Veröffentlicht: 21. November 2023
Mitwirkende: Celeste Lagana, Alexandra Jonker
Erneuerbare Energie ist Energie, die aus natürlichen Quellen gewonnen wird, welche sich schneller erneuern als sie verbraucht werden. Zu den erneuerbaren Energiequellen, die auch als saubere Energie bezeichnet werden, gehören Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, geothermische Energie und Biomasse. Die meisten erneuerbaren Energiequellen erzeugen keine Kohlenstoffemissionen und nur minimale Luftschadstoffe.
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In den späten 1700er Jahren läutete die industrielle Revolution ein Zeitalter des technologischen Durchbruchs ein, zu dem auch die Nutzung neuer Energiequellen, vor allem fossiler Brennstoffe, gehörte. Fossile Brennstoffe (Erdöl, Kohle und Erdgas) entstehen aus dem Abbau organischer Materialien und deren Einsatz als Brennstoff. Im Zuge der technologischen Entwicklung wurden fossile Brennstoffe leichter verfügbar und weniger teuer in der Herstellung, was wiederum zu einer höheren Nutzung führte. Heute liefern sie etwa 80 % der weltweiten Energie.1
Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe werden jedoch Treibhausgase (THG) wie Kohlendioxid (C02), Methan (CH4) und Distickstoffoxid (N20) in die Atmosphäre abgegeben. Wenn sich Treibhausgase in der Atmosphäre ansammeln, blockieren sie ein Abgeben der einfallenden Sonneneinstrahlung in den Weltraum und erwärmen so die Erdoberfläche. Infolgedessen sind fossile Brennstoffe die Hauptursache für die heutige Klimakrise und ihre wichtigste Folge, die globale Erwärmung. Die globale Erwärmung kann schädliche, langfristige Veränderungen des Klimas und der Wettermuster auf der Erde verursachen, die zu stärkeren Stürmen, heißeren, trockeneren Sommern und Veränderungen der natürlichen Ökosysteme führen.
Im Gegensatz dazu verursachen erneuerbare Energiequellen fast keine Treibhausgasemissionen, sind leichter zugänglich und zuverlässiger. Aus diesen Gründen ist es dringend notwendig, auf die Nutzung erneuerbarer Energien und alternativer Energietechnologien wie Wind und Sonne umzusteigen. Nach Angaben der US Energy Information Administration wurden im Jahr 2021 bereits 29 % des weltweiten Energieverbrauchs durch erneuerbare Energien gedeckt.2
Viele Organisationen nutzen die Kohlenstoffbilanzierung, d. h. die Messung und Verfolgung der Menge an direkten und indirekten THG-Emissionen, die während des normalen Betriebs ausgestoßen werden, um die Energiewende voranzutreiben und das Ziel einer Netto-Null-Emission zu erreichen. Die Einbeziehung erneuerbarer Energiequellen mit geringen oder gar keinen Kohlenstoffemissionen kann Organisationen bei der Erreichung dieser Ziele helfen, indem sie die THG-Emissionen und die Umweltbelastung reduziert.
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Dies sind die häufigsten erneuerbaren Energiequellen:
Wasserkraft
Wasserkraft ist eine der ältesten Formen der Stromerzeugung und steht derzeit an der Spitze der Liste der weltweit größten Beiträge zur erneuerbaren Stromerzeugung. Sie nutzt die Meeres- und Gezeitenkraft, die Strömung von Bächen und Flüssen, Stauseen und Dämmen, um Turbinen zur Stromerzeugung anzutreiben. Im Zuge der technologischen Entwicklung prognostiziert die Internationale Energieagentur (IEA), dass die Stromerzeugungskapazität aus Wasserkraft bis zum Jahr 2030 um etwa 17 % steigen wird.3
Solar
Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie erfolgt auf zwei Arten: durch Photovoltaik (PV) und konzentrierende Solarthermie (CSP):
Die Photovoltaik ist die gängigste Umwandlungsmethode und wird für kleinere Anwendungen eingesetzt. Dabei wird Sonnenlicht mit Hilfe von Solarzellen auf Sonnenkollektoren gesammelt, in Sonnenenergie umgewandelt und in Batterien gespeichert, die unsere Häuser, Autos und Unternehmen mit Strom versorgen können.
Die konzentrierende Solarthermie verwendet Spiegel, die das Sonnenlicht auf mit Flüssigkeit gefüllte Receiver reflektieren und bündeln. Das Sonnenlicht erhitzt die Flüssigkeit auf eine hohe Temperatur und erzeugt so thermische Energie. Diese Energie wird genutzt, um Motoren oder Turbinen anzutreiben, die dann Strom für Kraftwerke oder zur Ergänzung der Stromnetze erzeugen. CSP wird hauptsächlich für Anwendungen im Versorgungsbereich oder in der Industrie eingesetzt.
Die Stromerzeugung aus Solarenergie stieg im Jahr 2022 um 26 %. Es wird prognostiziert, dass die Stromerzeugung aus Solarenergie die aus Kohle und Erdgas bis 2027 übertreffen wird.4.
Wind
Schon seit Jahrhunderten nutzen die Menschen die kinetische Kraft des Windes zur Energiegewinnung. Die heutigen Windturbinen können Strom in kleinem bis großem Maßstab erzeugen, je nach Größe der verwendeten Turbine. Mit zunehmender Größe der Turbine – von klein (für ein einzelnes Haus) bis hin zur Großanlage (Offshore-Windparks) – steigen auch die Anforderungen an Planung, Leistung, Effizienz und Wartung. Mit Stand 2021 entfallen 24 % der weltweiten Stromerzeugung auf die Windenergie.5
Geothermie
Geothermische Energiesysteme nutzen Dampf aus den Tiefen der Erde, um Turbinen zur Energieerzeugung zu betreiben. Die für die Produktion erforderlichen geothermischen Reservoirs befinden sich jedoch ein oder zwei Kilometer unter der Erdoberfläche und sind nicht überall verfügbar. Mit Stand von 2021 verfügen 27 Länder über geothermische Stromerzeugungsanlagen.6
In kleinerem Maßstab werden geothermische Wärmepumpen zum Heizen, Kühlen und zur Warmwasserbereitung in einigen gewerblichen Gebäuden, Schulen und Wohnhäusern eingesetzt. Die Installation einer Wärmepumpe hängt von mehreren Faktoren ab, darunter das Klima, die Art des Bodens, die Zugänglichkeit zu Wasserentnahmestellen, das Grundstück und die Installationskosten.
Biomasse
Obwohl sie aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Umwelt nicht immer als erneuerbar angesehen wird, nutzt die Energie aus Biomasse organische Materialien und Nebenprodukte zur Erzeugung von Strom, Biokraftstoffen (einschließlich Biodiesel und Ethanol) und Wärme. Die Nutzung von Bioenergie verursacht geringfügige Treibhausgasemissionen und Landveränderungen, einschließlich der Abholzung von Wäldern. Diese Auswirkungen lassen Zweifel an ihrem Status als erneuerbare Energiequelle aufkommen, obwohl Bioenergie etwa 11 % des weltweiten Energieverbrauchs ausmacht und die größte Quelle für physisches Material in der Welt darstellt.7
Ist Kernenergie erneuerbar?
Auch wenn die Kernenergie aufgrund ihrer geringen bis überhaupt nicht vorhandenen Kohlenstoffemissionen als saubere Energie gilt, ist sie nicht erneuerbar. Für die Kernenergie wird Uran benötigt, das aus dem Boden gewonnen werden muss und nur in endlichen Mengen an bestimmten Orten vorhanden ist. Trotzdem macht die Kernenergie 10 % der weltweiten Stromversorgung aus und liefert zusammen mit der Wasserkraft drei Viertel der kohlenstoffarmen Energieerzeugung der Welt.8
Erneuerbare Energiequellen zeichnen sich durch Vorteile aus, die über die bloße Reduzierung von Emissionen hinausgehen.
Nationale Stromnetze, die eine Vielzahl nachhaltiger Energiequellen einbeziehen, können widerstandsfähiger sein. Erneuerbare Energiequellen sind nicht nur weniger anfällig für Ausfälle und Schwankungen. Vielfältige Quellen bieten zudem die Möglichkeit, bei Problemen eine Quelle durch eine andere zu ersetzen und so eine konstante Stromversorgung für Haushalte, Unternehmen und Transportsysteme sicherzustellen.
Der Umstieg auf erneuerbare Energien hilft, die Energiekosten zu senken und konstant zu halten. Erneuerbare Energiequellen sind in der Regel günstiger als fossile Brennstoffe. Hinzu kommt, dass die Märkte für saubere Energie weniger schwankungsanfällig sind, sodass Preisschwankungen nicht so häufig oder so drastisch auftreten. Dadurch bleiben die Kosten stabil und lassen sich auf individueller und Unternehmensebene leichter vorhersagen und budgetieren.
Die Umstellung auf saubere Energie im Zusammenspiel mit globalen Organisationen und Nationen, die auf Netto-Null-Emissionen hinarbeiten, könnte weltweit Millionen von Arbeitsplätzen im Bereich der erneuerbaren Energien schaffen. Wenn die Dekarbonisierung voranschreitet, können Arbeitnehmer aus der Industrie für fossile Brennstoffe und anderen Branchen in die Branche für erneuerbare Energien wechseln. Dies hat das Potenzial für positive wirtschaftliche Effekte, die sich auf die Lieferketten und die damit verbundenen Industriezweige auswirken werden.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie Unternehmen erneuerbare Energien in ihr Portfolio integrieren können:
- Ökostromzertifikate: Diese Zertifikate werden von bestehenden Anlagen erworben, fördern aber nicht das Wachstum der Infrastruktur für erneuerbare Energien auf dem Markt.
- Corporate Power Purchase Agreements (CPPA): Bei diesen Verträgen handelt es sich um Liefervereinbarungen mit Festpreisen, die erneuerbare Energiequellen auf einen bestimmten Solar- oder Windpark zurückführen können.
- Investitionen in Anlagen für erneuerbare Energien: Unternehmen können vor Ort Sonnenkollektoren oder Windturbinen installieren, um Strom zu erzeugen.
Darüber hinaus gibt es Anreize für saubere Energie, die die Einführung von Projekten und Anlagen für erneuerbare Energien fördern und beschleunigen. Hierzu zählen:
- CO2-Steuern: Eine CO2-Steuer wird auf alle Exporte, Produkte oder Dienstleistungen erhoben, die bei ihrer Herstellung oder Nutzung Kohlenstoffemissionen aus fossilen Brennstoffen verursachen. Die Steuer erhöht den Preis, um den Umstieg auf saubere Energie zu fördern und die CO2-Emissionen zu reduzieren.
- Einspeisetarife: Hiermit wird allen, die in kleinem Umfang erneuerbare Energie erzeugen und bereitstellen (einschließlich Kleinunternehmern, Landwirten und Hausbesitzern), ein über dem Marktpreis liegender Preis für die Energie garantiert, die sie ins Netz einspeisen.
Sobald erneuerbare Energien in das Portfolio eines Unternehmens integriert sind, verbessert ein effektives Energiemanagement die Energieeffizienz. Dabei werden Prozesse optimiert und die Leistung maximiert, während gleichzeitig der Verbrauch, die Treibhausgasemissionen und der Abfall reduziert werden.
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Die CO2-Bilanzierung ermöglicht es Unternehmen, Treibhausgasemissionen zu quantifizieren, Auswirkungen auf das Klima zu verstehen und Ziele zur Emissionssenkung festzulegen.
Netto-Null ist der Punkt, an dem die Menge der freigesetzten Treibhausgase durch die Menge der entfernten Treibhausgase ausgeglichen wird.
Dekarbonisierung ist die Reduzierung und Entfernung von Treibhausgasen aus der Atmosphäre, um den Klimawandel abzuschwächen.
Das Energiemanagement hilft Unternehmen bei der Überwachung und Optimierung des Energieverbrauchs, um die Energiekosten zu senken.
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Fußnoten
1 Fossil Fuels (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), Environmental and Energy Study Institute, 22. Juli 2021.
2 How much of world energy production and consumption is from renewable energy? (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), US Energy Information Administration, 2021
3 Hydroelectricity (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), International Energy Agency, 11. Juli 2023.
4 Solar PV (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), International Energy Agency, 11. Juli 2023.
5 Top 5 Fastest-Growing Renewable Energy Sources Around the World (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), Earth.org, 10. März 2021
6 Geothermal explained (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), US Energy Information Administration, 20. April 2023.
7 Renewable Energy (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), Center for Climate and Energy Solutions, 26. Oktober 2023.
8 Nuclear Power in a Clean Energy System (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), International Energy Agency, Mai 2019.