Konventionelle und erneuerbare Energiequellen einfach erklärt

Du kommst abends nach Hause, drückst auf den Lichtschalter und sofort wird das Zimmer hell. Aber hast du dich jemals gefragt, woher dieser Strom in genau diesem Moment eigentlich kommt? Wenn wir über konventionelle und erneuerbare Energiequellen sprechen, geht es genau um diese Frage.

Lange Zeit haben wir unsere Energie aus Quellen gewonnen, die unsere Erde schmutzig machen und irgendwann aufgebraucht sind. In dieser Lektion finden wir heraus, warum unsere bisherigen Energiequellen ein Ablaufdatum haben und wie Sonne, Wind und Wasser unsere Zukunft sichern können.

Vorwissen

• Der anthropogene Treibhauseffekt: Gase wie Kohlenstoffdioxid ($CO_2$), die vom Menschen produziert werden, fangen die Wärme der Sonne auf der Erde ein und erhitzen den Planeten. Beispiel: Die Abgase aus Fabriken und Autos wirken wie ein unsichtbares Gewächshaus aus Glas um die Erde.
• Nachhaltigkeit: Wir dürfen Ressourcen nur so nutzen, dass sie sich wieder erholen können und auch für die Menschen in der Zukunft noch da sind. Beispiel: In einem Wald dürfen nur so viele Bäume gefällt werden, wie auch neue Bäume nachgepflanzt werden.

Aufgabentyp 1: Konventionelle vs. Erneuerbare Energie

Um Strom und Wärme zu erzeugen, nutzen wir verschiedene Rohstoffe. Diese teilen wir in zwei große Gruppen ein:

1. Konventionelle Energieträger Das Wort „konventionell“ bedeutet „herkömmlich“ oder „wie wir es bisher immer gemacht haben“. Dazu gehören fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas sowie die Kernkraft (Atomkraft). Deutschland erzeugt aktuell noch viel Energie aus diesen Quellen, aber sie haben zwei riesige Probleme:

• Sie sind endlich: Irgendwann ist die letzte Kohle abgebaut und das letzte Öl aus der Erde gepumpt. Dann sind sie für immer weg.
• Sie schaden der Umwelt: Um Kohle abzubauen, werden oft ganze Landschaften und Dörfer zerstört (Tagebau). Wenn wir Kohle, Öl oder Gas verbrennen, entsteht sehr viel Kohlenstoffdioxid ($CO_2$), was die Erde erhitzt. Kernkraftwerke erzeugen zwar kein $CO_2$, aber sie produzieren hochradioaktiven Müll, der für Millionen Jahre gefährlich bleibt, und bergen das Risiko von schlimmen Unfällen.

2. Erneuerbare Energieträger Dazu gehören Wind, Wasser und Sonnenlicht. Man nennt sie auch „regenerativ“, weil sie sich auf natürliche Weise ständig selbst erneuern.

Der große Vorteil der erneuerbaren Energien ist, dass sie unendlich verfügbar sind. Die Sonne wird nicht leer, egal wie viel Licht wir mit Solarmodulen einfangen. Außerdem sind sie klimafreundlich, da bei ihrer Nutzung kein schädliches $CO_2$ in die Luft geblasen wird.

Aufgabentyp 2: Die Energiewende und das Speicherproblem

Weil konventionelle Energien der Erde schaden und bald aufgebraucht sind, hat die Politik die Energiewende beschlossen. Das ist der strategische Plan, komplett weg von Kohle, Öl und Atomkraft zu gehen und stattdessen nur noch klimafreundliche, erneuerbare Ressourcen zu nutzen.

Das klingt einfach, bringt aber eine riesige technische Herausforderung mit sich: die Schwankung.

Ein Kohlekraftwerk kann man einfach einschalten und es produziert Tag und Nacht gleichmäßig Strom. Erneuerbare Energien sind jedoch vom Wetter abhängig. Wenn nachts die Sonne nicht scheint, produzieren Solarmodule keinen Strom. Wenn der Wind nicht weht, stehen die Windräder still. Die Stromproduktion schwankt also extrem.

Strom hat eine besondere Eigenschaft: Er muss in genau dem Moment verbraucht werden, in dem er erzeugt wird. Wenn an einem sonnigen Mittag zu viel Strom produziert wird, geht dieser verloren, wenn wir ihn nicht aufheben. Deshalb forschen Wissenschaftler aktuell intensiv an riesigen Strom- und Wärmespeichern (wie gigantischen Batterien). Nur wenn wir die Energie vom Mittag für die Nacht speichern können, kann die Energiewende erfolgreich sein.

Durchgerechnete Beispiele

Wichtige Erkenntnisse

• Konventionelle Energien (Kohle, Öl, Gas, Kernkraft) sind endlich. Sie zerstören Landschaften, produzieren gefährlichen Müll oder heizen die Erde durch $CO_2$ auf.
• Erneuerbare Energien (Sonne, Wind, Wasser) sind unendlich verfügbar und klimafreundlich.
• Die Energiewende ist der Wechsel von konventionellen zu erneuerbaren Energien.
• Das größte Problem der erneuerbaren Energien ist die Schwankung (sie sind wetterabhängig). Daher ist die Entwicklung von Energiespeichern aktuell die wichtigste Aufgabe der Forschung.