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Facharbeit: Können erneuerbare Energien dem Klimawandel entgegenwirken?

1. Einleitung
2. Klimawandel
2.1 Klimawandel damals
2.2 Klimawandel heute
3. Energiegewinnung
3.2 Erneuerbare-Energien-Gesetz
3.2 Fossile Energien
3.3 Erneuerbare Energien
3.3.1 Allgemeines
3.3.2 Arten
3.4 Energiespeicher
3.5 Energiegewinnung in Deutschland
4. Windenergie
4.1 Allgemeines
4.2 Vor- und Nachteile
4.3 Anlagen
4.3.1 OnShore
4.3.2 Offshore
4.4 Bewertung
5. Solarenergie
5.1 Allgemeines
5.2 Vor- und Nachteile
5.3 Anlagen
5.4 Bewertung
6. Fazit
Quellenangaben als Fußnoten sowie 2 Abbildungen sind im Originaldokument (siehe Download) eingebettet.

1. Einleitung

Infolge der Energiewende, der Umstellung von fossilen Energien auf erneuerbare Energien, gibt es immer mehr Diskussion, wie gut die erneuerbaren Energien wirklich sind. Das Thema ist also zurzeit ein sehr aktuelles und außerdem für die Zukunft ein sehr wichtiger und vor allem entscheidender Faktor.

Die Facharbeit ist in vier zentrale Themen eingeordnet. Nach der Untersuchung bezüglich des Klimawandels folgt die Energiegewinnung im Allgemeinen. Aufgrund des Schwerpunktes der regenerativen Energien werden daraufhin die wichtigsten Energiequellen, Windkraft und Photovoltaik, behandelt.
Neben dem Vergleich verschiedener Quellen, um diese auf korrekten Inhalt zu überprüfen, werden Internetquellen stark überwiegen, aufgrund der erleichterten Suche und des oft kompakteren Inhalts.
Nachdem alle Informationen herausgearbeitet sind, ist es möglich, die Facharbeit strukturiert zu schreiben und so keine wesentlichen Informationen auszulassen.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von regenerativen Energien, ob diese zukunftsfähig sind und was noch entscheidender ist: Können sie dem Klimawandel entgegenwirken?

2. Klimawandel

2.1 Klimawandel damals

Im Laufe der Erdgeschichte hat sich das Klima stetig verändert und das seit Beginn der Entstehung der Erde. Momentan ist die Atmosphäre stabil, was nicht immer der Fall war.
In den ersten 500 Millionen Jahren der Erdgeschichte wies der Planet keine stabile Atmosphäre auf, ein bedeutender Unterschied war das Fehlen von Sauerstoff, was das Leben nahezu unmöglich machte. Wasser hingegen war bereits in Form von Wasserdampf in der Atmosphäre vorzufinden.

Wovon es allerdings mehr gab, ist Kohlenstoffdioxid (CO2). Dieses sogenannte Treibhausgas sorgte dafür, dass bei 25-30% weniger Sonneneinstrahlung, im Vergleich zu heute, die Temperaturen trotzdem höher waren. Dennoch entstanden vor 3,5 Milliarden Jahren einzellige Organismen ohne Zellkern. Diese trugen zur Senkung des CO2 Gehalts in der Atmosphäre bei und sorgten somit für die Entstehung des Sauerstoffzeitalters.In einem Zeitraum von 2,5 Milliarden bis 540 Millionen Jahren vor der heutigen Zeit gab es bereits sehr viele Klimaextreme.
Zum einen gab es Eiszeiten. Die erste entstand infolge der Senkung des CO2 Gehalts und wurde aufgrund starker Sonneneinstrahlung frühzeitig beendet.
Die zweite hingegen war durchaus intensiver. Es kam zur Vergletscherung der gesamten Erde mit einer Mächtigkeit des Eises von drei bis vier Kilometern und es wurde eine Mitteltemperatur von -50"C erreicht. Selbst am Äquator herrschten Temperaturen von -20°C.
Ausschlaggebend dafür war die starke Abnahme von Kohlendioxid, infolge von intensiven Verwitterungsprozessen.

Neben den Eiszeiten gab es auch starke Hitzewellen, ausgelöst durch Vulkanprozesse. Die damaligen Temperaturen reichten bis zu 50°C. All dies sind natürliche Prozesse gewesen, die zu damaliger Zeit nicht verändert werden konnten.
Es wird von einem natürlichen Klimawandel gesprochen.

2.2 Klimawandel heute

Man weiß bereits einiges über Klimaveränderungen. Ebenso, dass der CO2 Gehalt das Klima bestimmt. Dieser spielt im heutigen Klimawandel eine entscheidende Rolle. Um das zu verstehen, muss man den sogenannten Treibhauseffekt aufgreifen. Es gibt einen natürlichen Treibhauseffekt, der von Kohlenstoffdioxid beeinflusst wird, denn abhängig vom CO2 Gehalt werden Sonnenstrahlen auf der Erde reflektiert, wodurch sich die Wärme staut oder in den Weltraum zurückwandert. Je größer der CO2 Gehalt, desto weniger Strahlen können in den Weltraum gelangen, wodurch es zu einem erhöhten Wärmestau kommt.

Durch Vermehrung der Treibhausgase, welche hauptsächlich CO2, Methan und Lachgas sind, werden weniger Strahlen ins All reflektiert, sondern bleiben in der Atmosphäre, wodurch es zur Erwärmung kommt. Zu diesem Ereignis kommt es seit Beginn der Industrialisierung im 19. Jahrhundert, wobei durch die industriellen Vorgänge viel CO2 ausgestoßen wurde.
Das Treibhausgas Methan wird vermehrt durch Kühe freigesetzt, welche aufgrund des großen Fleischkonsums in großer Zahl gehalten werden.

Viele Forscher sind sich einig: Der Klimawandel ist anthropozän, also durch den Menschen verursacht.

Was nicht in Vergessenheit geraten darf, ist die fehlende Sicherheit, ob der Klimawandel so gekommen wäre, wie heute, den Klimawandel gab es, wie bereits erwähnt, schon immer, oder ob der Klimawandel vom Menschen verursacht wurde.

Eine Sache ist klar: Der Mensch ist an den momentanen Auswirkungen schuld, denn dieser hat, da ist man sich sicher, den Klimawandel intensiviert. Ganz genau können die Veränderungen nicht vorhergesehen werden, doch was feststeht ist, sind die bisherigen Auswirkungen, denn in den letzten 35 Jahren sind aufgrund der erhöhten Temperatur 40% des Eises in der Arktis geschmolzen. Ebenso hat die Zahl an Gletschern in den letzten 150 Jahren abgenommen und das um 50%. Als Folge dessen ist der Meeresspiegel gestiegen und ganze Inseln versunken.
Aber nicht nur die Umgebung des Menschen wird verändert, sondern auch die Lebensräume der Tiere des Meeres.

Auch wirtschaftliche Folgen sind zu erwähnen. Als Beispiel ist da die Landwirtschaft zu nennen, da diese durch die großen Klimaextremen, besonders durch die extreme Hitze im Sommer und nicht ausreichenden Niederschläge starke Hindernisse für einen guten Anbau haben.
Um dem entgegenzuwirken, sucht man Methoden, um Treibhausgase einzusparen.
Eine Methode die ist die Umstellung von fossilen Energien auf erneuerbare Energien.

3. Energiegewinnung

3.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz

Das 2017 verabschiedete Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) bestimmt den prozentualen Anteil der erneuerbaren Energien in der Zukunft. 2050 sollen 80% aller Energieversorgungen in Deutschland erneuerbare sein. Derzeit liegt der Wert bei 30%.
All dies geschieht aus Interesse der Klimafreundlichkeit und dem Entgegenwirken des Klimawandels.
Jenes soll zum einen durch Verringerung von fossilen Energien geschehen, zum anderen durch die Anschaffung und Weiterentwicklung erneuerbarer Energien.

3.2 Fossile Energie

Unter fossiler Energiegewinnung versteht man das Verbrauchen von endlichen Rohstoffen. Die Energieträger, welche größtenteils Erdöl, Steinkohle und Erdgas sind, werden zur Gewinnung von Energie verbrannt.

Als Problem dafür ist anzuführen, dass diese, wie bereits erwähnt, endlich sind. In 100-200 Jahren sind alle Vorkommen aufgebraucht, was von großer Bedeutung ist, denn die Entstehung von Erdöl dauert beispielsweise 150 Millionen Jahre.
Erdöl entsteht aus organischem Material, welches sich im Laufe der Zeit durch Sauerstoffmangel, Druck- sowie Temperaturveränderungen im Boden zu Erdöl entwickelt hat.

Problematisch dabei ist der hohe Ausstoß von Treibhausgasen, welche durch die Verbrennungen der Energieträger zustande kommen. Obwohl die Energiekonzerne wissen, wie klimaschädlich diese Energiequelle ist, sehen sie größtenteils nur den ökonomischen Aspekt.
Doch nicht alle Konzerne denken so, denn infolge vieler Debatten und Studien sind erneuerbare Energien auf dem Vormarsch und Konzerne denken um.

3.3 Erneuerbare Energie

3.3.1 Allgemeines

Mit erneuerbarer oder auch regenerativer Energie ist die unerschöpfliche beziehungsweise sich schnell erneuernde Energie gemeint. Das ist einer der großen Unterschiede zur fossilen Energie, bei welcher es zur Regenerierung der energiereichen Rohstoffe mehrere Millionen Jahre braucht. Dies soll zur Energiewende beitragen und zudem effizienter sein.
Insgesamt haben wir rein rechnerisch viel mehr Energie, als überhaupt benötigt wird.
Alleine die Sonne strahlt 5000 mal so viel Energie auf die Erde, wie die Menschheit überhaupt benötigt.
Ebenso bildet sie die Grundlage für das Auftreten anderer Energieträger.

3.3.1 Arten

Die Sonne sorgt dafür, dass Wind entsteht, Pflanzen wachsen können und ebenso für Wärmeerzeugung.

Als Beispiel dafür ist die Bioenergie zu nennen. Dabei wird organisches Material, zum Beispiel Pflanzen, in Gase umgewandelt. Dies wird beispielsweise bei der Gärung von Bioabfall gemacht, hierbei wird der Biomüll aus den Haushalten in Lagerräumen gelagert, dort recycelt und in Energie umgewandelt. Der Müll wird zwar recycelt, doch auch bei dieser Art von Energiegewinnung wird CO2 ausgestoßen.

Eine weitere Energiequelle, ist die Geothermie, dies ist eine natürliche Energiequelle, bei welcher tiefe Bohrungen ins Erdinnere durchgeführt werden und die dort vorhandene Wärme, die bis zu 200"C betragen kann, in Strom umgewandelt oder zum Heizen benutzt wird.
Auch Holzkohle gehört dazu, dabei wird Holz in Kohle umgewandelt. Diese hat zwar einen ähnlichen Hintergrund wie die Steinkohle, unterscheidet sich jedoch darin, dass der Rohstoff sich schnell erneuert, denn Bäume brauchen je nach Art nur 2-10 Jahre zum Nachwachsen. Außerdem wird dabei nicht so viel CO2 ausgestoßen, weil die dabei produzierte Menge in einem geschlossenen Kreislauf wieder ausgeglichen wird. Da die Bäume Fotosynthese betreiben und diese zur Kohlenstoffdioxid Verminderung führt, wird bei der Verarbeitung so viel ausgestoßen, wie durch die Fotosynthese ausgeglichen wird.

Eine der gebräuchlichsten Methoden ist die Wasserkraft. Dabei fließt Wasser, meist durch Höhenunterschiede, gegen ein Wasserrad, welches durch physikalische Vorgänge dann Strom erzeugt.
Das Problem dabei sind die Tiere, die in den jeweiligen Gewässern leben, denn der natürliche Lebensraum wird dadurch zerstört.

3.4 Energiespeicher

Ermöglicht die derzeitige Lage keine Stromerzeugung, so muss man bereits gespeicherte Energie für die Zwecke verwenden. Dies geschieht, wenn zum Beispiel bei Nacht die Photovoltaikanlagen keine Möglichkeit haben Energie zu produzieren.

Als eine der Speichermöglichkeiten gilt der sogenannte Pump-Speicher, bei welchem Wasser aus einem niedrigen Becken in ein erhöhtes Becken gepumpt wird. Benötigt man Energie, so läuft das Wasser aus dem oberen in das 100-600 Meter tiefere, untere und produziert dank der Wasserkraft Strom. Bei diesem Vorgang gehen insgesamt ca. 20% der Energie verloren.

Eine weitere Methode ist die Kombination aus Batterien und "Power to Gas". Hier wird überschüssige Energie vorerst in dezentralen Batterien gespeichert, welche zum Laden eines E-Autos dienen beziehungsweise die Energie nur einige Stunden speichern können. Sind jedoch größere Mengen an Energie betroffen, so wird diese an sogenannte "Power to Gas" Anlagen transportiert. Diese Anlagen erzeugen aus Wasser und Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Methan, was ähnlich wie Erdgas ist und somit ins Gasnetz geleitet werden kann, oder auch in Gasspeicher, hierdurch kann man sowohl Wärme als auch Elektrizität generieren.

Auf den ersten Blick wirkt es nicht sehr klimaneutral, doch das ist es. Denn auch wenn bei dem Vorgang Kohlenstoffdioxid entsteht, kann dieses wiederverwertet werden und zur erneuten Umwandelung zu Methan dienen. Diese Speicher sind bereits in großen Mengen vorhanden, beispielsweise in Rheden. Dort liegt mit 4,4 Milliarden m³ Gas der größte Gasspeicher Deutschlands. Mit der Gesamtheit aller Gasspeicher Deutschlands könnte man die Bundesrepublik für einen Monat mit Strom versorgen.

Das Problem dabei ist der Wirkungsgrad. Bei der Umwandlung von Strom zu Gas werden etwa 20-40% der Energie verloren, bei der erneuten Umwandlung von Gas zu Strom gehen nochmals mindestens 40% des Stromes verloren, was zu einem Verlust von 50-65% führt. Aus diesem Grund nutzt man diese nur als saisonale Speicher, also ein bis drei mal im Jahr. Stattdessen verwendet man Batterien, da diese dezentral aufstellbar sind, also in Deutschland verteilt. Zum anderen kann man diese an Photovoltaikanlagen aufstellen, so muss man keine Leitungen ausbauen beziehungsweise die Leitungen werden nicht unnötig belastet. Auch Elektroautos kann man Vorort laden und ebenso kann der eigene Haushalt ohne Probleme über Nacht mit Strom versorgt werden. Die Möglichkeiten Energie zu speichern ist also vorhanden. Nun geht es im nächsten Schritt um die Weiterentwicklung und den Ausbau.

3.5 Energiegewinnung in Deutschland

800 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid werden in Deutschland jährlich ausgestoßen.
200 Millionen Tonnen Stein- und Braunkohle werden hier jährlich verarbeitet, das sind 40% des gesamten CO2 Ausstoßes.
In Abbildung 1 ist der Verlauf der Stromerzeugung von Deutschland zu erkennen. Was deutlich zu erkennen ist, ist der Wandel seit 2003.
Seitdem, werden die regenerativen Energien immer weiter ausgebaut und weiterentwickelt, sodass eine Veränderung wie diese zustande kommt.
35% sind bereits durch erneuerbare Energien abgedeckt, jenes soll sich auch zukünftig weiter steigern.
Im Vergleich zu anderen Ländern hängt Deutschland mit der Energieversorgung aber weit hinterher.
Norwegen ist einer der Spitzenreiter, dort werden bereits 100% des Stromes durch Wasserkraft abgedeckt. Doch da liegt bei Deutschland das Problem, denn die hier vorhanden Höhenunterschiede sind nicht in diesem Maße auffindbar, was die Abdeckung des Stromes nur zu ca. 4% möglich macht.

Auch die Geothermie ist in Deutschland schwer umzusetzen, denn anders als in Island, wo durch die besondere geographische Lage eine Menge Erdwärme verfügbar ist und dadurch 60% des Stromes abgedeckt werden, müsste man hier tiefe und teure Bohrungen durchführen, was sich insgesamt nicht rentiert.8
Mit den derzeitigen Ressourcen in Deutschland, könnte man ca. 10%-15% des Energiebedarfes durch Bioenergie abdecken, ansonsten müsste man die biologischen Produkte importieren, was nicht klimafördernd ist.
Stattdessen setzt man in Deutschland auf Solarenergie und Windkraftanlagen. Zurzeit machen diese ca. 25% (ca. 40 GW)des Energiebedarfes aus und das soll sich in Zukunft noch ändern.

Es soll ein insgesamt ausgeglichenes Maß zwischen Windkraftanlagen und Photovoltaik sein. Baut man Photovoltaik und Windenergie gleichmäßig aus, nämlich beide auf 200 GW, so könnte man 70% des Energiebedarfes in Deutschland abdecken. Wenn man dann Speicher hinzunimmt, so wäre es möglich bis zu 80-100% des Bedarfes zu decken. In Abbildung 2 ist die Fläche zu sehen, welche benötigt wird, um 200 GW durch Photovoltaik zu decken,diese beträgt 1000 km", was 0,3% der gesamten Fläche sind. Gegenüber gestellt wird dies zur Siedlungs- und Verkehrsfläche, welche mit 46800 km" 13% der Fläche einnehmen.

Die Möglichkeiten, um diese Energien auszubauen sind also gegeben, was Deutschland zu einem Land mit großem Energiepotenzial macht.

4. Windenergie

4.1 Allgemeines

Bei der Windenergie, oder auch Windkraft genannt, wird Strom durch natürlich entstanden Wind erzeugt. Dies geschieht, indem der Wind gegen die Rotoren einer Windkraftanlage bläst, welche sich daraufhin drehen und durch physikalische Vorgänge Strom erzeugen. Bereits im Jahre 1400 wurde die erste Windmühle gebaut und funktionierte nach ähnlichem Prinzip. Es wird heute jedoch ein anderer Zweck damit erreicht, nämlich Stromerzeugung, damals allerdings diente es zum Verrichten von Arbeiten, wie beispielsweise das Mahlen von Getreide.
Aber kann eine alte Konstruktion wie diese gegen den Klimawandel wirken?

4.2 Vor- Nachteile

Mit einer Höhe von bis zu 200 Metern und einer Spannweite von 160 Metern ist eine Windkraftanlage in erster Linie ein großer Eingriff in die Natur, was den in den jeweiligen Höhen lebenden Tieren zum Verhängnis werden kann. Aufgrund des Drehens der Windkraftanlage entsteht sowohl auf der Vorderseite, als auch auf der Rückseite der Rotoren ein Unterdruck, wodurch Vögel bei einem nahen Flug an die Anlagen oft verletzt beziehungsweise getötet werden.

1000 Vögel wurden durch Zusammenstößen mit Rotoren in einem Jahr getötet, besonders betroffen davon sind Greifvogel. Dies soll verhindert werden durch einen Mindestabstand zum Lebensraum gewisser Arten, was einige Tierschützer empfehlen. Doch dem gegenüber stehen ca. 10 Millionen tote Vögel im Straßenverkehr.
Ein weiteres aufkommendes Problem bei Windkraftanlagen, ist die ungesicherte Windleistung, heißt, dass man nicht genau sagen kann, wie viel Wind kommen wird, was zu einer ungleichmäßigen, teilweise auch zu geringen Versorgungen führt.
Anders als bei dem Energieträger Kohle, kann Wind nicht gespeichert werden, kann also nur in dem Moment genutzt werden, in welchem dieser bläst.
Man versucht Windkraftanlagen auf Bergen oder auch in Küstenregionen zu bauen, da der Wind in diesen Gebieten am stärksten ist, woraus große Subventionen entstehen. Was aber auch beachtet werden muss, ist der Vorteil beim Bau in Siedlungsreichen Gegenden, da der Verlust so am kleinsten ist, was durch den kurzen Weg zum Verbraucher ermöglicht wird.

Ein weiterer zu beachtender Aspekt bei der Windenergie ist die Stromerzeugung Nachts, was zum einen zur Maßnahme führt, dass man die Energiespeicher nicht leeren muss, sondern die Energie direkt nutzen kann, aber auch zum Aufladen der Speicher über Nacht.
Der Gedanke hinter diesen Energieformen ist die zukunftssichere Stromerzeugung, wobei auch der bereits genannte CO2 Ausstoß beachtet werden soll. Falls ein Land keine Rohstoffvorkommen, wie z. B. Kohle hat, so kann er auf Energieformen wie Windkraft zurückgreifen und muss so keine Rohstoffe importieren, was zum einen das beim Weg ausgestoßene CO2 spart und zum anderen wirtschaftlich besser ist, da man nicht auf die Versorgung der anderen Ländern angewiesen ist.
Aber nicht nur der CO2 Ausstoß bei dem Transport wird gespart, sondern auch der Ausstoß bei der Energieerzeugung wird gespart, da lediglich der natürliche Wind genutzt wird.
Die Windkraftanlagen Deutschlands sind bereits in der Lage ca. 8 Millionen Haushalte mit Energie zu versorgen und der Ausbau ist noch in Gange.

Auch sozial bringt es Vorteile mit sich, denn es entstehen viele neue Arbeitsplätze, da Techniker, Ingenieure aber auch andere gesucht werden. In Deutschland waren 2016 bereits 160.000 Arbeitsplätze in diesem Bereich vergeben.

Auch die örtlichen Gemeinden schlagen Profit, da diese durch die Pacht, welche an die Unternehmen geht, Geld verdienen, was letztendlich den Bürgern zugutekommt.
Man sieht also klar den Unterschied zwischen den Vor- und Nachteilen, doch man hat um den Nachteilen entgegenzuwirken neue Anlagen entwickelt, nämlich die Onshore und Offshore Anlagen.

4.3 Anlagen

4.3.1 Onshore

Unter einem Onshore-Windpark versteht man die Stromerzeugung durch Windkraftwerke an Land.

Die Investitionskosten bei den Windparks sind sehr gering, beziehungsweise rentieren sich nach 2-3 Jahren. Außerdem wird eine dezentraler Ausbau ermöglicht, wodurch kein großer Netzausbau erfolgen muss. Man muss allerdings berücksichtigen, dass die Versorgung hier starken Schwankungen unterworfen ist, was in Deutschland zu Bürgerprotesten führt.
Insgesamt hat man in diesem Bereich schon viel Erfahrung gesammelt und gute Technologien entwickelt, die die Preise kalkulierbarer machen.
Da der Ausbau schon weit fortgeschritten ist, sind viele gute Standorte belegt, weshalb nach Alternativen gesucht wird. Eine der Alternativen sind Offshore-Windparks.

4.3.2 Offshore

Unter einem Offshore-Windpark versteht man die Erzeugung von Strom auf dem Wasser durch Windräder.

Man versucht die Windparks dort zu bauen, um die bereits erwähnten Vorfällen mit Vögeln aus dem Weg zu gehen, was aber zu einem anderen Problem führt.
Die auf dem Meer produzierte Energie geht nämlich, aufgrund der längeren Wege als an Land, zu den Siedlungsregionen in kleinen Stücken verloren.

Aber nicht nur das wirkt sich negativ aus, sondern ebenso die Zerstörung vom Meeresboden und der Fauna ist nicht im Sinne der Umwelt. Auch die höheren aufkommenden Kosten als an Land sind nicht zu vergessen.

Ebenso die Erfahrung in diesem Gebiet sind nicht weit ausgereift, wodurch die Technologien auf dem Wasser noch nicht die erforderlichen Leistungen erbringen können. Aufgrund der Lage auf dem Wasser ist es schwerer zu diesem zu für beispielsweise Reparaturarbeiten zu gelangen, als auf dem Festland.

Der Tourismus nimmt auch ab, da die Küstengegenden aufgrund der veränderten Sicht an Attraktivität abnehmen.

Nach 20-25 Jahren ist man gezwungen die Anlagen abzubauen, da diese dann nicht mehr so viel Leistung erbringen können wie zu Beginn. Das Problem daran ist, dass die Windräder weder recycelbar, noch abbaubar sind. Aber aus einem weiteren Grund baut man die Windparks dort, denn die Energie, die dort erzeugt wird, ist fast doppelt so viel wie an Land, da der Wind hier schneller und gleichmäßiger bläst.

Man muss also in Zukunft diese Idee weiter ausbauen, um ein bessere Stromerzeugung zu gewährleisten. Dann können auf den Meeren Windparks entstehen, die flächendeckend die Bevölkerung mit Strom versorgen kann.

4.4 Bewertung

Die Windenergie muss weiter ausgebaut werden. Wenn dies geschieht, kann man diese Quelle in der Zukunft zuverlässig und Schadstoffarm verwenden. Auch die Tierwelt kann durch eine Weiterentwicklung geschützt werden und die CO2 Emissionen bei einer Abschaltung von Kohlekraftwerken, gesenkt werden.

Windkraftanlagen können also dem Klimawandel entgegenwirken.

5. Photovoltaik

5.1 Allgemeines

Unter einer Photovoltaikanlage versteht man ein Modul, welche die Lichtenergie, in Form von Sonnenstrahlen, in elektrische Energie umwandelt.

Der Vorteil ist dabei, dass die Sonne unendlich Energie produziert und, wie üblich bei regenerativen Energien, keine schädlichen Abgase produziert werden.

Man kann Solarmodule aufs eigene Dach bauen, um so Strom für den eigenen Haushalt zu erzeugen, oder auch die Energie ins Stromnetz einspeisen. Die Sonne hat eine Leistung von 1000 Watt je m², und die soll genutzt werden.

5.2 Vor- Nachteile

Ein Solarmodul hat eine Leistung von 250-300 Watt, wovon allerdings ca. 20% an Energie im Jahr durch Schatten und Schmutz verloren geht. Legt man sich ein solches zu, so dauert es 2-3 Jahre, um die Umwelt zu entlasten, denn das ist die Zeit, die es ca. dauert, um den CO2 Verbrauch von der Herstellung einzusparen, anstatt fossile Energien zu verwenden.
Dies sind allerdings die Leistungen, die ein Modul unter perfekten Wetterverhältnissen erbringt. Der Halbtagesdurchschnitt in Berlin liegt beispielsweise bei gerade einmal rund 85 Watt.

Der Durchschnittsverbrauch einer deutschen Person liegt bei ca. 1400 Kilowattstunden im Jahr.
Es braucht also 5-6 Module, je nach Leistung, um eine Person mit Energie zu versorgen.
Wichtig dabei zu beachten, ist die optimale Ausrichtung der Anlagen zu der Sonne, sowie der benötigten Fläche von ca. 1,5 m² je Modul.

Ein weiterer Vorteil der Anlagen ist die meist wartungsfreie Zeit nach Inbetriebnahme. Sollte doch etwas passieren, so ist bei den meisten Anlagen eine Garantie von 25 Jahren vorhanden.
Auch, wenn die Strompreise steigen, so ist man nicht abhängig von diesen, da man seinen eigenen Strom produziert und so eine Menge Geld sparen kann. Doch ein großer Nachteil sind die hohen Investitionskosten, bei denen es wiederum 10-15 Jahre dauert, bis man diese wieder durch den produzierten Strom zurückgewonnen hat. Doch der Gewinn durch die Anlagen ist nicht gleichmäßig, da bei schlechten Wetterverhältnissen die Module keine gute Leistung erbringen. Auch die Leistung nimmt nach 20 Jahren Laufzeit auf ca. 80% ab, weshalb man erneut umdenken muss, ob man sich eine neue anschafft, oder ob die Alte für die benötigten Leistungen immer noch ausreicht.

Um sich Photovoltaikanlagen aufs eigene Dach zu bauen, braucht man im Normalfall keine Genehmigung, was den Vorgang sehr erleichtert. Doch zu beachten ist, dass man einen Energiespeicher benötigt, um auch Nachts mit Energie versorgt zu sein, da Nachts keine Energie durch diese Anlagen produziert werden kann.

Auch von Lärmeinfluss ist man nicht betroffen und auch der soziale Aspekt, nämlich der Beitrag zur Energiewende ist vorhanden. Können diese Anlagen denn viel CO2 einsparen? Ja, denn in 25 Jahren spart man bei der Benutzung von Photovoltaik, statt Kohlekraftwerke ca. 6500 Kilogramm Kohle, was umgerechnet ca. 18,5 Tonnen CO2 Einsparung bedeutet.

Wenn man dazu noch ein Elektroauto fährt, kann man dieses mit einer direkten Verbindung zu den Photovoltaikanlagen aufladen und kann dies beispielsweise tun, während die Energie nicht benötigt wird, woraus kein Energieverlust resultiert. Auch das Stromnetz wird bei Eigenbedarf nicht ausgelastet.

Man kann Photovoltaikanlagen also entweder selbst verwenden oder die produzierte Energie ins Stromnetz einspeisen. Aber wird die Energie nur durch Haushalte gewonnen oder auch durch andere Quellen?

5.3 Anlagen

Im Bereich der Energiegewinnung durch Sonnenenergie gibt es eine nennenswerte Form von Anlagen.

Dies sind sogenannte Solarparks. Auf diesen Flächen stehen Solarmodule dicht aneinander gereiht und sorgen für eine große Stromgewinnung, da man aufgrund der großen Fläche einen großen Teil der Sonnenenergie einfangen kann.

Doch für die umliegende Vegetation ist dies nicht von Vorteil, da Solarmodule oft dicht am Boden angebracht sind und die Vegetation sich dadurch nicht störungsfrei entfalten kann. Dies soll allerdings behoben werden, indem man die Höhe der Anlagen variiert.
Auch die Versiegelung, besser gesagt der Bau der Solarparks, stellt einen weiteren Nachteil für die Böden, da diese beim Bau beschädigt werden. Von Vandalismus sind die Flächen ebenso betroffen, wodurch zusätzliche Gelder in Sicherheitspersonal investiert werden müssen.

Bedeutend ist aber die große Energiegewinnung, denn durch die Solarparks kann man auf jeder Flächeneinheit bis zu 65 mal so viel Strom gewinnen, als man es durch pflanzliche Energie, also Bioenergie machen kann.

Die Anlagen bieten neben der privaten Stromerzeugung also einen wichtigen Aspekt zur Umstellung auf regenerative Energiequellen und können durch Ausbau und Verbesserung eine tragende Rolle spielen.

5.4 Bewertung

Ähnlich wie Windkraftanlagen können auch Photovoltaikanlagen dem Klimawandel entgegenwirken und bei einer klimafreundlichen Energiegewinnung helfen.
Man muss diese Form weiter ausreifen und versuchen die gegebenen, unendlichen Ressourcen zu nutzen und auf fossile Energien dadurch zu verzichten.

6. Fazit

Die erneuerbaren Energien sind, wie bereits gezeigt, eine entscheide Rolle bei der CO2 Verminderung.

Nicht nur die ökologischen Folgen sind positiv, nämlich 40% des CO2 Ausstoßes Deutschland zu vermindern, sondern auch die sozialen Folgen sind positiv, denn viele neue Arbeitsplätze werden geschaffen.

Auch wirtschaftlich ist es sowohl für den privaten Gebrauch, als auch für die Energiekonzerne von Vorteil und dieser wird sich bei einer Weiterentwicklung und Verbesserung der Energieformen noch vergrößern, und das muss für eine effizientere Energiegewinnung geschehen.

Natürlich gibt es auch viele Nachteile, aber die Vorteile überwiegen. Nun liegt es an den jeweiligen Unternehmen diese Formen der Stromerzeugung zu unterstützten. Aber auch die jeweiligen Staaten müssen dies unterstützen, um dem Klimawandel entgegenzuwirken, und das Entgegenwirken ist möglich.

Die Quellenangaben sind im Original-Dokument zu finden, inklusive aller Fußnoten zu den jeweiligen Referenzen im Volltext.

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