch in der Anfangsphase und sind noch nicht reif für den kommerziellen Einsatz, doch im Vergleich zu anderen Technologien ist die Zeit, die erforderlich ist, um diese Technologie für einen großtechnischen Rollout vorzubereiten, deutlich kürzer.

EnergiespeicherEine entscheidende Rolle werden auch Anlagen spielen, denn sie sind notwendig, um die Fluktuation erneuerbarer Energiequellen wie Sonne und Wind auszugleichen. Historisch gesehen waren Pumpwasserkraftwerke die wichtigste Speicherform, doch der aktuelle technologische Fortschritt hat zu einer erheblichen Entwicklung von Batterien geführt, insbesondere von Lithium-Ionen-Batterien, die unabhängig an jedem Ort aufgestellt werden können. Die Verbreitung von Energiespeicheranlagen ist noch begrenzt, nimmt aber auch in diesem Fall dank der Fortschritte in der technologischen Innovation, die die Qualität und Leistung der Batterien ständig verbessern und ihre Produktionskosten senken, rasch zu. Wenn die Energiespeicher vollständig in die Stromnetze integriert sind, können intermittierende erneuerbare Kraftwerke die von ihnen erzeugte Energie jederzeit und unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen in das Netz einspeisen: Es lässt sich dann ein vollständiger Stromerzeugungsmix erzielen frei von Emissionen. Eine Zukunft, die nicht mehr so ​​weit entfernt ist.

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