Energiequellen

Als erneuerbare Energien (EE) oder regenerative Energien werden Energiequellen bezeichnet, die im menschlichen Zeithorizont für nachhaltige Energieversorgung praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich verhältnismäßig schnell erneuern. Renewable energies (RE) or regenerative energies are energy sources that are practically inexhaustible in the human time horizon for sustainable energy supply or that are renewed relatively quickly.

Wasserkraft ist eine rege nerative Energiequelle. Der Begriff bezeichnet die Umsetzung potenzieller oder kinetischer Energie des Wassers mittels einer Wasserkraftmaschine in mechanische Arbeit.Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts wurde Wasserkraft hauptsächlich in Mühlen genutzt. Heute wird fast immer elektrischer Strom mit Hilfe von Generatoren erzeugt. Mit 4296,8 TWh, was einem Anteil von 16,02 % an der weltweiten Stromerzeugung entspricht, war Wasserkraft 2020 nach der Verstromung von Kohle und Erdgas und vor der Kernenergie die drittbedeutendste Form der Stromproduktion.

Biomassekraftwerke verbrennen Holz und landwirtschaftliche oder tierische Abfälle. Bioenergie ist eine aus Biomasse durch Konversion in elektrische Energie, Wärme oder Kraftstoff universell verwendbare Energieform. Sie greift auf biogene Brennstoffe (oder kurz Biobrennstoffe) zurück, also Brennstoffe biologisch-organischer Herkunft. Biobrennstoffe speichern in ihren chemischen Bindungen solare Strahlungsenergie, die von den Pflanzen als Primärproduzenten durch Photosynthese fixiert wurde. Durch Oxidation dieser Brennstoffe, meist durch Verbrennung, kann diese Energie wieder freigesetzt werden.

Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die Energie der Sonnenstrahlung, die in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch genutzt werden kann. Sonnenstrahlung ist dabei die elektromagnetische Strahlung, die auf der Sonnenoberfläche wegen ihrer Temperatur von ca. 5500 °C als Schwarzkörperstrahlung entsteht, was letztlich auf Kernfusionsprozesse im Sonneninneren (das Wasserstoffbrennen) zurückgeht.

Wellenenergie ist die Energie, die entsteht , wenn der Mensch die verschiedenen Arten von Meeresströmungen (Gezeiten, Meeresströmungen, Osmose ) nutzt. Wellenenergie ist ein riesiges Elektrizitätsreservoir, dessen jährliche Produktion 100.000 TWh überschreiten kann.

Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme (thermische Energie), sie kann aus dem Erdinneren stammen oder (beispielsweise in Frostböden) durch Niederschläge oder Schmelzwässer eingebracht worden sein und zählt zu den regenerativen Energien, die durch Erdwärmeübertrager entzogen und genutzt werden können. Erdwärme kann sowohl zum Heizen, zum Kühlen (siehe dazu Eis-Speicher-Wärmepumpe), zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in der kombinierten Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden. In einem Erdpufferspeicher ,zwischengelagerte“ Wärme wird nicht zur Erdwärme gezählt.

Die Windenergie, Wind-Energie oder Windkraft ist die großtechnische Nutzung des Windes als erneuerbare Energiequelle. Die Bewegungsenergie des Windes wird seit dem Altertum genutzt, um Energie aus der Umwelt für technische Zwecke verfügbar zu machen. In der Vergangenheit wurde die mit Windmühlen verfügbar gemachte mechanische Energie direkt vor Ort genutzt um Maschinen und Vorrichtungen anzutreiben. Mit ihrer Hilfe wurde Korn zu Mehl gemahlen, Grundwasser an die Erdoberfläche gefördert, oder Sägewerke betrieben. Heute ist die Erzeugung von elektrischer Energie mit Windkraftanlagen die mit großem Abstand wichtigste Nutzung.

Zu den nicht erneuerbaren Energieträgern zählen Erdöl, Erdgas, Kohle und Uran, wobei die drei erstgenannten auch als fossile Energien bezeichnet werden (entstanden aus fossiler Biomasse). 

Fossile Energie wird aus Brennstoffen gewonnen, die in geologischer Vorzeit aus Abbauprodukten von toten Pflanzen und Tieren entstanden sind. Dazu gehören Braunkohle, Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl. Man nennt diese Energiequellen fossile Energieträger oder fossile Brennstoffe (siehe auch Fossil). Dagegen wird Biomasse aus Holz und weiteren neuzeitlichen organischen Abfällen und Überresten gewonnen.

Kernenergie, Atomenergie, Atomkraft, Kernkraft oder Nuklearenergie ist die Technologie zur großtechnischen Erzeugung von Sekundärenergie mittels Kernspaltung. Diese Technologie wird seit den 1950er Jahren in großem Maßstab zur Stromproduktion genutzt.➕ Vorteile von AtomkraftDie Reduzierung fossiler Brennstoffen wie Kohle und Erdöl.Atomkraftwerke stoßen im Vergleich zu Kohlekraftwerken kein Kohlendioxid aus. Atomenergie einen 2,5 Millionen mal höheren Energiegehalt auf als Kohle und auch die Brennstäbe können mehrfach verwendet werden. ➖ Nachteile von AtomkraftDer Größte ist, dass bei der Energiegewinnung durch Atomkraft radioaktive Strahlung entsteht. Diese wird bei der Kernspaltung freigesetzt. Die Abfälle, die bei der Gewinnung von Atomstrom entstehen, sind stark und vor allem sehr lange verstrahlt. Sie stellen eine enorme Bedrohung für Mensch und Umwelt dar und müssen daher sicher gelagert werden. Die Entsorgung ist allerdings sehr kompliziert und gefährlich, da es Jahrhunderte dauert bis keine Strahlung mehr abgegeben wird. Bis heute gibt es hierfür noch keine optimale Lösung.Die Nuklearunfälle in Fukushima und Tschernobyl haben besonders gezeigt, welche fatalen Folgen ein Atom-Unglück mit sich ziehen kann.Zudem haben Atomkraftwerke ein “Ablaufdatum”, denn die Einrichtungen müssen in bestimmten Abständen immer wieder neu gebaut werden. Generell sind die Betriebskosten sehr gering, allerdings stehen sie den recht hohen Kosten eines Neubaus gegenüber. Atomkraftwerke stellen keine wirklich zukunftsträchtige Energiequelle dar, denn Uran-Vorkommen sowie fossile Brennstoffe sind endlich und werden beizeiten erschöpft sein. 

Öl ist ein flüssiges Stoffgemisch, das sich vor Millionen von Jahren im Erdinneren aus den Körpern toter Organismen gebildet hat.Als entdeckt wurde, dass Öl verbrannt werden kann, um viel Energie zu erzeugen, ersetzte es Kohle aus zwei Hauptgründen: a) weil es relativ einfach zu transportieren ist und b) weil die Motoren, die es verwenden (Verbrennungsmotor), weniger sperrig sind als Dampfmaschinen und effizienter. Die Bedeutung von heute ist so groß, dass die Entwicklung eines Landes an der Menge des von seiner Bevölkerung verbrauchten Öls gemessen wird.

Kohle wird aus reichhaltigem organischem Material (wie Wäldern) hergestellt, das im Untergrund eingeschlossen (vergraben) wurde. Die wichtigsten Kohleformen sind Graphit, Steinkohle, Braunkohle und Torf, die sich in ihrem Kohlenstoffgehalt unterscheiden.

Erdgas ist ein Brenn- und Rohstoff der chemischen Industrie. Es wird aus unterirdischen Hohlräumen gewonnen, in denen es unter hohem Druck steht. Das Erdgas wird ohne weitere Aufbereitung zu den Einsatzorten transportiert.Erdgas gilt als umweltfreundlicher als andere fossile Brennstoffe.