Erneuerbare Energien erklärt: Wie Solar-, Wind-, Wasser-, Geothermal- und Biomasse-Energie funktionieren

Die fünf wichtigsten Quellen erneuerbarer Energien

Die U.S. Energy Information Administration (EIA) identifiziert fünf wichtigste Quellen erneuerbarer Energien, die für Strom und Wärme genutzt werden: Biomasse, Geothermie, Wasserkraft, Solar- und Windenergie. Jede wandelt eine andere natürliche Ressource — Sonnenlicht, bewegte Luft, fließendes Wasser, unterirdische Wärme oder organische Materie — in nutzbare Energie um.

Solarenergie

Die EIA beschreibt drei Solartechnologien: Photovoltaik-Zellen (PV), die Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln, Solarthermieanlagen, die Wasser oder Luft für Gebäude erwärmen, und konzentrierte Solaranlagen, die eine Flüssigkeit erwärmen, um Strom zu erzeugen.

Windenergie

Windturbinen wandeln bewegte Luft in Strom um und sind normalerweise in Windkraftanlagen gruppiert. Nach Angaben der EIA befinden sich die meisten Windkraftanlagen in den USA derzeit in der Zentralregion des Landes, wobei eine Erweiterung der Offshore-Windkraft geplant ist.

Wasserkraft

Wasserkraft erzeugt Strom aus fließendem Wasser. Die EIA unterscheidet zwischen konventioneller Wasserkraft, die Dämme oder Flussströmung nutzt, um Turbinen zu drehen, und Pumpspeicherkraftwerken, die Wasser zwischen zwei Reservoirs in verschiedenen Höhenlagen bewegen, um Energie zu speichern und freizusetzen.

Geothermische Energie

Geothermische Energie ist Wärme aus dem Inneren der Erde. Die EIA-Erklärung zur Geothermie listet drei Verwendungen auf: Baden in heißen Quellen, Heizung von Gebäuden und Stromerzeugung.

Biomasse-Energie

Biomasse-Energie stammt aus nicht fossilisiertem Pflanzenmaterial. Die EIA teilt sie in drei Kategorien ein: Biokraftstoffe wie Ethanol und Biodiesel für den Transport, Siedlungsabfälle und Biogas, die zur Stromerzeugung verbrannt werden, sowie Holz — Rückstände aus der Forstwirtschaft und Holzpellets, die zum Heizen und Kochen verwendet werden. Die EIA vermerkt, dass Holz die zweitgrößte Quelle erneuerbarer Energie in den USA ist.

Globale Kapazität vs. U.S. Strommix

Die beiden nachfolgenden Metriken sind nicht direkt vergleichbar: Globale Zahlen messen die installierte Kapazität (die maximale Leistung, die eine Technologie erzeugen könnte), während die U.S. Zahlen den tatsächlichen Anteil der 2023 erzeugten Elektrizität messen. Globale Kapazitätsdaten vom Ende 2024 stammen von der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA), wie von Balkan Green Energy News berichtet; U.S. Stromerzeugungsanteile stammen von der EIA.

Weltweit erreichte die gesamte Kapazität erneuerbarer Energien bis Ende 2024 4,49 TW, ein Anstieg von 585 GW (+15,1%) gegenüber 2023 — der größte jährliche Anstieg seit Beginn der Aufzeichnungen, laut IRENA-Daten, auf die von Balkan Green Energy News verwiesen wird. Solar- und Windenergie zusammen machten den großen Teil dieses Wachstums aus, während Wasserkraft, Bioenergie und Geothermie langsamer expandierten. In den USA lieferten erneuerbare Energien insgesamt 2023 21,4% der Stromerzeugung in Versorgungsunternehmen, hinter fossilen Brennstoffen (60,0%) und vor Kernenergie (18,6%), so die EIA; Windenergie war der größte einzelne Beitrag erneuerbarer Energien.

Die gleiche Berichterstattung bemerkte, dass China 2024 63,8% aller weltweit hinzugefügten Kapazitäten erneuerbarer Energien ausmachte, einschließlich 70,5% der neuen Windkraftkapazität und 61,5% der neuen Solarstromanlagen, und dass das Land jetzt mehr als die Hälfte der globalen Solarkapazität mit 888 GW hält.

Wie man überprüft, welche erneuerbare Quelle für einen Standort geeignet ist

Basierend auf der Funktionsweise jeder Technologie nach EIA, sind dies die grundlegenden Überprüfungen, um zu beurteilen, ob eine erneuerbare Energiequelle für einen bestimmten Standort geeignet ist:

1. Überprüfen Sie die Sonneneinstrahlung: Solaranlagen und Solarthermieanlagen beruhen auf der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in Strom oder Wärme, daher ist eine konstante Sonneneinstrahlung die Schlüsselanforderung.
2. Bewerten Sie lokale Windmuster: Windturbinen benötigen ausreichend konstante Winde; in den USA sind die meisten bestehenden Windkraftanlagen in der Zentralregion konzentriert, während separate Offshore-Standorte entwickelt werden.
3. Achten Sie auf fließendes Wasser: Konventionelle Wasserkraft benötigt einen Damm oder eine Flussströmung, die stark genug ist, um eine Turbine zu drehen, während Pumpspeicherkraftwerke zwei Reservoirs in verschiedenen Höhenlagen benötigen.
4. Identifizieren Sie Geothermiewärme: Die EIA listet heiße Quellen, Gebäudeheizung und Stromerzeugung als die Hauptanwendungen von Geothermiewärme auf, daher deuten lokale heiße Quellen oder unterirdische Wärmeressourcen auf Potenzial für diese Anwendungen hin.
5. Sichern Sie eine Biomasse-Rohstoffversorgung: Die Verfügbarkeit von Holzresten, Siedlungsabfällen, Biogasquellen oder Energiepflanzen bestimmt, ob die Biomasse-Energieerzeugung praktikabel ist, da jede eine kontinuierliche Versorgung mit organischem Material benötigt.

Warum die Mischung wichtig ist

Keine einzelne erneuerbare Energiequelle dominiert beide Maßnahmen. Solarenergie führt bei der weltweit installierten Kapazität an, Wasserkraft ist die größte erneuerbare Energiequelle nach Solarenergie, und Windenergie liefert den größten Anteil der tatsächlichen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in den USA. Die Unterschiede spiegeln wider, wie sich die Kapazität (was eine Anlage theoretisch erzeugen könnte) von der Stromerzeugung (was tatsächlich erzeugt wird) unterscheidet.