Die 3 regenerativen Energien

Wenn man sich für die autarke Energieversorgung durch die regenerativen Energien interessiert und sich richtig in das Thema hineinsteigert, fängt man vielleicht an, etwas herum zu spinnen, sieht plötzlich überall Möglichkeiten der Energiegewinnung und überlegt, wie man sie nutzbar machen könnte. Zumindest war das bei mir eine Zeit lang der Fall.

Die Sonne scheint knapp hinter einem großen Wolkengebirge hervor und schickt ihre Solarenergie auf die Erde.
Die Sonne kann ihren Einfluss auf der Erde nicht vertuschen.

Damit das nicht bei der fixen Idee bleibt, sollte man zumindest grob einordnen können, wie realistisch eine Umsetzung ist. Deshalb möchte ich heute mal etwas über die Herkunft der sogenannten regenerativen Energien schreiben.

Die erneuerbaren Energien, wie regenerative Energien ja auch genannt werden, teilen sich grundsätzlich in drei Bereiche auf: Die Sonnenenergie, die Planetenenergie und die geothermische Energie.

Ich denke es hat sich mittlerweile herumgesprochen, dass die Sonne eine wichtige Rolle bei der Versorgung mit für Menschen nutzbarer regenerativer Energie spielt. Sie ist natürlich mit Abstand die wichtigste Energiequelle der Erde (und des gesamten Sonnensystems).

1. Regenerative Energie: die Sonnenenergie

In der Sonne wird die Energie bei der Fusion von Wasserstoffatomen zu Helium freigesetzt. Sie hat etwa 330.000 mal mehr Masse als die Erde. Die Sonne und mit ihr das ganze Sonnensystem besteht seit 4,57 Milliarden Jahren. In der Zeit hat sie in ihrem Inneren ungefähr 14.000 Erdmassen Wasserstoff in Helium fusioniert. In den nächsten 6-7 Milliarden Jahren wird sich nicht viel ändern, bis die Sonne den Großteil des Wasserstoffes zu Helium fusioniert hat.  (Ehe ich jetzt zu sehr ins Detail gehe, überlasse ich das lieber jemand anderem, der sich auch viel besser damit auskennt: Wer mehr über die Sonne und die Sterne wissen möchte, dem empfehle ich das großartige Astrodicticum Simplex und den Podcast Sternengeschichten von Florian Freistetter).

Es wird zwischen direkter und indirekter Sonnenenergie unterschieden. Die direkte Sonnenenergie ist die eintreffende Solarstrahlung die technisch durch z.B. Photovoltaik oder Solarthermieanlagen genutzt werden kann. Die indirekte Sonnenenergie ist in Windenergie, Wasserkraft der Flüsse (Wasserkreislauf) und z.B. pflanzliche Biomasse umgewandelte direkte Sonnenenergie.

Geothermische Energie

Hauptsächlich durch radioaktiven Zerfall wird im Erdinneren Wärme erzeugt. Dort herrschen zwischen 3.000 °C und 10.000 °C. Die Temperatur nimmt allerdings nach außen hin stark ab. Durch die Temperaturdifferenz zwischen Erdinnerem und Kruste strömt ständig Wärme von innen nach außen. Dieser Wärmestrom beträgt im Durchschnitt 0.063W/m² und würde gesamt ungefähr den Weltprimärenergiebedarf decken.

Allerdings würde dadurch die Erdoberfläche stark abgekühlt und der technische Aufwand wäre sehr groß, weshalb in der Praxis nur ein Teil der geothermischen Energie nutzbar ist. Es sei denn, man lebt in der Nähe von heißen Quellen oder anderen geothermischen Anomalien, die die Nutzbarkeit dieser Energiequelle erleichtern. Nichts desto trotz lohnt sich die Nutzung von Erdwärme um Gebäude zu heizen.

Planetenenergie

Vor Allem der Mond aber auch die Sonne (Die Gravitation der anderen Planeten des Sonnensystems sind in diesem Fall zu vernachlässigen) üben eine gravitative Kraft auf die Erde aus.

In der Abenddämmerung sieht man ein Gewässer, welches von Mauern eingefasst istauf dem anderen Ufer ein hohes Gebäude. Es ist das Gezeitenkraftwerk, welches sich eine der erneuerbaren Energien zu Nutze macht.
TideKraftwerk“ von Hartmut Inerle. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons.

Diese Kraft verursacht die Gezeiten der Meere. Die dabei freigesetzte Energie wird vereinzelt durch Gezeitenkraftwerke nutzbar gemacht. Die theoretisch gewinnbare Energie ist verhältnismäßig gering.

Jährliche Liefermenge der Erneuerbaren Energien

Es die jährlich gelieferte Energiemenge ist sehr unterschiedlich:

Sonnenenergie3.900.000.000 Peta Joule [PJ]/a
Geothermische Energie996.000 Peta Joule [PJ]/a
Planetenenergie (Gravitation)94.000 Peta Joule [PJ]/a
Die Sonne liefert wirklich viel Energie. (Quelle Wikipedia und Volker Quaschning, Regenerative Energiesysteme, 2003)

Fazit

Nach diesen kurzen Überblick wird deutlich, was eigentlich offensichtlich ist, nämlich dass von der Sonne mit Abstand die meiste Energie auf die Erdoberfläche kommt. Die anderen nutzbaren Formen der Regenerativen Energien sind entweder umgewandelte Sonnenenergie, wie die Windenergie; oder die wesentlich energieärmere geothermische Energie sowie die verhältnismäßig schwache gravitative Energie. Obwohl man letztere Energien auch nutzbar machen kann, gerade Geothermie ist ja etabliert, leuchtet nun vielleicht ein, warum die Nutzung von direkter und indirekter Sonnenenergie eine gute Idee ist und dass sie durch ihre hohe Verfügbarkeit auch verhältnismäßig leicht nutzbar ist.

Es ist also wahrscheinlich, dass man, um den Aufwand und die Kosten im vertretbaren Rahmen zu halten, gerade bei Off Grid Anlagen, also zum Beispiel Häuser, die keinen Anschluss an die Strom- und Wasserversorgung, sowie die Abwasserentsorgung haben, eher die direkte oder indirekte Energie der Sonne nutzen wird. Konzentrieren wir uns also auf die Optimierung der Solarenergienutzung.