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Alternative Energie

Die regenerativen Energien werden auch als alternative Energien bezeichnet. Alternative Energien sind praktisch unbegrenzt auf der Erde vorhanden oder sie erneuern sich schnell (Biomasse).

  • Sonnenenergie
  • Geothermische Energie
  • Wasserkraft (Flüsse und Gezeiten)
  • Windkraft
  • Biomasse
  • Problem Energiespeicherung

Sonnenenergie

Die Sonnenenergie kann in Wärme (Solarthermie) oder in Strom (Photovoltaik) umgewandelt werden. Die Nutzung der Sonnenenergie zum Heizen und zur Warmwassererzeugung (Solarthermie) kann wirtschaftlich sein. Entscheidend ist die Ausrichtung der Kollektoren. Sie sollten direkt nach Süden ausgerichtet und zwischen 30°und 45° geneigt sein. Abweichungen bei der Ausrichtung können sinnvoll sein, wenn die maximale Heizleistung im Winter oder früh morgens oder abends sein soll. Für eine reine Wassererwärmung ist Solarthermie nicht sinnvoll, da die Investitions- und Wartungskosten die Kosten der Energieeinsparung übersteigen.

Der Anteil des mit Photovoltaik erzeugten Stromes hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Durch die festgelegte Mindestvergütung von Solarstrom (staatliche Förderung) rechnet sich das Betreiben von Solarstromanlagen. Dächer mit Südausrichtung aber auch in Solarparks sind für die Erzeugung von Solarstrom geeignet.

Geothermische Energie

Bei der Geothermie wird die Erdwärme zum Heizen und zur Stromerzeugung genutzt. Bei der oberflächennahen Geothermie werden nur kleine Temperaturunterschiede benötigt, um mit Hilfe von Wärmepumpen ein Gebäude zu beheizen. Die Investitionskosten sind relativ hoch. Auch ist der Stromverbrauch der Wärmepumpe zu berücksichtigen. Bei der Tiefen-Geothermie wird Wasser aus tiefen Gesteinsschichten an die Erdoberfläche gebracht. Dieses Wasser gibt einen wesentlichen Teil seiner Wärmeenergie an ein Überträgermedium ab. Es wird dann über eine zweite Bohrung wieder in die Erde geleitet. Diese Form der Energiegewinnung hat ihre eigenen Risiken. So können leichte Erdbeben ausgelöst werden. Wenn Wasser in eine Schicht mit Anhydrit eindringt, dehnt dieser sich aus. Es kann zu Hebungen der Erdoberfläche kommen. In Staufen im Breisgau sind dadurch viele Häuser stark beschädigt worden.

Wasserkraft

Bei der Wasserkraft wird die Bewegungsenergie des Wassers zur Stromgewinnung genutzt. Meist geschieht dies bei Flüssen, aber auch der Wasserstrom bei Gezeitenwechsel ist nutzbar. Um die Energie des Wassers zu nutzen, sind immer Eingriffe in die Natur notwendig wie der Bau von Stauanlagen. Um diese baulichen Anlagen so ökologisch wie möglich zu gestalten, sollten sie sich gut in die Flussgeometrie einpassen, mit Fischtreppen ausgerüstet und nicht zu groß sein. Zur Speicherung von Energie sind besonders Pumpspeicherwerke geeignet. Diese haben einen hohen Wirkungsgrad. Bei Energieüberschuss wird Wasser in ein höheres Becken gepumpt und bei erhöhtem Energiebedarf wird das Wasser durch Turbinen abgeleitet und die Energie wieder in Strom umgewandelt.

Windkraft

Bei der Windkraftnutzung wird die Bewegungsenergie der Luft in Strom umgewandelt. Windkraftanlagen sind in exponierten Lagen und im Küstenbereich und Offshore sinnvoll. Für fast alle Windkraftanlagen sind Baugenehmigungen notwendig. Das Hauptproblem ist der Anschluss von neugebauten Windkraftanlagen an das bestehende Stromnetz.

Bioenergie

Wenn aus Biomasse Energie gewonnen wird, wird diese als Bioenergie bezeichnet. Biokraftstoffe der ersten Generation (direkt aus Getreide, Raps, Mais….) sind nicht sinnvoll. Der Flächenbedarf zum Anbau der Energiepflanzen ist groß. Die Nutzung von Biomasse hat zu einem Anstieg der Nahrungsmittelpreise geführt. Dies ist vor allem ein Problem für ärmere Länder. Der Anbau von riesigen Monokulturen wirkt sich negativ auf die Insektenvielfalt und damit auf die komplette Tierwelt aus. Biokraftstoffe der zweiten Generation (aus Pflanzenresten) sind eher sinnvoll. Doch ist es auch sinnvoll die Pflanzenreste in dem Boden oder im Wald zu belassen, um eine gleichbleibende Bodenqualität zu gewährleisten. Ob eine Nutzung von Bioenergie ökologisch sinnvoll ist, sollte immer im konkreten Fall kritisch untersucht werden.

Problem Energiespeicherung

Strom aus Wind- und Solarenergie wird mit großen Schwankungen erzeugt. Da nicht nur wenn die Sonne scheint oder der Wind weht Energie benötigt wird, ist eine Speicherung des Stromes notwendig. Die Stromspeicherung ist im Normalfall mit großen Verlusten verbunden. Den besten Wirkungsgrad haben Pumpspeicherwerke. Der Bau von Pumpspeicherwerken ist aber aufwendig und kostenintensiv. Weitere Möglichkeiten der Energiespeicherung sind Akkumulatoren (Batterien), Redox-Flow-Zelle, Wärmespeicher, Gasspeicher und Thermodynamische Speicher. Je besser das Problem der Energiespeicherung gelöst wird, desto höher ist der Anteil regenerativer Energie, der sinnvoll genutzt werden kann.
 




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