Als internationale Entwickler von Spitzenprojekten im Bereich der erneuerbaren Energien ist die Frage, was eine Energiequelle zu einer erneuerbaren Energiequelle macht, für uns eine der grundlegendsten in unserem Bereich. Die Antwort ist nicht nur ein Etikett, sondern eine technische und wissenschaftliche Kernunterscheidung, die die Zukunft der Energie definiert.
Die endgültige Antwort lautet: Eine Energiequelle wird als erneuerbar definiert, wenn sie sich durch natürliche Prozesse in einem Maße erneuert, das dem Verbrauch durch den Menschen entspricht oder ihn übersteigt.
Dieses einzige Kriterium ist die Trennungslinie. Es trennt die Energiequellen, die für alle praktischen Zwecke unendlich sind (auf einer menschlichen Zeitskala), von denen, die endlich sind und irgendwann erschöpft sein werden.
Aus unserer technischen Sicht führt diese Definition zu zwei unterschiedlichen Energiekategorien: "fließende" Quellen (erneuerbar) und "Bestandsquellen" (nicht erneuerbar).
Das Grundprinzip: Energie-"Ströme" vs. Energie-"Bestände"
Dieses Konzept "Fluss vs. Bestand" ist der klarste Weg, um den technischen Unterschied zu verstehen.
1. Nicht erneuerbare "Vorrats"-Quellen: Dies sind endliche, gespeicherte Energiereserven. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas sind die wichtigsten Beispiele. Sie sind das Produkt geologischer Prozesse, deren Entstehung Millionen von Jahren dauerte. Wenn wir diese Brennstoffe verbrennen, verbrauchen wir einen endlichen "Vorrat" oder "Bestand". Die Verbrauchsrate ist wesentlich höher als die Entstehungsrate, was bedeutet, dass der Vorrat bald aufgebraucht sein wird.
2. Erneuerbare "Fluss"-Quellen: Dies sind kontinuierliche, umgebende Energiequellen, die aus natürlichen Prozessen in Echtzeit stammen. Dazu gehören Sonneneinstrahlung, Wind und die Bewegung von Wasser. Wenn wir diese Quellen nutzen, z. B. mit einer Photovoltaikanlage oder einer Windturbine, verbrauchen wir nicht die Quelle selbst. Wir zapfen einfach einen konstanten "Strom" an. Die Sonne wird weiterhin scheinen, und der Wind wird weiterhin wehen, unabhängig davon, wie viel Strom wir daraus erzeugen.
Auf der Grundlage dieses Grundprinzips können wir drei technische Schlüsselkriterien festlegen, die eine Energiequelle erfüllen muss, um als erneuerbar eingestuft zu werden.
Die primäre Energiequelle muss für alle menschlichen Zwecke unerschöpflich sein: Bei der Sonnenenergie (Photovoltaik) ist dies die Sonnenstrahlung.
Bei der Windenergie sind es die atmosphärischen Druckunterschiede, die durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erde durch die Sonne verursacht werden, bei der geothermischen Energie ist es die immense Restwärme des Erdkerns und bei der Gezeitenenergie ist es die Anziehungskraft des Mondes und der Sonne, die die Quelle erschöpft.
Die Energie muss Teil eines aktiven, kontinuierlichen natürlichen Kreislaufs sein. Das bekannteste Beispiel ist die Wasserkraft. Die Energie wird aus der Bewegung des Wassers in einem Fluss gewonnen, der Teil des globalen Wasserkreislaufs ist (Verdunstung, Kondensation, Niederschlag), der seinerseits durch Sonnenenergie angetrieben wird.
Ein komplexeres Beispiel ist die Biomasse. Biomasse gilt als erneuerbar, weil ihre Quelle, die organische Pflanzenmasse, nachwachsen kann. Dieses Nachwachsen ist Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs. Die Pflanzen nehmen während ihres Wachstums CO2 aus der Atmosphäre auf, das bei der energetischen Nutzung der Biomasse wieder freigesetzt wird, so dass theoretisch ein geschlossener, kohlenstoffneutraler Kreislauf entsteht (bei nachhaltiger Bewirtschaftung).
Dies ist der praktische Unterschied. Die meisten Technologien für erneuerbare Energien sind eher "Wandler" als "Verbraucher": Ein Photovoltaik-Panel wandelt Sonnenlicht direkt in Elektronen um (photovoltaischer Effekt).
Eine Windturbine wandelt die kinetische Energie des Windes in mechanische Bewegung um, die dann von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird. Ein Wärmespeichersystem, wie das von uns entwickelte, nimmt Wärme auf und speichert sie, "verbraucht" aber nicht die Wärme selbst - im Gegensatz zu einem Kohlekraftwerk, das seine Brennstoffquelle verbraucht und chemisch zerstört, um Energie freizusetzen.
Beseitigung eines häufigen Verwirrungspunktes: Kernenergie
Eine häufige Frage, die uns von halbwegs erfahrenen Enthusiasten gestellt wird, lautet, ob Kernenergie erneuerbar ist.
Ausgehend von der technischen Definition lautet die Antwort nein. Die Kernenergie ist eine "Vorrats"-Ressource. Sie benötigt Uran als Brennstoff, ein endliches Schwermetall, das aus der Erdkruste abgebaut werden muss. Die Kernenergie ist zwar eine emissionsfreie, saubere Energiequelle, aber keine erneuerbare, denn ihr Brennstoff ist endlich und wird während des Spaltprozesses verbraucht.
Unser Expertenfazit
Was eine Energiequelle letztlich erneuerbar macht, ist ihr Ursprung und ihr Erneuerungszyklus. Es ist ein grundlegender Wandel in unserem Energiemodell: weg vom Verbrauch eines endlichen, geologischen "Vorrats" gespeicherter Energie und hin zur Nutzung des immerwährenden "Flusses" natürlicher Energie, der uns umgibt.
Als Entwickler von Technologien wie Photovoltaik, Batteriespeicherung und grünem Wasserstoff besteht unsere gesamte Aufgabe darin, die technische Herausforderung der Erfassung, Speicherung und Bereitstellung dieser reichlich vorhandenen, unerschöpflichen Energieströme zu meistern.
Ressourcen
Internationale Energieagentur (IEA): https://www.iea.org/energy-topics/renewable-energyU.S.National Renewable Energy Laboratory (NREL): https://www.nrel.gov/research/basics.htmlIRENA(Internationale Agentur für erneuerbare Energien): https://www.irena.org