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Wasserkraft

Die Wasserkraft gehört zu den ältesten regenerativen Energiequellen, die von Menschen verwendet wird. Die Energienutzung des aufgestauten oder fließenden Wassers mit Hilfe von Wasserrädern war schon im China des 3. Jahrhunderts vor Christus üblich. Die Römer nutzten etwa wasserbetriebene Mühlen, um Getreide zu mahlen. Später diente diese Art der regenerativen Energiequellen zum Betrieb von Hammerschmieden, Drahtziehereien, Gewürzstampfern und den Waldarbeitern zum Transport von Holz ins Tal, bis die Industrie des 19. Jahrhunderts Wasserturbinen nutzte. Seit rund 100 Jahren dienen regenerative Energiequellen wie das Wasser vor allem zur Stromerzeugung – heute wird weltweit rund ein Fünftel des Stroms durch regenerative Energiequellen wie dem Wasser erzeugt.

Windenergie

Mit Windenergieanlagen werden die regenerativen Energiequellen der Windenergie in Bewegungsenergie der Rotoren umgewandelt. Diese Bewegungs- oder Rotationsenergie dient beispielsweise dem Antrieb eines Generators oder einer Pumpe. Moderne Anlagen zur Stromerzeugung erzeugen im Küstenbereich nach 3 bis 4 Monaten und im Binnenland nach 6 bis 7 Monaten bereits soviel Energie, wie zu ihrer Herstellung aufgewendet worden ist. Dadurch trägt diese regenerative Energiequelle des Winds zur Entlastung der Umwelt von Schadstoffen aus der Energieerzeugung bei.

Solarstrom

Regenerative Energiequellen wie die Sonne ermöglichen zwei Verfahren: Die Gewinnung von Strom und die Gewinnung von Wärme. Bei der Gewinnung von Strom wandeln Solarmodule die Strahlung der Sonne in elektrische Energie um, das Verfahren ist die Fotovoltaik. Ein Solarmodul besteht aus mehreren Solarzellen. Diese Solarzellen erzeugen aus Tageslicht Gleichstrom. Gleichstrom kann beispielsweise verwendet werden, um Batterien wie Akkumulatoren zu laden und den Strom zu speichern. Es ist aber auch möglich, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, so dass er ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Bei der Solarwärme-Nutzung wird die Strahlung der Sonne in Wärme umgewandelt. Diese Art der Nutzung regenerativer Energiequellen wird auch als "Solarthermie" bezeichnet.  Für die Umwandlung werden Solarkollektoren verwendet. Je leistungsfähiger ein Kollektor ist, desto effektiver und ökonomischer ist die Energiegewinnung. Solarwärme wird in Deutschland zur Erwärmung von Brauchwasser oder zur Unterstützung der Raumheizung eingesetzt.

Ein 4-Personen-Haushalt benötigt etwa 4 bis 6 Quadratmeter Kollektorfläche. Optimal dimensioniert und abgestimmt deckt die Solaranlage den Warmwasserbedarf dieses Haushalts außerhalb der Heizperiode in der Regel vollständig ab. Etwa 60 Prozent der benötigten Energie für die Trinkwassererwärmung können im Jahresdurchschnitt durch die Nutzung der Sonneneinstrahlung gespart werden.

Das Energieangebot der Sonne liegt bei etwa 1000 Kilowattstunden pro Jahr und Quadratmeter. Das entsprich etwa 100 Litern Heizöl, die Sonne kostenlos zur Verfügung stellt.

Geothermie

Regenerative Energiequellen wie die Geothermie zählen weltweit zu den ergiebigsten Energiequellen. Das Innere der Erde ist sehr heiß, sichtbar etwa an Vulkanen und Geysiren. Diese Wärme nutzt die Geothermie. Sie ist darüber hinaus von der Sonneneinstrahlung unabhängig.

Je tiefer man in das Innere der Erde vordringt, desto höher steigen die Temperaturen. Nach wissenschaftlichen Berechnungen beträgt die Temperatur im Erdkern etwa 4.000 bis 5.000 °C. Bis jetzt findet die Energie- und Rohstoffgewinnung nur in der oberen Erdkruste bis in 10 Kilometer Tiefe statt. Mit Tiefbohrprojekten hat man bislang eine maximale Tiefe von rund 12 km erreicht.

Erdwärme

Regenerative Energiequellen wie die Erdwärme können grundsätzlich aus unterschiedlichen Tiefen entnommen werden. Die technische Nutzbarkeit dieser regenerativen Energiequelle hängt in erster Linie von den geologischen und hydrogeologischen Bedingungen am Standort ab. Für die oberflächennahe Wärme bis etwa in einige 100 m Tiefe werden erdgekoppelte Wärmepumpen eingesetzt. Für die Nutzung der Wärme in tieferen Schichten unterscheidet man im Wesentlichen zwei Verfahren: Die hydrothermale Geothermie in 1.500 bis 3.000 Meter und das Hot-Dry-Rock-Verfahren in 3.000 bis 6.000 Meter Tiefe.

Bei der hydrothermalen Geothermie als regenerativer Energiequelle werden die im Gestein vorhandenen Schichten warmen Wassers gefördert und über einen Wärmetauscher geleitet. Die gewonnene Wärme wird anschließend in ein Fernwärmenetz eingespeist. Das Hot-Dry-Rock-Verfahren nutzt in 3.000 bis 6.000 Meter Tiefe die im kristallinen Gestein enthaltene Wärme.

Erdgas

Erdgas besteht hauptsächlich aus dem Kohlenwasserstoff Methan, das sich auf natürliche Weise durch Zersetzung urzeitlicher Biomasse unter Luftabschluss gebildet hat. Methan entsteht auch heute noch bei jeder sauerstofffreien Umwandlung von Biomasse, beispielsweise aus der Viehhaltung. Auch dieses Biogas kann zur Energieerzeugung benutzt werden.

Biogas

Die regenerative Energiequelle Biogas besteht größtenteils aus Methan, einem geruchlosen, brennbaren Gas. Auch Erdgas, ein Energieträger, der etwa 22 Prozent zum deutschen Primärenergieverbrauch beiträgt, besteht hauptsächlich aus Methan. Dieses Gas entsteht immer dann, wenn biologische Materialien unter Luftabschluss von Bakterien zersetzt werden.

Die Biogasnutzung als regenerative Energiequelle unterstützt die umweltgerechte Verwertung landwirtschaftlicher Abfallstoffe und ist für geeignete landwirtschaftliche Betriebe ein ökonomisch interessanter, weiterer Produktionszweig. Zum Schutz des Erdklimas ist es günstiger, das bei der landwirtschaftlichen Produktion anfallende Methan für die Energieerzeugung zu verbrennen anstatt es, wie bisher, ungenutzt in die Atmosphäre entweichen zu lassen. Eine Biogasanlage kann sogar Abfälle aus der Lebensmittelindustrie, beispielsweise Fette und Öle oder Brauereiabfälle, verarbeiten und entsorgen. Biogas ist eine natürliche regenerative Energiequelle.

Biogas wird zur Energiegewinnung in Blockheizkraftwerken verbrannt, die sowohl die Wärme nutzen als auch über die Kraft-Wärme-Kopplung elektrischen Strom erzeugen und einspeisen. Die anfallende Wärme wird zu etwa 30 Prozent für die Biogasproduktion benötigt. Der verbleibende Überschuss kann zur Heizung der Wohnräume, zur Trocknung landwirtschaftlicher Produkte und für externe Abnehmer verwendet werden.

Holz

Auch Holz gehört zu den regenerativen Energien, es gibt bei der Verbrennung die gespeicherte Sonnenenergie ab. Grüne Pflanzen binden die Sonnenenergie durch chemische Umwandlungsprozesse aus Sonnenlicht, Wasser, den Mineralien des Bodens und Kohlendioxid. Diese Umwandlung geschieht hauptsächlich durch die Photosynthese im Blattgrün, dem Chlorophyll. Pflanzen produzieren zunächst einfache Glucose und dann Polysacharide, größere Kohlenstoffverbindungen. Dies ist der Hauptbestandteil von Biomasse.

So ist Biomasse eine regenerative Energiequelle, die aus der gesamten, durch Pflanzen, Tiere und Menschen anfallende oder erzeugte organische Substanz besteht. Sie ist aber auch chemisch gebundene Sonnenenergie. Zur Energiegewinnung aus Biomasse stehen eine Vielzahl von Ausgangsstoffen zur Verfügung. Es wird unterschieden in:

• feste (zum Beispiel Holz, Stroh)
• flüssige (zum Beispiel Pflanzenöl, Biodiesel, Alkohol)
• gasförmige (Biogas)

Biomasse ist eine heimische regenerative Energiequelle, sie ist unabhängig von Jahreszeit und Wetter ständig verfügbar. Auch unsere heutigen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas sind vor vielen Millionen Jahren durch die Photosynthese grüner Pflanzen entstanden.