Erneuerbare Energien in Aktion: Beispiele und Anwendungsfälle für die Zukunft

Da immer mehr Länder, Unternehmen und Einzelpersonen nach Energiequellen jenseits fossiler Brennstoffe suchen, steigt das Interesse an erneuerbaren Energien weiter an.

Tatsächlich stieg die weltweite Kapazität für Energie aus Sonne, Wind und anderen erneuerbaren Quellen im Jahr 2023 um 50 %. Mehr als 110 Länder haben sich auf der Klimakonferenz COP28 der Vereinten Nationen darauf geeinigt, diese Kapazität bis 2030 zu verdreifachen, und die weltweiten Investitionen in die Umstellung auf saubere Energie erreichten 2023 ein Rekordhoch von 1,8 Billionen USD.

Aber wie werden erneuerbare Energiequellen bei all diesen neuen Kapazitäten wirklich genutzt? Hier werden wir Beispiele und Anwendungen erneuerbarer Energien in einer Vielzahl von Branchen betrachten, ihre Auswirkungen auf Energiesysteme und die Energietechnologien, die ihre Nutzung in Zukunft vorantreiben werden.

Erneuerbare Energie, manchmal auch „grüne Energie“ genannt, bezieht sich auf Energie, die aus natürlichen Ressourcen wie Sonne, Wind, Regen, Erdwärme und Gezeiten gewonnen wird. Während fossile Brennstoffe – einschließlich nicht erneuerbarer Energiequellen wie Öl, Kohle und Erdgas – endliche Ressourcen sind, regenerieren sich erneuerbare Ressourcen im Laufe der Zeit und gelten als unerschöpflich (d. h., sie sind nicht in Gefahr, vollständig aufgebraucht oder verbraucht zu werden). Diese Energiequellen haben in der Regel geringere Auswirkungen auf die Umwelt als fossile Brennstoffe, die Kohlendioxid und andere schädliche Treibhausgasemissionen (THG) freisetzen, die zur globalen Erwärmung beitragen und weithin als Haupttreiber des Klimawandels gelten.

Zu den Arten erneuerbarer Energiequellen gehören:

• Solar: Sonnenlicht wird auf zwei Arten in Strom und Wärme umgewandelt. Die gängigste Methode zur Erzeugung von Solarenergie, die Photovoltaik (PV), sammelt Sonnenlicht über Solarmodule und wandelt es in Elektrizität um. Bei größeren Anwendungen werden bei der konzentrierenden solarthermischen Stromerzeugung (Concentrating Solar-thermal Power, CSP) Spiegel eingesetzt, um Sonnenlicht in flüssigkeitsgefüllte Empfänger zu leiten, die Wärmeenergie für die Stromerzeugung generieren.
• Wind: Einzelne Windturbinen und große Windparks nutzen die kinetische Energie aus der Luft zur Stromerzeugung. Windenergie kann durch Turbinen an Land sowie durch Offshore-Windparks auf dem Wasser erzeugt werden.
• Wasserkraft: Wasserkraft wird durch Gezeitenkraft, Gewässer und Dämme erzeugt, mit denen stromerzeugende Turbinen angetrieben werden. Etwa 60 % des gesamten erneuerbaren Stroms stammt aus Wasserkraftquellen und ist damit der größte Beitrag zu erneuerbarem Strom weltweit.
• Geothermie: Heißer Dampf und Kohlenwasserstoffdämpfe aus geothermischen Reservoirs im Erdinneren können zur Energieerzeugung genutzt werden. Geothermische Wärmepumpen (GHPs) werden zum Heizen, Kühlen und zur Warmwasserversorgung von Wohnhäusern und Büros eingesetzt.

Biomasse wird manchmal als erneuerbare Energiequelle betrachtet. Der Begriff „Biomasseenergie“ bezieht sich auf die Umwandlung von organischen Materialien und Nebenprodukten (einschließlich organischer Stoffe wie Holz oder Abfall) in elektrische Energie oder Biokraftstoffe wie Ethanol oder Biodiesel. Die Erzeugung dieser Formen von Bioenergie kann jedoch zu Treibhausgasemissionen und Entwaldung beitragen, weshalb einige sie nicht als vollständig erneuerbare Energiequellen betrachten. Außerdem wird die Kernenergie aufgrund ihrer geringen Kohlenstoffemissionen oft als „saubere“ Energiequelle angesehen, ist jedoch nicht erneuerbar. Für die Kernenergie wird Uran benötigt, eine endliche Ressource.

Regierungen auf der ganzen Welt unternehmen große Anstrengungen, um die Produktion und Nutzung alternativer Energien zu steigern und so den Energieverbrauch zu decken. Die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und die Diversifizierung des Energiemixes können Ländern dabei helfen, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern und zu den internationalen Bemühungen zur Begrenzung der globalen Erwärmung beizutragen, wodurch Ökosysteme und die Biodiversität geschützt werden. Es spricht auch diejenigen an, die ihre Energiesicherheit und -unabhängigkeit erhöhen möchten, da erneuerbare Energiequellen lokal verfügbar sind und weniger von Preisschwankungen und geopolitischen Spannungen betroffen sind. Außerdem sehen viele Regierungen in erneuerbaren Energien eine Möglichkeit, ihre Wirtschaft durch die Schaffung von Arbeitsplätzen und Investitionen zu verbessern und die öffentliche Gesundheit durch die Verringerung der Luftverschmutzung zu fördern.

• Island: Island ist bekannt für seine einzigartigen geothermischen Landschaften und ist weltweit führend in der Nutzung geothermischer Energie. Mehr als 85 % des isländischen Stroms stammen aus lokalen erneuerbaren Quellen, einschließlich Wasserkraft und Geothermie.
• Portugal: Das Land war eines der ersten in Europa, das sich zum Ziel gesetzt hat, bis 2050 CO2-neutral zu sein. Portugal hat im vergangenen Jahr einen Rekord für die meisten aufeinanderfolgenden Tage aufgestellt, die ausschließlich mit erneuerbarer Energie betrieben wurden – 149 Stunden ohne Unterbrechung, oder mehr als sechs Tage, überstieg die aus erneuerbaren Quellen erzeugte Energie den Energiebedarf des Landes.
• Uruguay: Uruguay hat massiv in Wind- und Solarenergie investiert und bezieht heute fast 98 % seines Stroms aus erneuerbaren Energien. Die Dekarbonisierungsbemühungen des Landes und der rasche Übergang zu erneuerbaren Energien wurden durch steigende Kraftstoffpreise in den frühen 2000er Jahren ausgelöst.

Städte, Gemeinden und andere Communitys evaluieren ebenfalls ihre Umweltauswirkungen und beziehen erneuerbare Energien in ihre Energieerzeugungspläne ein. Lokale Programme nutzen erneuerbare Energiequellen, um die Stromkosten auszugleichen und für mehr Zuverlässigkeit zu sorgen. Durch dezentrale Energiesysteme, Mikronetze und intelligente Netze können Communitys ihre Optionen für die Stromversorgung und Systeme zur Überwachung für eine effizientere Nutzung diversifizieren. Diese Systeme können besonders nützlich sein bei Naturkatastrophen, Cyberangriffen oder anderen Ereignissen, die die Stromversorgung in einer Region unterbrechen können.

Einige Städte verlangen, dass bei Neubauten energieeffiziente grüne Gebäude errichtet werden, oder bieten Anreize, um ältere Gebäude für erneuerbare Energien zu modernisieren. Andere wiederum integrieren erneuerbare Energien in die städtische Infrastruktur, indem sie solarbetriebene Straßenlaternen installieren oder elektrische Schulbusse und andere Fahrzeuge anschaffen.

Unternehmen und Organisationen, die nach nachhaltigeren Energiequellen suchen, haben eine Reihe von Möglichkeiten, erneuerbare Energien zu beschaffen. Sie können in eigene Anlagen investieren und diese installieren, von Solarmodulen bis hin zu Windturbinen, um vor Ort Energie zu erzeugen. Viele Versorgungsunternehmen bieten Unternehmen die Möglichkeit, Ökostrom zu beziehen, indem sie einen Aufpreis auf den Strom aus erneuerbaren Quellen zahlen. Andere Unternehmen nutzen Stromabnahmeverträge (Power Purchase Agreements, PPAs) oder langfristige Verträge mit Erzeugern erneuerbarer Energien, wie z. B. Solarkraftwerken oder Windparks. Diese bieten dem Käufer Kosteneinsparungen und dem Anbieter Stabilität.

Sie nutzen diese erneuerbare Energie für eine Vielzahl von Dingen, darunter:

Stromversorgung: In der Fertigungsindustrie werden Lager und Fabriken mit Wind- und Solarenergie betrieben. In der Landwirtschaft verringern Innovationen wie solarbetriebene Bewässerungssysteme die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und senken die Betriebskosten. Und da der zunehmende Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) und anderer neuer Technologien die Nachfrage nach energieintensiven Rechenzentren erhöht, nutzen große Technologieunternehmen erneuerbare Energiequellen, um ihre Umweltauswirkungen zu begrenzen.

Optimierung der Energieeffizienz: Unternehmen investieren auch in Technologien, um ihren Energieverbrauch zu optimieren und ihre CO2-Emissionen weiter zu reduzieren. Durch die Integration intelligenter Stromnetze und Geräte des Internet der Dinge (IoT) können Unternehmen ihren Energieverbrauch besser steuern.

Aufbau nachhaltiger Lieferketten: Unternehmen blicken über ihre eigenen Abläufe hinaus auf ihre Lieferketten und erkennen, dass sie einen erheblichen Einfluss auf die Scope-3-Emissionen haben können. Sie verlangen von ihren Lieferanten zunehmend, dass sie erneuerbare Energien nutzen und energieeffiziente Verfahren einführen.

Erfüllung der Anforderungen an die Compliance- und Nachhaltigkeitsberichterstattung: Die Nutzung erneuerbarer Energien kann Unternehmen dabei helfen, die obligatorischen Berichtspflichten zu erfüllen und zu lokalen und internationalen Zielen im Kampf gegen den Klimawandel beizutragen.

Verbesserung der Markenreputation: Immer mehr Verbraucher unterstützen Unternehmen, die Nachhaltigkeit priorisieren und grüne Produkte anbieten. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien können sich Unternehmen als führend in ihrer Branche positionieren und umweltbewusste Kunden anziehen.

Schaffung neuer Einnahmequellen: Unternehmen, die mehr erneuerbare Energie erzeugen als sie verbrauchen, können den Überschuss über Einspeisetarife oder Vereinbarungen zur Nettomessung an das Stromnetz zurückverkaufen. Außerdem können sie für den von ihnen erzeugten Strom Zertifikate für erneuerbare Energien (Renewable Energy Certificates, RECs) erwerben. Einige führen ein „Energy as a Service“-Modell (EaaS) ein, das anderen Unternehmen Möglichkeiten zum Management von Energiesystemen und -effizienz eröffnet.

In Zukunft werden Innovationen bei der Speicherung erneuerbarer Energien und der Netzintegration neue Möglichkeiten für die Nutzung von Ökostrom eröffnen, während künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen bei der Optimierung des Energieverbrauchs helfen. Länder, Unternehmen, Communitys und sogar Einzelpersonen zeigen, dass die Integration erneuerbarer Energien in den Geschäftsbetrieb sowohl Nachhaltigkeit als auch Innovation vorantreiben und den Weg für eine nachhaltigere Zukunft ebnen kann. Wie kann Ihr Unternehmen seinen eigenen Beitrag leisten?

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