Was sind erneuerbare Energien und was haben sie mit Klimaschutz zu tun?

Im Pariser Klimaschutzabkommen hat sich die Welt auf ein klares Ziel geeinigt: Die Erderwärmung soll auf maximal 1,5 Grad begrenzt werden. Um diese Vorgabe zu erreichen, muss die Energieversorgung bis 2050 klimaneutral sein. Das heißt konkret, dass sämtliche Energie baldmöglichst aus erneuerbaren Quellen stammen muss. Doch was genau sind erneuerbare Energien, wie tragen sie dem Klimaschutz bei und wo entfalten sie ihre größte Wirkung? Diese und weitere Fragen beantworten wir in diesem Artikel.

Welche Energieformen gehören zu den erneuerbaren Energien?

Erneuerbar sind alle Energiequellen, die in der Natur in unerschöpflichen Mengen verfügbar sind. Die wichtigsten Erneuerbaren sind Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme. 

Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wie Kohle oder Öl verursachen die erneuerbaren Quellen keine CO₂-Emissionen bei der Energieproduktion. Sie sind deshalb zentral, um die Versorgung der Menschheit mit sauberer und sicherer Energie in Zukunft zu sichern. 

Solarenergie und Photovoltaik 

Die schier unendliche Energie der Sonne erhellt die Erde jeden Tag – und sie lässt sich mit Photovoltaikmodulen auf Gebäudedächern und Freiflächen für die Stromproduktion nutzen. Die Solarzellen in den Modulen wandeln die Energie aus den Sonnenstrahlen in nutzbaren, elektrischen Strom um. 

Andererseits ist die Sonnenenergie auch für die Wärmeerzeugung nutzbar. Thermische Solarkollektoren sammeln in diesem Fall die Energie des Sonnenlichts ein und geben sie an einen Wärmespeicher ab. Über einen Wärmetauscher lässt sich die gespeicherte Energie anschließend für die Heizung oder für Warmwasser nutzen. 

Photovoltaik ist also eine Technologie, die Sonnenlicht mithilfe von Solarzellen direkt in elektrische Energie umwandelt. Solarthermie hingegen die Wärme der Sonne nutzt, um Wasser oder andere Wärmeträger zu erhitzen. Die so erzeugte thermische Energie kann dann für Heizung, Warmwasser oder sogar zur Stromerzeugung genutzt werden. 

Welchen Beitrag Solarenergie im Kampf gegen den Klimawandel haben kann, zeigt das Monte Plata Solarkraftwerk in der Dominikanischen Republik. Dank der Anlage erhalten bis zu 50’000 Haushalte auf der Insel erneuerbaren Strom und können auf fossile Brennstoffe verzichten. So werden jährlich rund 50’000 Tonnen CO₂ eingespart. 

 

Windenergie 

Wind weht fast immer und fast überall. Seine Kraft lässt sich mit Windrädern für die Produktion von sauberem und erneuerbarem Strom nutzen. So funktioniert es: Der Wind treibt die Blätter eines Windrads an, ein Generator wandelt die gesammelte Bewegungsenergie anschließend in Strom um. 

In Deutschland überflügelt die Windenergie alle anderen erneuerbaren Energiequellen. Rund 25 Prozent der gesamten öffentlich produzierten Strommenge wurden im Jahr 2022 alleine aus der Windkraft gewonnen – mehr als Solar- und Biomasseanlagen zusammengenommen. 

 

Wasserkraft 

In fließendem Wasser stecken enorme Energiemengen. Wasserkraftwerke machen sich das für die erneuerbare Stromproduktion zunutze. Das Wasser fließt in den Kraftwerken durch Turbinen, die wiederum Generatoren antreiben und dadurch Strom produzieren. 

So nutzen Wasserkraftwerke beispielsweise die Bewegungsenergie der Strömung eines Fließgewässers oder die potenzielle Energie, die in einem Stausee gespeicherte Wassermassen entwickeln können. Maßgeblich für die Energiemenge bei Letzteren ist der Höhenunterschied zwischen dem Stausee und den Turbinen – je mehr Höhenmeter das Wasser zurücklegt, desto mehr Strom kann produziert werden. 

Kleine Wasserkraftwerke können einer lokalen Bevölkerung ein stabiles Stromnetz sichern, wie ein Projekt in West-Sumatra zeigt. Nach einer Renovation sorgt der Staudamm in Salido Kecil für eine verlässliche Versorgung mit erneuerbarer Energie – und Einsparungen von bis zu 4500 Tonnen CO₂ pro Jahr. 

 

Biomasse 

Biomasse ist der Überbegriff für eine große Zahl an pflanzlichen und tierischen Stoffen, die für die Energieerzeugung nutzbar sind. Das sind unter anderem Tierdung, Bioabfälle oder «Energiepflanzen», wie Raps, Mais und Sonnenblumen. 

In speziellen Biogasanlagen wird die Biomasse vergärt. Dabei entsteht ein Biogas, das anschließend zur Wärme- und Stromproduktion verbrannt werden kann. So entsteht aus nachwachsenden Rohstoffen und Küchenabfällen saubere Energie. 

Den Effekt, den Biomasse für den Klimaschutz haben kann, wird am Beispiel einer Papierfabrik in Brasilien deutlich. Sie spart nach dem Ersatz eines Gasboilers durch einen Biomasseboiler jedes Jahr über 48’000 Tonnen CO₂ ein. Ein zusätzlicher Vorteil: Die Fabrik kann den Papierschlamm aus der eigenen Produktion im Biomasseboiler zur Wärmeproduktion wiederverwenden. 

 

Erdwärme 

Erdwärme oder Geothermie bezeichnet unter der Erdoberfläche gespeicherte Wärme. Grundsätzlich gilt: Je tiefer unter der Erde, desto höher sind die Temperaturen. Diese Wärme lässt sich für die Stromproduktion nutzen. Dafür wird Wasser von der Oberfläche über Leitungen ins Erdinnere geleitet, wo es verdampft. Zurück an der Oberfläche treibt der Wasserdampf Turbinen und Generatoren an, die nutzbaren Strom produzieren. 

Wie Erdwärme zur Reduktion von CO₂-Emissionen beiträgt, zeigt ein Projekt eines Schweizer Gemüseproduzenten. Bis zu 1200 Meter tiefe Bohrungen ermöglichen dem Unternehmen, seine Gewächshäuser im Winter mit erneuerbarer Energie zu heizen. So herrscht stets das perfekte Klima für die Pflanzen – und das Unternehmen spart jährlich rund 2000 Tonnen CO₂ ein. 

Welche Rolle spielen erneuerbare Energien im Klimaschutz? 

Für die Produktion von Wärme und Strom werden bis heute in vielen Teilen der Welt fossile Energieträger wie Gas, Kohle und Erdöl genutzt. Erneuerbare Energien verdrängen sie aber immer mehr und reduzieren so den Ausstoß klimaschädlicher Gase. Das macht sie zu einem der wichtigsten Faktoren im Kampf gegen den Klimawandel. 

Berechnungen des deutschen Umweltbundesamts zeigen exemplarisch auf, welchen Einfluss erneuerbare Energien bei der Bekämpfung des Klimawandels haben. So konnte im Jahr 2022 beispielsweise der Ausstoß von 237 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalenten in Deutschland vermieden werden – dank der Nutzung von erneuerbaren Energien. 

Die Wichtigkeit der erneuerbaren Energien wurde im Dezember 2023 noch einmal hervorgehoben: Die COP28-Klimakonferenz in Dubai markiert hierzu einen entscheidenden Moment in der weltweiten Klimapolitik, indem erstmals ein schrittweiser Übergang von der Nutzung fossiler Brennstoffe beschlossen wurde. Weitere Informationen hierzu haben wir in «Die COP28: Ist die Wende endlich in Sicht?» zusammengefasst.  

In welchen Bereichen zeigen erneuerbare Energien die größte Wirkung? 

Mit Abstand den wichtigsten Beitrag zur Vermeidung von klimaschädlichen Emissionen können erneuerbare Energien bei der Stromproduktion leisten. Die Menge an vermiedenen Treibhausgasen durch nachhaltige Stromerzeugung hat in den vergangenen Jahrzehnten weltweit immer weiter zugenommen. 

Die Nutzung erneuerbarer Energien für die Stromerzeugung nimmt stetig zu. In Deutschland stammten 2022 fast 50 Prozent der Strommenge aus erneuerbaren Quellen. Zum Vergleich: 10 Jahre davor war der Anteil erneuerbarer Energien noch halb so groß. 

Bei der Wärmeproduktion ist der Effekt der erneuerbaren Energien geringer. Aber auch in diesem Bereich trägt in erster Linie die Nutzung von Biomasse zu einer spürbaren Reduktion von Treibhausgasen bei. Zudem sorgen Biokraftstoffe dafür, dass Emissionen im Verkehr und der Transportbranche im großen Stil vermieden werden. Dennoch: In diesen beiden Bereichen gibt es noch viel Aufholbedarf. 

Quellen: 
Umweltbundesamt Deutschland
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

 

 

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