Was sind erneuerbare Energien? Definition, Beispiele und Hintergründe

Fangen wir ganz klassisch an mit einer Definition für erneuerbare Energien: Der Begriff bezieht sich auf solche Energieträger, die wir zur Strom- und Wärmeerzeugung verwenden. Wir sprechen von erneuerbaren Energien, wenn

• diese (zumindest nach menschlichen Zeithorizonten) unbegrenzt zur Verfügung stehen beziehungsweise

• sich die Vorkommen schneller wieder auffüllen, als wir sie verbrauchen können.

Die Menschheit nutzt vor allem Solarenergie (Sonnenkraft), Windenergie, Wasserkraft, Biomasse (organischer Abfall) und Geothermie (Erdwärme) als erneuerbare Energiequellen. Wind- und Solarenergie dominieren die Stromerzeugung, während Biomasse und Geothermie auch für Wärme eine große Rolle spielen.

Erneuerbare Energieträger entstehen durch physikalische Prozesse in unserem Sonnensystem beziehungsweise auf der Erde. Während diese ablaufen, entsteht auf natürliche Art und Weise Energie, die wir nutzbar machen können. Die Grundlagen für unsere regenerativen Energien schaffen einige wenige Kräfte und Prozesse:

• die Kernfusion der Sonne (Solarenergie)

• radioaktive Prozesse im Erdinneren für Geothermie (Erdwärme)

• die Rotation der Erde, Planetenbewegungen und Gravitation für kinetische Energie (Windkraft, Wasserkraft)

Der fundamentale Unterschied der erneuerbaren Energieformen zu fossilen Brennstoffen ist zunächst einmal, dass erstere nicht an begrenzte Rohstoffvorkommen gebunden, sondern überall lokal verfügbar sind.

Allein dieser Umstand hat weitreichende ökonomische und ökologische Implikationen, die weitere Unterschiede zur konventionellen Energieerzeugung offenbaren. Länder, die ihren Energiebedarf teils oder auch vorrangig aus erneuerbaren Quellen decken, sind weniger abhängig von Energieimporten. Wir müssen sie in den allermeisten Fällen nicht erst über weite Wege heranschaffen oder aufbereiten.

So kann die Erzeugung erneuerbarer Energie auch die regionale Wirtschaft stärken, weil neue Arbeits- und Forschungsfelder direkt vor Ort entstehen. Für dich macht sich das vor allem durch stabile, niedrige Preise und eine zuverlässige Versorgung bemerkbar. Es ist einfacher und günstiger, beispielsweise die Energie der Sonne mit PV-Anlagen „aufzufangen“ und nutzbar zu machen, als Erdöl, Gas und Kohle mit großem Aufwand aus den Tiefen der Erde zu fördern, über mehrere Länder zu transportieren und zu verbrennen.

Darüber hinaus sind fossile Brennstoffe im Laufe von Millionen von Jahren entstanden; wenn wir sie abbauen und verbrennen, dann sind sie weg. Ihre Gewinnung und Verarbeitung belastet sowohl die Umwelt als auch die Gesundheit von Mensch und Tier. Regenerative Energieträger hingegen können, wie ihr Name schon sagt, nicht aufgebraucht werden („regenerieren“ bedeutet wörtlich „wiederherstellen“ beziehungsweise „neu zeugen“).

Damit ist die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen einer der Grundpfeiler des Klimaschutzes. Sie läuft nahezu CO₂-neutral ab und schont empfindliche Biotope deutlich besser, als es beim Abbau fossiler Brennstoffe der Fall sein könnte. So sind beispielsweise Module in großen Solarparks, die du vielleicht auch schon in deiner Nähe gesehen hast, aufgeständert, sodass der Boden weitgehend intakt bleibt. Im Vergleich zu den immensen Eingriffen, die für die Förderung fossiler Energieträger nötig sind, muten wir den Habitaten von Pflanzen und Tieren mit Anlagen für erneuerbare Energien weniger zu.

Die für uns bedeutendsten regenerativen Energieträger sind Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und organische Abfallstoffe (Biomasse). In der folgenden Übersicht findest du Erläuterungen dazu, wie aus ihnen erneuerbare Energie entsteht. Dazu findest du Beispiele für Anlagen, die wir zur Strom- und Wärmeerzeugung einsetzen.

Zwar stehen Energieträger für erneuerbare Energien ihrer Definition nach unbegrenzt zur Verfügung. Allerdings gibt es einige Faktoren, die die Nutzung dieser Energien beeinflussen und Herausforderungen mit sich bringen. Trotz ihres unbegrenzten Potenzials sind sie nicht uneingeschränkt verfügbar. Ihre Erzeugung hängt stark von geografischen Gegebenheiten und zeitlichen Schwankungen ab:

• Wasserkraft ist an Flüsse oder Wasserläufe gebunden, zum Beispiel am Rhein, an der Donau sowie am Main, denn in Deutschland gibt es keine Gezeitenkraftwerke. In trockenen Jahren oder bei Dürreperioden ist es bereits vorgekommen, dass solche Wasserkraftwerke ihre Produktion drosseln mussten.

• Windkraft ist an windreiche Standorte gebunden. Klingt banal, aber das ist der Hauptgrund dafür, dass sich private Windkraftanlagen auf Eigenheimen selten lohnen. Küstenregionen und bestimmte Binnengebiete mit günstigen Windverhältnissen bieten eine höhere Effizienz als windarme Regionen.

• Photovoltaik ist von der Sonneneinstrahlung abhängig, die nicht nur regional, sondern auch saisonal variiert. Im Winter ist die Sonneneinstrahlung in Deutschland deutlich geringer als im Sommer, was die Stromerzeugung aus Solarenergie beeinflusst.

In Deutschland spielt die Windkraft eine zentrale Rolle bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Insbesondere die Küstenregionen im Norden bieten ideale Bedingungen für den Betrieb von Windkraftanlagen, weshalb wir den Großteil unseres Ökostroms aus der Windkraft gewinnen. Auf Platz zwei folgt die Photovoltaik, die vor allem in Süddeutschland mit vielen sonnenreichen Tagen eine größere Verbreitung findet. Sie macht mittlerweile knapp 15 Prozent im deutschen Strommix aus – Tendenz klar steigend.

Zwar gibt es Tage, an denen die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Über das Jahr hinweg betrachtet ergänzen sich diese beiden Energiequellen aber ein Stück weit hinsichtlich ihres Outputs: In den Frühlings- und Sommermonaten legt die Solarstromproduktion ordentlich zu, während der Wind etwas zurückfährt. Im stürmischen Herbst und im Winter rotieren die Windräder besonders fleißig, dafür zeigt sich die Sonne seltener (beziehungsweise niedriger) am Himmel. Wie sich die Wind- und Solarstromproduktion bei uns genau saisonal verteilt, siehst du hier:

Allerdings ist der Ausbau erneuerbarer Energien auch mit Herausforderungen verbunden, insbesondere im Bereich der Infrastruktur. Der Ausbau der Stromnetze, um die in windreichen Küstenregionen erzeugte Energie in den Süden Deutschlands zu transportieren, ist eine der zentralen Aufgaben der Energiewende. Zudem ist es nötig, die Speichertechnologien weiterzuentwickeln, um Schwankungen bei der Energieerzeugung auszugleichen und eine kontinuierliche Versorgung sicherzustellen.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Effizienz, mit der wir erneuerbare Energien bislang nutzen können. Hier spielt die Technologie eine entscheidende Rolle:

• Moderne Windkraftanlagen erreichen bereits hohe Wirkungsgrade, insbesondere Offshore-Anlagen, die starken und konstanten Wind nutzen.

• Bei der Photovoltaik hängt die Effizienz stark von der Qualität der Module ab. Fortschritte in der Technologie haben die Leistung moderner Solarmodule bereits erheblich gesteigert, sodass sie auch bei schwachem Licht nutzbaren Strom erzeugen.

Die Effizienz der Energieerzeugung hat direkten Einfluss auf den Aufwand und die Kosten. Beispielsweise ist der Bau von Offshore-Windparks teurer und aufwendiger als der von Onshore-Anlagen, bietet aber höhere Erträge. Gleichzeitig sind Photovoltaikanlagen auf privaten Dächern einfacher zu installieren, jedoch auf kleinere Flächen begrenzt.

Das wachsende Umweltbewusstsein und die steigenden Strompreise in den letzten Jahren haben dazu geführt, dass immer mehr Menschen eine nachhaltige, zukunftssichere und günstige Energieversorgung in ihrem Zuhause wünschen. Beispielsweise steigen Mieter und Mieterinnen vermehrt auf Ökostromtarife um.

Zudem haben im Zuge des Smart-Meter-Rollouts immer mehr Menschen hierzulande endlich auch Zugriff auf dynamische Stromtarife. Warum das so vorteilhaft ist? Mit einem dynamischen Stromtarif zahlst du keinen festen Preis pro Kilowattstunde, wie du es aus konventionellen Stromtarifen kennst. Stattdessen orientieren sich deine Stromkosten am aktuellen Börsenpreis für Strom. Und der ist phasenweise sehr niedrig bis hin zu kostenlos. Im Verbund mit einem Stromspeicher eröffnen sich sowohl für Mietende als auch Eigenheimbesitzende ganz neue Möglichkeiten, mehr erneuerbare (und günstige) Energien zu beziehen und ihre Stromkosten zu senken.

In Eigenheimen nehmen außerdem zwei Technologien immer mehr eine Schlüsselrolle ein: Photovoltaik-Anlagen und Wärmepumpen.

Mit diesen modernen Systemen kannst du

• deine Energiekosten senken

• unabhängiger von steigenden Energiepreisen werden

• aktiv zum Klimaschutz beitragen

Eine Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) ist die wohl bekannteste und am weitesten verbreitete Möglichkeit, erneuerbare Energie zu Hause zu nutzen. Die Module auf deinem Dach wandeln das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Den Strom kannst du sofort in deinem Haushalt verwenden, in einem Batteriespeicher bevorraten oder ins öffentliche Netz einspeisen.

Wärmepumpen wiederum nutzen die in der Umwelt vorhandene Energie – sei es in der Luft, im Erdreich oder im Grundwasser – und wandeln sie in Heizwärme für dein Zuhause um. Sie benötigen zwar Strom, sind aber hocheffizient, da sie aus 1 Kilowattstunde Strom mindestens 3 bis 5 Kilowattstunden Wärme erzeugen.

Besonders effektiv ist die Kombination aus einer Photovoltaik-Anlage und einer Wärmepumpe. Mit deinem selbst erzeugten Solarstrom kannst du nicht nur deinen Strombedarf bis zu einem gewissen Grad autark decken, sondern auch die Wärmepumpe betreiben.

Wenn du zusätzlich einen Batteriespeicher installierst, kannst du den tagsüber erzeugten Solarstrom für die Abendstunden speichern. Dadurch erhöhst du deine Eigenverbrauchsquote noch weiter und minimierst deine Energiekosten langfristig. Zugleich profitierst du derzeit (Stand: Januar 2025) noch von attraktiven Förderungen. So kannst du beispielsweise für die Installation einer Wärmepumpe je nach deinen individuellen Gegebenheiten bis zu 21.000 Euro an Fördergeld vom Staat erhalten.

Mit Solarmodulen auf dem Dach und einer effizienten Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser ist dein Eigenheim in Zukunft weitgehend unabhängig von der externen Energieversorgung und damit auch von steigenden Marktpreisen. Angesichts der in den letzten Jahren ordentlich anziehenden Strompreise lohnt es sich, so wenig wie möglich an Netzstrom zu beziehen. Gleichzeitig leistest du damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Allerdings ist es wichtig, dass beide Elemente perfekt aufeinander abgestimmt und in ein umfassendes Konzept zur Strom- und Wärmeerzeugung des Hauses eingebunden sind.

Regenerative Energieträger könnten ein Vielfaches des weltweiten Energiebedarfs decken. Die Aufgabe von Regierungen ist es nun, deren Nutzung durch den Aufbau der notwendigen Anlagen und der Infrastruktur zu ermöglichen. 

In Deutschland ist der Anteil erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung in den letzten Jahren gestiegen – von 43,8 Prozent im Jahr 2021 auf 61,5 Prozent im ersten Halbjahr 2024. Und auch der Anteil der Erneuerbaren an der elektrischen Last hat in den vergangenen 20 Jahren sichtlich zugenommen:

Mit Maßnahmen wie dem Solarpaket, dem Wind-an-Land-Gesetz und den vereinfachten Genehmigungsverfahren für Offshore-Windanlagen treibt die Bundesregierung den Ausbau der erneuerbaren Energien im Zuge der Energiewende weiter voran. Das Ziel ist es, die Emission von Treibhausgasen Schritt für Schritt zu senken, bis spätestens 2045 die völlige Treibhausgasneutralität erreicht sein soll.