Erneuerbare Energien: Unterschiedliche Typen

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Ohne den Ausbau der erneuerbaren Energien kann unser Klima nicht geschützt und unsere Versorgungssicherheit nicht aufrecht erhalten werden. In diesem Artikel finden Sie eine Präsentation über die gängigsten Erzeugungsarten umweltfreundlicher Energie: Wasser, Wind, Solar, Erdwärme und Biomasse.

  • Wasserkraft
  • Windkraft
  • Solar
  • Geothermie
  • Biomasse

Wasserkraft

Wasser was sich in einem Gefälle befindet, also bergab fließt, erzeugt Bewegungsenergie, bzw. Höhenenergie. Je steiler die Neigung, desto mehr Energie steckt in der Fließbewegung. Die Idee der Energiegewinnung aus Wasserkraft ist diese Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln, ohne dabei Emissionen auszustoßen. Österreichs geographische Lage und Topographie in Mitten der Alpen eignet sich ideal zur Erzeugung von Elektrizität aus Wasserkraft und hat eine lange Tradition. Die ursprünglichen Anlagen zur Nutzung kinetischer Energie umgewandelt in mechanische waren hierzulande die Mühlen. Heute deckt Wasserkraft ca. 55% der inländisch produzierten Energie ab und ist somit die wichtigste Erzeugungsform erneuerbarer Energie in Österreich.

Schmeatische Darstellung eines Wasserkraftwerks

Wasserkraft macht sich Gravitation zu Nutze

Wasserkraftwerke machen sich die Erdanziehungskraft zu Eigen. Zunächst werden die Wassermassen aufgestaut, beispielsweise ein großer Fluss. Diese werden dann plötzlich entladen, indem sie durch eine durch eine Turbine fließen. Durch das Anstauen des Wassers, bzw. Hochpumpen, ist die Wasserenergie speicherbar, denn sie wird erst umgewandelt, wenn Bedarf besteht, wie z.B. zu Hochlastzeiten. Flüsse mit einem starken Lauf werden in der Regel nicht angestaut sondern dauerhaft durch die Turbine geleitet. Wasserkraftwerke werden je nach Wasserlauf entweder in Laufwasserkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke (das Wasser wird entgegen der Laufrichtung gepumpt und dann „fallen“ gelassen) oder in Speicherkraftwerke. Je nach dem wie hoch stark das Gefälle des Wasserlaufes ist, ist auch der Druck und somit die zu extrahierende Energie unterschiedlich. Dementsprechend wird auch in Nieder- Mittel und Hochdruckkraftwerke unterschieden.
Wasserkraft ist unter den regenerativen Energien die bedeutendste Elektrizitätserzeugungsform, und unter allen (also auch fossilen), die drittwichtigste weltweit nach Stein- und Braunkohle und Erdgas. Mit 37 Terawattstunden (TWh) sind Österreichs Wasserkraftwerke besonders effizient und haben mit über 56% eine der höchsten Anteilsraten in Relation zu der im Inland erzeugten Energie. Die beispielsweise in Deutschland bei nur ca. 4% und weltweit bei ungefähr einem Sechstel. Dabei ist auch zu bemerken, dass Kleinwasserkraftwerke in Österreich eine tragende Rolle spielen, diese werden aufgrund des Methanausstoßpotenzials von großen, künstlichen Stauseen als ökologisch verträglicher eingestuft.

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Windkraft

Windenergie ist zweitwichtigste erneuerbare Energiequelle in Österreich. Der Wind bringt die Windräder entweder durch die Abbremsung der Luft in Gang, die dem Widerstandsprinzip folgend anfangen sich zu drehen, wenn der Wind direkt auf die Flügel trifft. Auftriebskraft ist der andere Mechanismus der die Rotorblätter antreibt, wenn Luftschichten unterschiedlicher Temperatur an einander reiben und die asymmetrischen Windradflügel zwischen die Schichten geraten. Bei diesem Vorgang werden keine Emission freigesetzt.

Im Vergleich zu Wasserenergie ist Windkraft mit lediglich 0,7% Anteil an weltweit erzeugter Elektrizität noch recht schwach vertreten. Außerdem werden davon rund 86% in nur 10 Ländern produziert, darunter 6 Europäer und die USA, China, Indien. Österreich produzierte im Jahr 2008 995 Megawatt Elektrizität durch Windenergie, was gemessen daran, dass Österreich keine Küste hat zwar ausbaufähig, aber doch beachtenswert ist. Setzt man jedoch die erzeugte Windkraft mit der Einwohnerzahl in Relation, ist Österreich auf dem Siebenten Platz mit 121 Watt pro Einwohner, wobei das an drei Seiten durch Meer begrenzte Dänemark mit 583 Watt pro Einwohner die Topposition einnimmt.

Solarkraft

Solarpanel

Solarpanels findet man mittlerweile auf zahlreichen Hausdächern

Energie aus Photovolatikanlagen ist eine weitere Form mit der in Österreich umweltfreundliche Energie gewonnen wird. Hierzulande sind ca. 16.000 Anlagen für den kommerziellen Zweck im Dienst, d.h. dass neben denen, die in die Ökobilanzgruppe Elektrizität einspeisen, es noch eine Vielzahl weiterer Solaranlagen gibt, die unter Strom ausschließlich für den Eigengebrauch produzieren. In Photovoltaikanlagen wird Sonnenlicht in elektrische Energie umgewandelt. Handelt es sich dabei um eine eigenständig arbeitende Anlage werden keine Emissionen ausgestoßen. Es existieren jedoch auch solche die an das reguläre Stromnetz gekoppelt sind und demnach auch Energie aus fossilen Brennstoffen verbrauchen.

Photovoltaikanlagen sind aufgrund ihrer Abhängigkeit von Sonnenlicht, der hohen Anschaffungs- und Betreibungskosten weniger weit verbreitet. In Österreich beispielsweise kostet demnach die Erzeugung einer Kilowattstunde ca. 35 Cent, wobei 5-8 Cent/kWh für andere Energieformen normal ist. Mehr als vier Fünftel der weltweit installierten Anlagen befindet sich in Europa, vorrangig in Deutschland, Spanien und Italien. Auch die erzeugte Strommenge spielt eine weniger bedeutende Rolle, da zum jetzigen Zeitpunkt nicht einmal ein halbes Prozent des Strombedarfs in Europa durch Sonnenenergie abgedeckt werden kann.

Interessieren Sie sich für die Erzeugung von Solarenergie in Europa? Lesen Sie hier weiter!

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Geothermie

Weniger verbreitet, aber auch zur Gruppe der erneuerbaren Energien zählt die Erdwärme oder Geothermie. Dabei handelt es sich um Wärme, die aus dem Inneren der Erde stammt. Durch spezielle Anlagen kann diese Wärme zum Heizen oder sogar in einem komplexeren Vorgang zur Generierung von Elektrizität verwendet werden. Immerhin 0,3% des in der Welt generierten Stroms stammt aus Geothermieanlagen, das ist mehr als Photovoltaikanlagen produzieren. Vor allem in den USA, Mexiko, Indonesien und den Philippinen machen sich diese regenerative Energieform zu nutzen. Aber ähnlich wie Photovoltaikanlagen, sind auch die Erdwärmeerzeuger hoch konzentriert, so werden in fünf Ländern mehr als 80% des weltweiten Stroms aus Erdwärme produziert.

 

Biomasse als Energiequelle

Glühbirne und Pflanze

Aus Pflanzen kann man pure Energie holen

Zur Wärmeerzeugung wird auch wesentlich auf Biomasse gesetzt. Als Biomasse werden alle Brennstoffe verstanden, die nicht fossiler Natur sind. Das können durch Mensch und Tier, sowie die Natur erzeugte organische Abfälle sein. Somit ist Biomasse eine unerschöpfliche Energiequelle. Es wird in unterschiedliche Typen von Biomasse unterschieden: in feste, flüssige und gasförmige. Der gängigste Träger fester Biomasse ist Holz und wird in Österreich besonders in der Papierindustrie verwendet. Bio-Alkohole und Öle zum Beispiel aus Raps gelten als flüssige Biomasse und kommen vorrangig im Transportwesen zum Einsatz. Bei der Vergärung von organischen Substanzen wie Gülle, Speiseresten oder Grünschnitt entsteht Biogas. Dieses Gas kann für alle Zwecke genutzt werden, die kommerzielles, fossiles Gas auch erfüllt.Diese Abfälle sind brennbar und dabei CO2-neutral, da die freigesetzte Energie nicht als Kohlenstoff gespeichert war, sondern physikalisch gesehen aus gebundenem Sonnenlicht besteht. Es wird also nur soviel CO2 ausgestoßen, wie bei der Photosynthese der Pflanzen gebunden wurde. Somit ist die Kohlenstoffdioxid-Bilanz ausgeglichen. Die Biomasse wird verbrannt und zur Erhitzung von Wasser verwendet. Der dadurch entstehende Dampf wiederum bringt die Turbinen der Biomassenverbrennanlage zur Rotation, die dann den Strom erzeugt. Die Menge ist jedoch noch gering und erreicht knapp 1% der weltweiten Elektrizitätsproduktion. Denn vorrangig wird Biomasse für die Wärmeproduktion genutzt, da die durch die Verbrennung entstandene Wärme gespeichert und weitergeleitet werden kann. Durch die Technik in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen kann somit zweifacher Nutzen aus der Biomasse gezogen werden.

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