In Zeiten des Klimawandels ist es wichtiger denn je, die Umwelt zu unterstützen und auf sogenannte regenerative Energien zurückzugreifen.
Sonne
Die Sonne steht als Energiequelle unbegrenzt, umweltfreundlich und kostenlos zur Verfügung. Aus dem Sonnenlicht können Strom und Wärme gewonnen werden.
Die Sonnenergie lässt sich vielfältig nutzen. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Solarthermische Anlagen eignen sich zur Erwärmung von Trinkwasser und zur Aufbereitung von heißem Wasser für die Heizungsanlage. Mit Solarthermieanlagen lassen sich auch Kälte und Prozesswärme erzeugen. Großes Potenzial liegt in der Speicherung von Solarwärme im Sommer für den Winter und in der Verteilung von heißem Wasser über Nahwärmenetze.
Wind
Die Nutzung von Windenergie mittels Windräder ist eine seit dem Altertum bekannte Möglichkeit, um Energie aus der Umwelt zu schöpfen.
Windenergieanlagen nutzen die Bewegungsenergie des Windes, die durch unterschiedliche Luftdruckverhältnisse in der Nähe der Erdoberfläche entsteht. In Deutschland dienen Windenergieanlagen ausschließlich der netzgekoppelten Erzeugung von Elektrizität.
Der volkswirtschaftliche Nutzen der Windenergie liegt in der Stärkung der ländlichen Gebiete, in einer Verringerung von Rohstoffimporten und in der Schaffung direkter und indirekter Arbeitsplätze.
Die Windenergienutzung ist weiterhin stark ausbaufähig. Zusätzlich wird derzeit die Erschließung der Windenergie auf dem offenen Meer (Offshore) vorangetrieben. Da die Windgeschwindigkeit dort höher ist und der Wind kontinuierlicher weht, versprechen solche Standorte jährlich bis zu 40 Prozent mehr Strom gegenüber einem guten Standort auf dem Festland (Onshore).
Wasser
Die Wasserkraft ist eine ausgereifte Technologie und weltweit nach der traditionellen Biomassenutzung die am meisten genutzte erneuerbare Energiequelle.
Sie steht rund um die Uhr zur Verfügung und kann auch als Energiespeicher genutzt werden. Die kinetische und potenzielle Energie einer Wasserströmung wird über ein Turbinenrad in mechanische Rotationsenergie umgewandelt, die zum Antrieb von Maschinen oder Generatoren genutzt werden kann. Heute wird mit Wasserkraft in Deutschland fast ausschließlich elektrischer Strom erzeugt.
Bei der Wasserkraft kommt es durch den direkten Betrieb zu keiner CO2-Emission. Die Energieausbeute ist in der Regel unabhängig von Wetter und Zeit. Die erzeugte Energie lässt sich gut und schnell regeln.
Biomasse
Energie aus nachwachsenden Rohstoffen wie Holz oder Stroh gewinnen – das klingt wie die Lösung vieler Probleme auf einen Schlag.
Der Gedanke, die in Biomasse gespeicherte Energie zu nutzen, ist nicht neu: Seit Menschengedenken ist das Verbrennen von Holz die älteste Form der Energiegewinnung. Heute stehen Technologien zur Verfügung, mit der Verbrennung von Biomasse Energie auch auf großer Stufenleiter zu erzeugen.
Biomasse bezeichnet alle organischen Stoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, aus denen sich Energie gewinnen lässt. Biomasse wird in fester, flüssiger und gasförmiger Form zur Strom- und Wärmeerzeugung und zur Herstellung von Biokraftstoffen genutzt.
Das Prinzip, das hinter der Biomasse steckt ist die Photosynthese: Die Fähigkeit von Pflanzen, eingestrahlte Lichtenergie der Sonne in biochemische Energie umzuwandeln. Biomasse ist somit nichts anderes als in Pflanzen gespeicherte Sonnenenergie. Freigesetzt wird diese Energie dann als Wärmeenergie, wenn Pflanzen verbrannt werden.
Bisher hat Holz als Festbrennstoff die größte Bedeutung, aber auch landwirtschaftliche Produkte (Agrarrohstoffe) und organische Reststoffe aus unterschiedlichen Bereichen spielen eine zunehmende Rolle.
Geothermie
Geothermie - auch Erdwärme genannt - ist eine nach menschlichen Maßstäben unerschöpfliche Energiequelle.
Erdwärme gehört zu den Energiequellen, deren Einsatz den Ausstoß von Treibhausgasen deutlich reduzieren kann. Im Gegensatz zu den anderen regenerativen Energien steht sie fast überall und jederzeit zur Verfügung – unabhängig vom Klima und von der Jahres- und Tageszeit.
Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Wenn man von der Erdoberfläche in die Tiefe vordringt, findet man auf den ersten 100 m Tiefe eine nahezu konstante Temperatur von etwa 10°C vor. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen im Wärmemarkt (Wärmepumpenheizung), als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in einer Kraft-Wärme-Kopplung.
Hierbei wird zwischen der Nutzung der oberflächennahen Geothermie zur direkten Nutzung, etwa zum Heizen und Kühlen, meist als Wärmepumpenheizung, und der tiefen Geothermie zur direkten Nutzung im Wärmemarkt oder auch indirekt zur Stromerzeugung unterschieden.