Wie Energiekonzerne Strom aus 6 führenden alternativen Energiequellen gewinnen

Im Jahr 2001 stammten 86 % der in den Vereinigten Staaten verbrauchten Energie aus fossilen Brennstoffen, während erneuerbare Energiequellen nur 5,3 % erzeugten. Im Jahr 2022 sank der Anteil fossiler Brennstoffe auf 79 %, während erneuerbare Quellen auf 13 % anwuchsen, laut Statista. Während die Welt mit den Auswirkungen des Klimawandels und der Treibhausgasemissionen ringt, wird die Suche nach nachhaltigen und alternativen Energiequellen immer wichtiger.   Die Gewinnung von Energie aus fossilen Brennstoffen bestand historisch darin, Kohle abzubauen und Öl zu fördern, beides begrenzte Ressourcen. Technologien zur Gewinnung alternativer Energie sind nun eine vielversprechende Alternative. Dieser Artikel untersucht die verschiedenen Formen nachhaltiger, alternativer Energiegewinnungsmethoden, einschließlich bekannter Quellen wie Solar-, Wind- und Wasserkraft sowie aufstrebender alternativer Quellen wie Geothermie-, Wellen- und Vibrationsenergie.

Wasserkraft ist bei weitem die produktivste Quelle für erneuerbare Energien. Im Jahr 2020 produzierte Wasserkraft über 4000 Terawattstunden und machte 17 % der weltweiten Stromerzeugung aus. Wasserkraft nutzt die Gravitationspotenzialenergie von Wasser, um Strom zu erzeugen, indem aufgestautes Wasser durch Wasserkraftturbinen geleitet wird. Für weitere Informationen darüber, wie Wasserkraftwerke funktionieren, lesen Sie unseren Artikel über die Vorteile von Wasserkraft.   Heute dominiert China den Wasserkraftmarkt. Wasserkraft deckt fast 8 % des gesamten Stromverbrauchs Chinas und macht fast 40 % der globalen Wasserkraftkapazität aus, laut IEA. Der größte Wasserkraftdamm der Welt, der Drei-Schluchten-Damm, überspannt den Jangtse in China. Darüber hinaus werden fast 70 % der geplanten Wasserkraftausbauprojekte in Subsahara-Afrika, Südostasien und Lateinamerika von chinesischen Wasserkraftunternehmen gebaut, finanziert oder betrieben. In den nächsten zehn Jahren wird Wasserkraft ihren globalen Beitrag zur Erzeugung erneuerbarer Elektrizität weiter ausbauen, weit über ihre heutige Kapazität hinaus.

Windkraftanlagen wandeln die kinetische Energie der bewegten Luft in Strom um und können sowohl in lokalisierten als auch in groß angelegten Maßstäben existieren. Die Nutzung der Windenergie ist weltweit so weit verbreitet, dass sie mehr Energie erzeugt als Solarsysteme.   Kleinanlagen wie das Thames Kosmos Wind Power Kit können genug Strom erzeugen, um eine LED zu betreiben oder eine kleine Batterie zu laden. In der Zwischenzeit hat die größte Windturbine der Welt, die so hoch wie ein 50-stöckiges Gebäude ist, gerade einen neuen Rekord für die Erzeugung von Windkraft an einem Tag aufgestellt und 384,1 MW erzeugt. Diese einzelne Windkraftturbine hat in 24 Stunden genug Energie für fast 170.000 Haushalte erzeugt. Weltweit steht die Windenergie an zweiter Stelle der Energieerzeugung, hinter der Wasserkraft.

Solar-Energie-Generatoren wandeln Sonnenstrahlung in nutzbaren Gleichstrom um. Die Sonne ist mittlerweile eine weit verbreitete Stromquelle, und Solarpaneele sind auf kommerziellen Gebäuden, Wohnhäusern und in weitläufigen unabhängigen Anlagen zu finden. Obwohl sie möglicherweise die sichtbarste erneuerbare Quelle für die meisten Amerikaner ist, rangiert Solar weltweit derzeit auf dem dritten Platz unter den erneuerbaren Stromquellen.   Solarzellen wie die AM-5610CAR-T von Panasonic können im kleinen Maßstab eingesetzt werden, um Energie zur Versorgung kleiner Elektronikbaugruppen zu erzeugen. Wir sind am ehesten daran gewöhnt, Solarzellen zu sehen, die zu Solarpanels kombiniert werden. Diese Paneele können dann zu photovoltaischen (PV) Solar-Netzwerken verbunden werden, die so skaliert werden können, dass sie mit der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen konkurrieren. Um all die Solarenergie in das Stromnetz zu übertragen, werden Solarwechselrichter verwendet, die Leistungshalbleiter wie onsemi’s NTH4L022N120M3S nutzen.   China ist weltweit führend bei der Einführung von Solarenergie und macht laut IEA 37,5 % der globalen Produktion aus. China erzeugt auch mehr Solarenergie als die sieben führenden Länder hinter ihm: USA, Japan, Indien, Deutschland, Australien, Spanien, Italien.

Die Erzeugung von Geothermie nutzt die innere Wärme der Erde, um Elektrizität zu erzeugen. In Geothermie-Kraftwerken wird Wasser tief unter der Erde gepumpt, das natürlich erhitzt, in Dampf umgewandelt und durch eine Dampfturbine geleitet wird. Diese Energiegewinnungsmethode erzeugt minimale Mengen an Treibhausgasen, ist jedoch auf Orte mit geothermischer Aktivität beschränkt.
 
Die USA führen die Welt in der Geothermie-Energieproduktion an, wobei Kalifornien der führende Bundesstaat für Geothermiegewinnung ist. Geothermie macht einen erheblichen Anteil der gesamten Stromnachfrage in Ländern wie Island, El Salvador, Neuseeland, Kenia und den Philippinen aus. In Island deckt Geothermie über 90 % des Wärmebedarfs, wenn auch nicht durch Elektrizitätserzeugung. Trotzdem ist Geothermie nicht weit verbreitet und macht weltweit nur 0,5 % der erneuerbaren Stromerzeugung aus.

In Küstenländern ist die Energiegewinnung aus Ozeanwellen eine neuere Grenze für die Erzeugung erneuerbarer Energien. Meeresenergie, die sowohl Unterwasserturbinen als auch Gezeitenbojen nutzen kann, erreichte 2022 nur eine Produktion von 524 MW. Frankreich und Südkorea führten die Welt an und produzierten jeweils 211 bzw. 256 Megawatt.   Die Europäische Union plant, ihre Produktion von Wellen- und Gezeitenstrom bis 2030 auf 1GW zu erhöhen, mit dem Ziel, bis 2050 40GW zu erreichen. Einige Experten glauben, dass Energie, die durch Wellen und Gezeitenströmungen erzeugt wird, über 10% des weltweiten Strombedarfs decken könnte. Es gibt jedoch viele Bedenken, dass diese Geräte ozeanische Ökosysteme negativ beeinflussen könnten. Andere glauben, dass Wellen- und Gezeitenstromgeneratoren gleichzeitig als Mikro-Ökosysteme für Algen dienen können, die CO2 aus der Atmosphäre gewinnen, und für Schalentiere, die die Ozeane reinigen.

Der Übergang von fossilen Brennstoffen zu alternativen und nachhaltigen Energiequellen ist in vollem Gange, wobei die Einführung je nach Land stark variiert. Länder mit einem Überfluss an einer Ressource – geothermische Wärme in Island, Wellen in Frankreich – entwickeln Techniken, die auch anderswo nachgeahmt und übernommen werden. Die Entwicklung von Methoden zur Energiegewinnung kann am globalen Engagement zur Verringerung unserer Abhängigkeit von endlichen und umweltschädlichen fossilen Brennstoffen beobachtet werden. Die breitere Nutzung von Technologien zur alternativen Energiegewinnung wird in den nächsten Jahrzehnten zunehmen und den Weg für eine nachhaltigere Energiezukunft ebnen.