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Erneuerbare Energien voraus

Solarpark im Sonnenuntergang

Energieerzeugung komplett aus erneuerbaren Energien – das wird in wenigen Jahrzehnten aller Wahrscheinlichkeit nach völlig normal sein. Wie es heute um die Energiegewinnung aus Sonne, Wind, Wasserkraft und Biomasse und die Energiewende steht, erklären wir in diesem Überblick.

Deutschland im Jahr 2040: Paul, 16 Jahre alt, geht in die zehnte Klasse und recherchiert für ein Referat die Geschichte der Energiewende. Dabei stößt er auf etwas Erstaunliches: Kaum zu glauben, bis vor 20 Jahren wurde noch aus fossilen Rohstoffen wie Kohle Energie gewonnen. Heute übernehmen das die Sonnen- und Windenergie aus On- und Offshore-Anlagen, die Wasserkraft und die Biomasse.

Stromleitung von oben

Wie alles begann: Start des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes

2000 hat Deutschland sich zu einem revolutionären Schritt entschieden: In diesem Jahr wurde mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG, der Grundstein für die Energiewende gelegt. Die damalige Bundesregierung beschloss den Ausstieg aus der Kernenergie und aus der Kohleverstromung. Diese Energiewende sollte die Antwort sein auf den Klimawandel. Gleichzeitig wollte man die immer knapper werdenden fossilen Brennstoffe ersetzen. Die Zukunft galt den erneuerbaren Energien: der Sonnen- und Windenergie, der Wasserkraft und der Biomasse. Schließlich scheint die Sonne kostenlos und der Wind weht ebenfalls ohne Gegenleistung. Immerhin lag 2018 der Ökostrom-Anteil schon bei mehr als 40%.

Solarpanele

Solar: Strom aus der Sonne

Solaranlagen gibt es in den unterschiedlichsten Größen: vom großen Kraftwerk bis zum kleinen Photovoltaikmodul, das auf ein kleines Hausdach passt. Bei der Umwandlung zu Strom entstehen keinerlei schädliche Emissionen wie Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Feinstaub. Deshalb ist die Sonne ein äußerst umweltfreundlicher Stromlieferant. Gleichzeitig sind Solaranlagen vielseitig einsetzbar. In Form von thermischen Anlagen liefern sie Wärmeenergie, die im Haus der Heizung oder Warmwassererzeugung dient. Oder sie tragen zur Stromerzeugung bei. Große Solarkraftwerke in Wüstengegenden sind je nach Kapazität in der Lage, ganze Regionen mit umweltfreundlichem Strom zu versorgen. 2018 steuerten die Solaranlagen etwa 16 Prozent mehr Strom als im Vorjahr bei. Die Tendenz ist weiter steigend, die Zukunftsaussichten sind gut.

Windräder im Sonnenuntergang

Wenn der Wind weht

Den Wind gibt es wie die Sonne kostenlos. Konkret genutzt wird dabei die Bewegungsenergie, die durch unterschiedliche Luftdruckverhältnisse entsteht. Sobald Luft an den Flügeln eines Windrads vorbeiströmt, erzeugt sie einen Auftrieb, mit dem sie die Flügel zum Rotieren bringt. Deutschland setzt auf Onshore- und Offshore-Windanlagen, also an Land und auf hoher See. Auch bei dieser regenerativen Energie gilt: Es gibt Anlagen in vielen unterschiedlichen Größen. Vom kleinen Windrad über Onshore-Anlagen, die einzelne Straßenzüge versorgen können, bis hin zu großen Offshore-Parks, die Strom für ganze Städte erzeugen. Die Montage der Anlagen im Meer ist dabei technisch viel anspruchsvoller. Schließlich müssen sie in großen Wassertiefen fest im Boden verankert und anschließend an das Stromnetz am Festland angebunden werden. Der Anteil der Windenergie in Deutschland lag 2018 insgesamt bei mehr als 20 Prozent. Sie ist damit mit deutlichem Abstand die ertragreichste erneuerbare Energieform in Deutschland.

Wasserkraft

Wasser fließt – Strom wird erzeugt

Die Stromerzeugung aus Wasserkraft ist die älteste Technik regenerativer Energieerzeugung. Schon in vorindustrieller Zeit haben sie sich die Menschen zunutze gemacht, zum Beispiel zum Antrieb von Mühlen oder Sägewerken. Das Prinzip: Ein effizientes Wasserkraftwerk benötigt ein Gefälle. Der eine Teil des Wassers sollte also auf deutlich höherem Niveau liegen als der andere. Das findet man in natürlicher Form bei Talsperren und Bergseen. In diesem Fall spricht man von sogenannten Speicherkraftwerken. Laufwasserkraftwerke dagegen nutzen die Strömung eines Flusses oder eines Kanals zur Stromerzeugung.

Abfälle machen’s warm

Strom aus Holz? Wärme aus Bioabfällen? Ja, so etwas funktioniert! Das Geheimnis lautet: Biomasse. Aus Reststoffen und Abfällen entstehen entweder in fester, flüssiger oder gasförmiger Form Strom oder Wärme. Und diese Energie kommt genauso vielfaltig zum Einsatz wie sie produziert wird: im Verkehr, im Wärme- und im Stromnetz. Hauptlieferant der Biomasse sind Land- und forstwirtschaftliche Betriebe. In Deutschland ist Holz mit Abstand der wichtigste Energieträger in diesem Sektor. Die Biomasse trägt dabei rund ein Viertel des Stroms der erneuerbaren Energien zum gesamten Strommix bei.

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Elektroauto laden

Gut vernetzt in die Zukunft

Seit dem Beginn der Energiewende im Jahr 2000 stieg der Anteil der erneuerbaren Energien bis 2018 von sechs auf mehr als 40 Prozent. Die Bundesregierung geht heute davon aus, dass bis zum Jahr 2030 mindestens die Hälfte des in Deutschland verbrauchten Stroms aus erneuerbaren Energien stammt. Mehr Erneuerbare im Stromnetz bedeuten auch mehr Schwankungen im Netz. Davon ging man bisher aus. Das Forschungszentrum Jülich hat diese These inzwischen widerlegt.

Wichtig ist zudem die Verfügbarkeit, auch an bewölkten Tagen, oder wenn kein Wind weht. Die Sonne scheint nun mal im Sommer am häufigsten und intensivsten. Eine Lösung könnte lauten: Speicher und gesteuerte Lademöglichkeiten für Elektroautos intelligent miteinander kombinieren. So ließen sich alle Akteure sinnvoll miteinander vernetzen.

Erneuerbare im Sauseschritt

Kaum zu glauben: Schon heute kann der Strom aus Solar- und Windkraftanlagen wirtschaftlich mit dem aus herkömmlichen Anlagen wie Gaskraftwerken mithalten. Der Grund: sinkende Produktionskosten und ein größeres Leistungsvermögen der Anlagen. Die Windenergie onshore ist heute sogar weltweit die kostengünstigste Energiequelle geworden. Die Solarenergie ist dem Wind dabei dicht auf den Fersen – auf Platz zwei. Neue technologische Entwicklungen wie intelligente Stromzähler (https://www.eon.de/de/eonerleben/intelligente-stromzaehler-fakten.html) senken künftig die Produktionskosten weiter. Auch die zunehmende Automatisierung in der Produktion sowie der Einsatz künstlicher Intelligenz, die mit verbesserten Wettervorhersagen dafür sorgt, dass Kapazitäten besser ausgenutzt werden. Dadurch steigt die Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien sprunghaft an. Damit überholen sie die Stromerzeugung mit fossilen Brennstoffen im Sauseschritt. Zugleich schlägt das Pendel zugunsten der regenerativen Energien aus, wenn es um die Netzkapazitäten geht. War ihre Integration anfangs eine Herausforderung können sie heute sogar Netzprobleme lösen, indem sie die Spitzenlasten bedienen.

Die Rechnung geht also auf: Denn die Vorstellung, dass ein 16-jähriger Junge wie Paul 2040 nichts anderes mehr kennt als Strom aus Sonne, Wind, Wasser und Biomasse, wird jeden Tag ein Stückchen mehr zur Realität.

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