Erneuerbare Energien

Was ist Ökostrom und wie wird er erzeugt?

enercity-Kunden können sich sicher sein: Seit dem 1. Januar 2018 erhalten sie in jedem Tarif zu 100 Prozent Ökostrom. Aber was genau bedeutet Ökostrom eigentlich? Und welche nachhaltigen Stromerzeugungsmethoden gibt es?

Was zählt eigentlich alles als „Ökostrom“? Darauf gibt es zwar keine rechtlich verbindliche Antwort, aber eine allgemein anerkannte Definition des Bundesverbands Erneuerbare Energie. Demnach fällt unter diesen Begriff Strom, der wenigstens zur Hälfte aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Wasserkraft, Sonnen- und Bioenergie oder Geothermie erzeugt wurde. Die andere Hälfte muss aus Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) stammen, obwohl noch immer viele KWK-Anlagen mit fossilen Energieträgern wie Erdgas betrieben werden. Dahinter steht die Idee, dass KWK-Anlagen, die zugleich Wärme und Strom erzeugen, in der Lage sind, in Zeiten, in denen der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint, Lastspitzen auszugleichen. Sie stellen beim Ausstieg aus fossiler und atomarer Stromerzeugung eine sinnvolle Übergangslösung dar und werden deshalb als „Steigbügeltechnologie“ für die Erneuerbaren betrachtet.

Der Anteil regenerativer Quellen an der Stromerzeugung betrug 2020 in Deutschland 52,5 Prozent. Davon entfielen auf Biomasse 9,5 Prozent, auf Windkraft 26,5 Prozent, auf Solarenergie 12,5 Prozent und auf Wasserkraft 4,0 Prozent. Der Erdwärme-Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland liegt lediglich im Promillebereich.

* Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)

Laut des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) wurden in Deutschland im Jahr 2020 insgesamt 388,9 Terrawattstunden (TWh) Strom erzeugt. Der Anteil regenerativer Quellen an der Stromerzeugung betrug demnach 52,5 Prozent. Rein regenerativ erzeugter Strom kann aus folgenden Quellen stammen:

Solarenergie: Sonnenlicht erzeugt elektrische Spannung

Sonnenenergie oder Solarenergie entsteht durch die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Dazu werden Solarzellen verwendet, deren Herzstück aus mehreren Schichten Silizium besteht, in denen sich negative und positive Elektronen befinden. Fällt Sonnenlicht auf die Solarzelle, versetzt die darin enthaltene Photonenenergie die Elektronen in Bewegung. Dadurch entsteht Spannung, sprich: Elektrizität. Bei dem so erzeugten Strom handelt es sich allerdings um Gleichstrom, der noch durch einen sogenannten Wechselrichter in der Solaranlage fließen muss, um zu Wechselstrom umgewandelt zu werden, denn nur in dieser Form kann er ins Stromnetz eingespeist und genutzt werden. Vielleicht interessieren Sie sich auch für zehn Fakten über Solarenergie, die wir in unserem Artikel zusammengefasst haben.

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Windkraftanlagen
in 23 Parks betreibt enercity in Deutschland. Damit ist enercity bundesweit einer der größten Akteure in der Onshore-Windenergieerzeugung.

Windenergie: Mechanische Energie wird zu Strom

Windkraftanlagen an Land (onshore) und auf dem Meer (offshore) wandeln die kinetische Energie des Windes in Strom um. Mehr dazu finden sie in unserem Artikel "Windenergien: Wie funktioniert eine Windkraftanlage?" Der Wind trifft frontal auf die Rotorblätter, die ähnlich gewölbt sind wie die Tragflächen von Flugzeugen. Durch die Wölbung muss der Wind auf der Oberseite der Blätter einen längeren Weg zurücklegen als auf der Unterseite. So entsteht oberhalb des Flügels ein Unterdruck, der eine Kraft erzeugt. Das wandelt die Energie des Windes – auch kinetische Energie genannt – in mechanische Energie um. Sie bringt die Nabe, also das nasenförmige Bauteil, das mit den Rotorblättern verbunden ist, zum Drehen. Bei den meisten Windkraftanlagen befindet sich in der Gondel hinter den Rotoren ein Getriebe, das den Strom an die vorgegebene Frequenz bzw. Drehzahl des Stromnetzes anpasst. Von dort aus fließt der Strom weiter in einen Generator, der die mechanische Energie in Strom umwandelt, der ins Netz eingespeist werden kann. Fünf phänomenale Fakten, die Sie bestimmt noch nicht kannten, haben wir hier zusammengetragen. 

Wasserkraft: Aus der Höhe kommt die Kraft

Wasserkraft entsteht durch das Ausnutzen unterschiedlicher Höhenniveaus. Beim Herabfließen vom höhergelegenen in das niedrigere Niveau treibt das Wasser eine Turbine oder ein Wasserrad an, das wiederum einen Generator antreibt. Alternativ treibt das Wasser, ähnlich wie beim Windrad, zunächst ein Getriebe an, das seinerseits einen Generator antreibt, der die mechanische Energie in Strom verwandelt.

Am häufigsten verbreitet sind Laufwasserkraftwerke und Wasserspeicherkraftwerke. Erstere werden vor allem in Flüssen eingesetzt, in denen Wasser über Staustufen und stetig durch Turbinen geleitet wird, die kontinuierlich Strom erzeugen. Wasserspeicherkraftwerke hingegen verfügen über einen Speicher, etwa einen See, oft in Form eines Stausees. Das gestaute Wasser wird nur bei Bedarf abgelassen und durch Turbinen geleitet, etwa um Verbrauchsspitzen zu bedienen. Je größer das Stauprojekt, desto sorgfältiger sollte allerdings die Ökobilanz abgewogen werden, denn diese sind teils mit erheblichen Eingriffen in die lokalen Ökosysteme verbunden. Seltener sind Gezeitenkraftwerke, die den Tidenhub des Meeres nutzen, also den Unterschied zwischen Ebbe und Flut, um Strom zu erzeugen. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Wasserkraftwerke funktionieren, lesen Sie hier unseren Artikel dazu.

Wasserspeicherkraftwerke werden in der Regel von in Seen gestautem Wasser betrieben, das bei Bedarf abgelassen und durch Turbinen geleitet wird.
In Biomasseanlagen werden Stoffe, Gase oder Flüssigkeiten organischer Herkunft verfeuert, um Strom zu erzeugen.

Biomasse: Organisches Brennmaterial

Als Biomasse gelten Stoffe, Gase oder Flüssigkeiten organischer Herkunft, beispielsweise Stroh, Altholz, Reste aus der Holzverarbeitung oder der organische Anteil des Hausmülls. Diese können ebenso wie fossile Energieträger in sogenannten Kondensationskraftwerken verfeuert werden, um Strom zu erzeugen. In den Kraftwerken wird die beim Verbrennen erzeugte Hitze genutzt, um Wasserkessel zu erhitzen, deren Dampf wiederum Turbinen antreibt und dadurch Strom erzeugt. Obwohl beim Verbrennen Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben wird, gilt Biomasse als klimaneutral, weil das freigesetzte Gas zuvor durch die Pflanzen gebunden wurde, die die Basis der Masse bildeten. Meist dienen diese Kraftwerke gleichzeitig als Heizkraftwerke, damit die beim Verbrennen abgegebene Wärme ebenfalls genutzt wird.

Geothermie: Hitze aus dem Inneren der Erde

Erdwärme oder Geothermie bezeichnet Wärme, die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeichert wird. Die Wärme kann genutzt werden, um Wasser zu erwärmen, das durch unterirdisch verlegte Rohre fließt. Mit dem Wasserdampf wiederum lassen sich Turbinen in Kraftwerken antreiben, die Strom erzeugen. In einigen Ländern macht Erdwärme einen merklichen Anteil bei der Stromerzeugung aus, allen voran Island, wo rund 20 Prozent des verbrauchten Stroms aus Geothermie stammen. In Deutschland liegt der Anteil jedoch im Promillebereich.

1. Februar 2021
Erneuerbare Energien
Ökostrom

Text: Claus Hornung. Fotos: Getty Images, Shutterstock (2).

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