Erneuerbare Energien sind für die Bekämpfung des Klimawandels und der globalen Erwärmung von entscheidender Bedeutung. Die Nutzung von sauberer Energie und erneuerbaren Energiequellen – wie Solar-, Wind- und Wasserkraft – hat ihren Ursprung in der frühen Menschheitsgeschichte; wie die Welt die Energie aus diesen Ressourcen nutzt, um ihren Energiebedarf zu decken, hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Hier ist ein kurzer Überblick darüber, wie sich verschiedene Formen der erneuerbaren Stromerzeugung entwickelt haben, um den globalen Energiesektor und die weltweite Energieversorgung zu diversifizieren.

Die Bemühungen, die Kraft der Sonne zu nutzen, reichen bis in die Antike zurück, als Griechen und Römer Brennspiegel – konkave Spiegel, die die Sonnenstrahlen bündeln – verwendeten, um Fackeln anzuzünden. Der erste bekannte Sonnenkollektor der Welt, ein Gerät, das Sonnenstrahlung sammelt, wurde 1767 erfunden und später zum Kochen von Speisen verwendet. Ende des 19. Jahrhunderts wurden dann der erste kommerzielle Warmwasserbereiter und die erste Solarzelle entwickelt, ein Gerät, das Licht in Elektrizität umwandeln konnte.

Laut dem Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen der Vereinten Nationen markierten die 1950er Jahre mit der Gründung der International Solar Energy Society und der verstärkten Erforschung und Entwicklung von Solarenergie durch mehrere Branchen den Beginn des modernen Zeitalters der Solarforschung. In den frühen 1960er Jahren wurde Solarthermie (die Konzentration von Sonnenlicht zur Erzeugung von Wärme) in großem Umfang zur Warmwasserversorgung von Haushalten in Israel eingesetzt, während Solarzellen, auch als Photovoltaikzellen bekannt, effizienter wurden. Die Energiekrise und die steigenden Ölpreise in den 1970er Jahren trieben die Entwicklung der Solarenergie noch weiter voran, da immer mehr Länder in die Solartechnologie als alternative Energiequelle zu fossilen Brennstoffen investierten.¹

Seit den 1990er Jahren haben kontinuierliche Innovationen in der Energieerzeugung und staatliche Energiepolitiken, wie z. B. Steueranreize, das Wachstum der Solarenergiebranche und die Nutzung von Solarenergie vorangetrieben. Der Bau großer Solarkraftwerke, darunter auch solarthermischer Kraftwerke, begann und es kam zu einer Ausweitung der dezentralen Solarstromerzeugung – der Stromerzeugung an Wohn- und Geschäftsstandorten durch auf Dächern montierte Solarmodule. Solarenergie wurde auch zu einer Energiequelle für Elektrofahrzeuge, wobei die Fahrer ihre Autos über ihre eigenen Dachanlagen zu Hause und an solarbetriebenen öffentlichen Ladestationen aufladen. Im Jahr 2022 erreichte die Stromerzeugung aus Photovoltaik fast 1300 Terawattstunden, was einem Rekordanstieg von 26 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.²

Die Nachfrage nach Solarenergie wird zum Teil von Unternehmen angetrieben, die auf erneuerbare Energiequellen umsteigen möchten, um ihre ESG-Ziele zu erreichen. Für einige ist die Solarenergieerzeugung zu einem internen Betrieb geworden; Unternehmen wie die GPT Group, eine diversifizierte Immobiliengruppe, die an der Australian Securities Exchange (ASX) notiert ist, haben vor Ort Photovoltaik-Anlagen installiert. Um die Ergebnisse solcher Bemühungen, einschließlich Energieeffizienz und Emissionsreduzierung, zu verfolgen, setzt die GPT Group ein SaaS-Tool ein, das die ESG-Daten des Unternehmens für Analyse- und Berichtszwecke konsolidiert.

Schon seit langem nutzen Menschen die Windenergie für mechanische Zwecke. Einfache Windmühlen in China wurden bereits 200 v. Chr. zum Pumpen von Wasser und Windmühlen mit vertikaler Achse zum Mahlen von Getreide im Nahen Osten eingesetzt. Im 11. Jahrhundert wurde auch im Nahen Osten die Lebensmittelproduktion durch Windmühlen angetrieben. Später, in Europa, adaptierten die Holländer Windmühlen für verschiedene industrielle Zwecke, darunter die Herstellung von Papier und die Trockenlegung von Seen. Und im 19. Jahrhundert nutzten Siedler in Amerika Windmühlen, um Wasser für die Landwirtschaft zu pumpen.³

Schließlich verlagerte sich die Nutzung der Windenergie von mechanischen Anwendungen auf die Stromerzeugung. Dem Elektroingenieur James Blyth wird der Bau der ersten Windturbine der Welt zugeschrieben, die er 1887 in seinem Hinterhof in Schottland erbaute. Seine Mitstreiter und Windenergie-Innovatoren Charles Brush und Poul la Cour folgten mit eigenen Turbinen in Ohio bzw. Dänemark noch vor Ende des 19. Jahrhunderts. Blyth baute später eine zweite Windturbine, um ein örtliches Pflegeheim mit Strom zu versorgen, Brush nutzte seine, um seine Villa mit Strom zu versorgen, und la Cour nutzte die Windkraft, um eine Schule zu beleuchten.⁴

Es dauerte jedoch Jahrzehnte, bis die Stromerzeugung aus Windkraft im kommerziellen Maßstab rentabel wurde. Wie bei der Solarenergie hat die Energiekrise der 1970er Jahre das Interesse an der Windkraft erhöht. Dänemark entwickelte sich früh zu einem Vorreiter im Bereich der kommerziellen Windkraft, da die dänische Regierung die Entwicklung der Windkraftindustrie des Landes unterstützte. In den 1980er Jahren wurden dann in Kalifornien Windparks im Versorgungsmaßstab installiert, gefolgt von Windparks in Deutschland und Spanien in den 1990er Jahren.

Heute produzieren Windturbinen weltweit mehr als 2.100 Terawattstunden (TWh) Strom pro Jahr. Während sich die meisten Turbinen an Land befinden, hat die Bedeutung von Offshore-Windparks für die weltweite Stromerzeugung in den letzten Jahren zugenommen. Sie machten 2022 18 % des Wachstums der Windkapazität aus.⁵

Wie die Vorsilbe „Hydro“ schon sagt, ist Wasserkraft die Energie, die aus Wasser gewonnen wird – genauer gesagt aus der Flusskraft des Wassers. Wie bei der Windenergie machen sich die Menschen schon seit langem die mechanischen Anwendungen der Wasserkraft zunutze. Die alten Griechen beispielsweise nutzten Wasserkraft, um Wasserräder anzutreiben, die Weizen zu Mehl mahlten.⁶

Die Nutzung von Wasserkraft zur Stromerzeugung wurde jedoch erst viel später üblich. Im 19. Jahrhundert kam es zu Innovationen in der Wasserturbinentechnologie, darunter die Erfindung der Francis-Turbine durch den britisch-amerikanischen Ingenieur James Francis, die bis heute weit verbreitet ist. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts gipfelten solche Innovationen in Wasserkraftprojekten, die von einem Projekt, das 1878 eine einzelne Lampe in einem Haus in England mit Strom versorgte. Nur vier Jahre später entstand ein vollwertiges Wasserkraftwerk mit einer Leistung von 12,5 kW, das zwei Papierfabriken und ein Wohnhaus versorgte.^{6, 7}

Bald wurden Wasserkraftprojekte in Ländern auf der ganzen Welt durchgeführt, von Australien bis Kanada. Nach dem Zweiten Weltkrieg beschleunigte sich die Entwicklung der Wasserkraft weiter, mit staatlichen Projekten in Europa, Nordamerika, Japan und der ehemaligen Sowjetunion. Die beiden größten Wasserkraftprojekte der Welt sind heute Staudämme in Südamerika und China: der Itaipu-Staudamm mit einer Leistung von 14.000 Megawatt am Fluss Paraná an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay und der Drei-Schluchten-Staudamm mit einer Leistung von 22.500 Megawatt am chinesischen Jangtsekiang.

Wasserkraft spielt nicht nur bei der Stromerzeugung, sondern auch bei der Energiespeicherung eine wichtige Rolle. Durch die Pumpspeicherkraft, ein Energiespeichermodell aus den 1890er Jahren, fließt Wasser zwischen zwei Wasserreservoirs in unterschiedlichen Höhenlagen. Wenn Strom aus anderen Quellen (z. B. Solar- und Windparks) im Überfluss vorhanden ist, wird er genutzt, um Wasser in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen. Bei Bedarf wird Wasser aus dem oberen Speicherbecken in das untere Speicherbecken zurückgeleitet, um Strom zu erzeugen, und „füllt im Grunde die Lücken bei Spitzenbedarf“, so das US-Energieministerium (Department Of Energy, DOE).⁸

Geothermische Energie entsteht durch die Wärme im Erdinneren. Sie kann zum Heizen und Kühlen von Gebäuden und zur Stromerzeugung (Geothermie) genutzt werden. Die Menschen nutzen die Erdwärme seit mindestens der Altsteinzeit, als heiße Quellen zum Baden genutzt wurden. Die erste bekannte kommerzielle Nutzung von Erdwärme fand jedoch erst 1830 statt, als die Menschen einen Dollar für die Nutzung von Bädern zahlen konnten, die von drei heißen Quellen in der Stadt Hot Springs in Arkansas gespeist wurden. Etwa 60 Jahre später wurde in Boise, Idaho, das erste Fernwärmesystem installiert, das Wasser aus heißen Quellen in mehr als 200 Haushalte und Unternehmen pumpte.⁹

Trotz aller geothermischen Innovationen in den Vereinigten Staaten errichteten die Europäer das erste geothermische Kraftwerk. Im Jahr 1904 betrieb der italienische Prinz Piero Conti im Rahmen eines geothermischen Experiments Glühbirnen mit Strom, wobei er die Dampfkraft des geothermischen Feldes Larderello in der Toskana nutzte. Seine Arbeit gipfelte später im Bau eines dampfgespeisten kommerziellen Kraftwerks in der Region.

Heute tragen geothermische Energiesysteme dazu bei, einen erheblichen Teil des Energiebedarfs in Ländern auf der ganzen Welt zu decken. In der Vergangenheit wurde die Entwicklung von Geothermiekraftwerken durch natürliche Bedingungen eingeschränkt. So musste ein potenzieller Standort über natürliche Wärme, eine Flüssigkeit zum Transport dieser Wärme und Wege durch das Gestein für diese Flüssigkeit verfügen. Einige Wissenschaftler sind jedoch zuversichtlich, dass technologische Fortschritte den Bau von Geothermiekraftwerken und die Nutzung von Geothermie an mehr Orten ermöglichen werden.

Geothermische Energie kann Teil des Mixes aus erneuerbaren Energiequellen sein, die von Unternehmen zur Erreichung ihrer ESG-Ziele genutzt werden. Celestica, ein multinationales Unternehmen, das auf Design, Herstellung und Lieferkettenlösungen spezialisiert ist, hat seine Abhängigkeit von Erdgas reduziert, indem es in seinem Werk im rumänischen Oradea auf Erdwärme umgestiegen ist. Das Unternehmen, das auch in Photovoltaik-Anlagen vor Ort investiert hat, nutzt Software, um Daten über seine Bemühungen im Bereich erneuerbare Energien zu optimieren.

Bioenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die aus Biomasse, organischen Materialien von Pflanzen und Tieren, gewonnen wird. Die Menschen haben sich die Bioenergie im Laufe der Menschheitsgeschichte zunutze gemacht, indem sie Holz verbrannten, das Wärme und Licht spendete. Holz war der Hauptbrennstoff zum Kochen und Heizen, während eine andere Form von Biomasse – Pflanzenöl – vor dem 19. Jahrhundert der Hauptbrennstoff zum Anzünden von Lampen war.

Biomasse kann in flüssige Brennstoffe – sogenannte Biokraftstoffe – umgewandelt werden. Die beiden gängigsten Biokraftstoffe sind Ethanol, eine Art Alkohol, und Biodiesel, der durch einen chemischen Prozess namens „Umesterung“ aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten hergestellt wird. Die Nutzung von Biokraftstoffen in Verbrennungsmotoren reicht über ein Jahrhundert zurück. Rudolf Diesel, der deutsche Maschinenbauingenieur, der 1897 den Dieselmotor erfand, experimentierte bei seiner Arbeit mit Pflanzenölen, während Ethanol vom US-Energieministerium als einer der ersten Kraftstoffe für Fahrzeuge aufgeführt wird. Das Interesse an Ethanol, insbesondere als Benzinadditiv, stieg nach den Energiekrisen der 1970er Jahre und den steigenden Ölpreisen sprunghaft an.

Die Verfahren und Rohstoffe für die Biokraftstoffproduktion entwickeln sich ständig weiter. Wissenschaftler arbeiten daran, Abfälle aus der Lebensmittelindustrie, Pflanzenabfälle und Algen zu nutzen, um die mit dem Anbau von Pflanzen für ältere Generationen von Biokraftstoffen verbundenen Beschränkungen der Versorgung und Landnutzung zu überwinden.¹⁰ Darüber hinaus ist in den letzten Jahren die Nachfrage nach einem Biokraftstoff namens erneuerbarer Diesel gestiegen.

Erneuerbarer Diesel ähnelt Biodiesel, wird aber durch ein anderes chemisches Verfahren hergestellt. Seine Beliebtheit ist zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen, dass es sich um einen „Drop-in“-Kraftstoff handelt – er kann in Dieselmotoren verwendet werden, ohne mit Erdöldiesel gemischt zu werden. So kündigte beispielsweise ein Hersteller von Stromerzeugungsanlagen in Frankreich im Jahr 2023 an, dass er bei der Prüfung von Generatoren von Diesel aus Erdöl auf erneuerbaren Diesel umstellen werde, was zu einer deutlichen Verringerung der Treibhausgasemissionen führen werde.

Da immer mehr Unternehmen auf erneuerbare Energien umsteigen, um gesetzliche Anforderungen und ESG-Ziele zu erfüllen, rückt das Datenmanagement in den Mittelpunkt, um sicherzustellen, dass die Nachhaltigkeitsbemühungen auf Kurs bleiben. Die ESG-Berichterstellungssoftware von IBM Envizi™ integriert eine Produktsuite, die Ihnen hilft, alle Ihre ESG-Daten in einem gemeinsamen Dokumentationssystem zu erfassen und zu verwalten. So können Sie sich darauf verlassen, dass Ihre Daten überprüfbar sind und in Finanzqualität aufgezeichnet werden.