erneuerbare Energien, regenerative Energien, Alternativenergien, regenerierbare, das heißt sich erneuernde und

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Übersicht

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Potenzial

Das Energieangebot der erneuerbaren Energien basiert auf drei verschiedenen Energiequellen, der Wärmeenergie im Inneren der Erde, der Rotationsenergie der Erde und den Kernfusionsprozessen in der Sonne. Die im Erdinnern aus der Entstehungszeit der Erde gespeicherte Energie

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Situation in Deutschland

In den 1990er-Jahren wurden in Deutschland vor allem die klassischen erneuerbaren Energien zur Energiebereitstellung genutzt. Dazu gehören Wasserkraft, Klärschlämme und Müll (in der Energiestatistik wird Müll häufig unter den erneuerbaren Energien

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Situation weltweit

Weltweit liegt der Deckungsanteil der erneuerbaren Energien am Primärenenergieverbrauch bei rund 13,5 % und bei 22,8 % der Stromerzeugung.. Doch auch global sind weitere Zuwächse in allen Bereichen der Nutzung erneuerbarer Energien absehbar. Spezifische Marktanreizprogramme in verschiedenen EU-Ländern

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Technische Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien

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Sonnenenergie

Bei der Umwandlung der Sonnenenergie unterscheidet man grundsätzlich zwischen der Stromerzeugung in Solarzellen (fotovoltaische Stromerzeugung) oder Solarkraftwerken und der Wärmebereitstellung in Sonnenkollektoren.

Fotovoltaik: Die direkte Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie beruht auf dem fotoelektrischen Effekt. Einige Materialien (z. B. dotierte Halbleitermaterialien) setzen Elektronen frei, wenn sie mit Licht bestrahlt werden. In Solarzellen wird dieser (fotovoltaische) Effekt zur Stromerzeugung genutzt. Als Ausgangsmaterial hat sich insbesondere Silicium (Si) als geeignet erwiesen. Daher werden heute v. a. mono- und polykristalline, zunehmend aber auch amorphe

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Windenergie

Die Nutzung der Windenergie hat eine lange Tradition und bereits einen hohen technischen Standard erreicht. Windkraftwerke bremsen die bewegten Luftmassen ab und wandeln einen Teil der kinetischen Energie in mechanische und über einen mechanisch-elektrischen Energiewandler in elektrische Energie um. Sie arbeiten nach dem Widerstands- oder Auftriebsprinzip. Während in den 1980er-Jahren v. a. Windkraftwerke aus dem Leistungsbereich unterhalb von 100 kW zur Anwendung kamen

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Wasserkraftwerke

Nutzung: Die Sonneneinstrahlung hält auf der Erde einen Wasserkreislauf in Gang. Wasser verdunstet und fällt als Regen wieder auf die Erdoberfläche zurück. Aufgrund der relativen Höhenunterschiede der einzelnen Landflächen führt dies zu einer nutzbaren potenziellen Energie, die in Wasserkraftwerken ausgeschöpft wird. Wasserkraftwerke werden weltweit und seit langer Zeit

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Wellen- und Gezeitenenergie, Meereswärme

Die Nutzbarkeit von Wellen- und Gezeitenenergie zur Energiebereitstellung ist stark von den örtlichen

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Biogene Energieträger

Biogene Energieträger fallen in vielfältiger Form als Reststoffe (in der Forst- und Landwirtschaft als organische Müllfraktionen, Klärschlämme und Deponiegase) an beziehungsweise können über den Anbau von energiereichen Pflanzen gewonnen werden. Für die einzelnen biogenen Energieträger ist eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten verfügbar, die durch eine mehr oder weniger effiziente Energieausnutzung gekennzeichnet sind.

Feste Energieträger: Feste biogene Energieträger, z. B. Reststoffe aus der Forstwirtschaft (Waldrestholz) und aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung (Stroh), Resthölzer aus der Industrie sowie Energiepflanzen, können in einfachen Kaminen, Einzelöfen

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Erdwärme (Geothermie)

Erdwärmevorkommen: Im Erdinneren sind die Temperaturen deutlich höher als an der Erdoberfläche. Je tiefer man in das Erdinnere vordringt, umso wärmer wird es; in Mitteleuropa nimmt die Temperatur durchschnittlich um 3° C pro 100 m Tiefe zu. Diese geothermische Energie kann unter bestimmten Bedingungen durch Bohrungen erschlossen und aufgrund ihres geringen Temperaturniveaus direkt für die Warmwasser- und Raumwärmebereitstellung genutzt werden. Interessant sind dabei v. a.

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Umweltwärme

Die Erdoberfläche wird durch die Sonneneinstrahlung auf einer bestimmten Temperatur gehalten. Diese Wärmeenergie in Luft, Erdboden, Fluss- und Grundwasser kann über Wärmepumpen zur Raumheizung und Warmwasserbereitung

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Charakteristik des erneuerbaren Energieangebotes

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Energieflussdichte und Flächenbedarf

Die Energieflussdichte der erneuerbaren Energien, das heißt die Energiebereitstellungsmöglichkeit bezogen auf die genutzte Fläche, ist meist geringer

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Verfügbarkeit und Versorgungssicherheit

Zeitliche Schwankungen: Bei der Betrachtung der Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien ist zwischen den Energieformen zu unterscheiden, die aufgrund der meteorologischen Gegebenheiten ein zeitlich deutlichen Schwankungen unterworfenes Energieangebot aufweisen, und denjenigen, die entweder über eine geringe Schwankungsbreite verfügen beziehungsweise ein flexibles (weil speicherbares) Energieangebot ermöglichen. Zu Ersteren gehören insbesondere die fotovoltaische und die windtechnische

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Umweltauswirkungen

Die erneuerbaren Energien können im Vergleich zu den konventionellen Methoden der Strom- und Wärmebereitstellung als vergleichsweise umweltverträglich eingestuft werden. Die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien ermöglicht eine Verringerung der Umweltbelastung sowohl auf globaler Ebene (zum

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Technische Potenziale zur Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland

Die technischen Potenziale beschreiben die Nutzungsmöglichkeiten erneuerbarer Energien, die in Deutschland gegeben sind, wenn alle verfügbaren, das heißt »geeigneten«, Flächen für die Energiebereitstellung herangezogen werden. Sie stellen

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Wirtschaftlichkeit der Nutzung erneuerbarer Energien

Obwohl der mögliche Beitrag der erneuerbaren Energien zur Minderung der CO2-Emissionen weitgehend anerkannt ist, waren neben strukturellen Problemen (z. B. andauernde Überkapazitäten und fehlende Investitionsanreize in der Stromwirtschaft) v. a. die zum Teil noch vergleichsweise hohen Energieerzeugungskosten lange Zeit das wesentliche Hemmnis für ihre

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Zukünftige Bedeutung der erneuerbaren Energien

Steigender Energieverbrauch und seine Folgen: Seit Beginn der Industrialisierung wächst der Energieverbrauch stetig an, und zwar deutlich rascher als die Anzahl der Menschen. Wenngleich in einigen Ländern (zum Beispiel Deutschland) Primärenergieverbrauch und Bevölkerungs- beziehungsweise Wirtschaftsentwicklung voneinander entkoppelt werden konnten, gilt dies im Weltmaßstab nicht. Während die Weltbevölkerung von 1870 bis heute um etwa das Fünffache auf 7,3 Milliarden Menschen stieg, erhöhte sich der Energieverbrauch und damit vor allem der Einsatz der fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas bis zum Jahr

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Weiterführende Literatur

Weiterführende Literatur:

Die Zukunft der Energie. Die Antwort der Wissenschaft, hg. v. P. Gruss (2008
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Quellenangabe
Brockhaus, erneuerbare Energien. http://www.brockhaus.de/ecs/enzy/article/erneuerbare-energien