Alternative Energien – ein Ausblick auf die Energien der Zukunft

Die Energiewende ist gefühlt gerade erst im Gange, schon findet wieder ein Umbruch statt. Auf einmal ist Atomenergie doch nicht „so schlecht“, Holzpellets hingegen verlieren wegen ihres Feinstaubausstoßes an Beliebtheit und Gasreserven, die ihren Einsatz als wichtige Brückentechnologie bekommen sollten, schwinden. Gleichzeitig nimmt der Energiebedarf der Verbraucher stetig zu. Das wirft Fragen auf: Wer kann die Versorgungssicherheit auf Dauer gewährleisten? Was sind die Energien der Zukunft? Und welche Techniken und Herausforderungen warten?

Grund genug, einen Blick auf die kommenden Jahre zu werfen und die potenziellen Energien der Zukunft zu betrachten. Was wird die Energieversorgung bringen? Das und mehr erfahren Sie in diesem Beitrag.

Ein Bedürfnis, viele Technologien – diese Energien der Zukunft sind denkbar

Fest steht: Der Mensch braucht Energie. Ob nun in Form von Strom oder von Wärme, ohne thermische und elektrische Energie geht es nicht. Mit zunehmendem technischem Fortschritt wächst vor allem der Bedarf an Strom. Elektroautos und -fahrräder, mobile Endgeräte, Haushaltsgeräte und vieles mehr sind Dinge, die in Summe Unmengen an Energie verbrauchen. Und diesen enormen Bedarf müssen die Energien der Zukunft decken.

Welche Möglichkeiten es hier bereits gibt, wo Potenziale und Herausforderungen schlummern und welche Energien der Zukunft was versprechen, zeigt die folgende Zusammenfassung.

(Synthetischer) Wasserstoff – eine der wichtigsten Energien der Zukunft

Wasserstoff gehört ohne Frage zu den wichtigsten Energien der Zukunft. Die Gründe dafür sind vielfältig. Der größte Vorteil liegt wohl darin, dass Wasserstoff treibhausgasneutral ist, solange er aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Darüber hinaus kann Wasserstoff die perfekte Ergänzung zu Energie aus Solar- und Windkraftanlagen sein, eignet er sich doch besonders gut als Speicher für überschüssige erneuerbare Energie. Gespeichert in Wasserstoff als Energieträger, lässt sich Strom aus erneuerbaren Energien auf diese Weise sowohl zeitversetzt als auch transportabel nutzbar machen.

Aber: Wasserstoff ist in der Natur nicht in reiner Form verfügbar, sondern muss erst hergestellt werden. Das wiederum lässt sich relativ unkompliziert mit der Power-to-Gas-Methode umsetzen. Denn beim chemischen Prozess dieser Methode entsteht durch Wasserelektrolyse und unter Zuhilfenahme von erneuerbarem Strom Wasserstoff als ein synthetisches Brenngas. Damit erweist sich Wasserstoff als Treiber der Power-to-Gas-Methode bzw. der Power-to-H2-Methode und damit als eine der wichtigsten Energien der Zukunft.

Übrigens: Auch BHKW, die ebenfalls zu den vielversprechenden Energien der Zukunft gehören, können auf Basis von Wasserstoff laufen. Mehr dazu erfahren Sie im Verlauf dieses Beitrags.

Synthetisch hergestelltes, fossilfreies Kerosin

Kerosin gehört heute zu den maßgeblichen Treibern des Klimawandels. Trotzdem ist es vor allem im Flugverkehr und in der Schifffahrt (noch) unverzichtbar. Geht es jedoch um die Energien der Zukunft, so gibt es auch in Sachen Kerosin gute Neuigkeiten. Denn Forschern der ETH Zürich ist es 2019 gelungen, Kerosin ganz ohne fossile Bestandteile aus Sonnenlicht und Luft synthetisch herzustellen.

Hierfür werden CO2 und Wasser direkt aus der Umgebungsluft entnommen und mit Hilfe von Solarenergie aufgespalten. Dabei entsteht eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das sogenannte Syngas. Dieses lässt sich in einem zweiten Schritt zu Kerosin, Methanol oder anderen Kohlenwasserstoffen verarbeiten und direkt in der bestehenden globalen Transportinfrastruktur verwenden. Bei ihrer Verbrennung wird dabei nur so viel CO2 freigesetzt, wie der Luft vorher entnommen wurde. Für Flug- und Schiffverkehr wäre das ein entscheidender Schritt in Richtung mehr Nachhaltigkeit.

Hocheffiziente Solaranlagen – die etablierte alternative Energiequelle

Sonnenkraft gehört seit jeher zu den Energien der Zukunft. Mit den Jahren hat sich die Technik von Solar- und Photovoltaikanlagen stetig weiterentwickelt. So gibt es heute hocheffiziente Solaranlagen auf dem Markt, die einen Großteil des Energiebedarfs der Verbraucher decken können. Dank des technologischen Fortschritts sind sie in der Lage, auch bei Schatten, schlechtem Wetter und anderen sonnenarmen Zeiten eine bestmögliche Stromausbeute zu garantieren. Auf Langlebigkeit hin konzipiert, sorgen sie für viel Effizienz und können auch auf kleinem Raum hohe Erträge einbringen.

Großes Potenzial als eine der wichtigsten Energien der Zukunft haben hocheffiziente Solaranlagen übrigens auf ungenutzten Flächen wie Wohn- und Geschäftsgebäuden oder Überdachungen von Parkhäusern und -plätzen. Und der Fortschritt geht weiter. So befinden sich bereits Solarziegel für Dächer und Solarmodule als Straßenbelag in Entwicklungs- und Testphasen.

Windkraftanlagen – ein weiteres „Ur-Modell“ der Energien der Zukunft

Ein weiteres „Ur-Modell“ der Energien der Zukunft ist die Energiegewinnung aus Windkraftanlagen. Ihr Potenzial, Strom zu erzeugen ist immens. Woran es (noch) scheitert, ist die Speicherung dieser enormen Energiemengen. Hinzu kommen Kritikpunkte bezüglich ihres Eingriffs in die Natur, wirken sich Windräder teilweise doch auf die Flugrouten von Vögeln aus und minimieren so die Wildtierbestände.

Ein weiterer Nachteil sind die extremen Luftgeschwindigkeiten, die die Rotorblätter in bis zu 200 Metern Höhe fordern. Zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt des Rotordurchmessers können die Geschwindigkeiten um bis zu 20 Prozent voneinander abweichen. Die Folge: Effizienzverluste, Materialermüdung, hoher Verschleiß. Aber auch hier sind Forschung und Entwicklung nicht untätig. So sind bereits vertikale und flügellose Windräder sowie fliegende Windkraftanlagen und Rotoranlagen der Megawatt-Klasse in Planung. Sie bergen großes Potenzial, ebenfalls die Energien der Zukunft voranzutreiben.

Kernfusion – nicht zu verwechseln mit Kernkraft

Eins vorweg: Kernfusion hat nichts mit Kernkraft zu tun. Denn anders als Kernkraft, die Energie durch die Spaltung von Atomkernen erzeugt, setzt die Kernfusion auf eine Energiegewinnung durch das Zusammenführen von kleinen zu größeren Atomkernen. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem keine radioaktiven Abfälle entstehen.

Der große Vorteil der Kernfusion, die diese auch im Zusammenhang mit den Energien der Zukunft interessant macht, liegt in ihrem großen Potenzial, enorme Energiemengen CO2-neutral herzustellen. Der Nachteil: Die Technologie dieser Art der Energieherstellung ist bisher nicht ausgereift und wird noch einige Jahrzehnte der Entwicklung benötigen.

Biogasanlagen und hocheffiziente BHKW – bei den Energien der Zukunft zwingend zu nennen

Zwingend im Zusammenhang mit den Energien der Zukunft zu nennen, sind Biogasanlagen und BHKW. Denn beide überzeugen nicht nur mit Nachhaltigkeit, Umweltfreundlichkeit und Versorgungssicherheit, sondern haben sich in der Vergangenheit bereits als optimale Ergänzung zur Energiegewinnung aus Sonnen- und Windkraft erwiesen. Doch was macht sie so überzeugend?

Der große Vorteil einer Biogasanlage liegt in ihrer Flexibilität. Das beginnt bereits bei der Wahl der Ausgangssubstrate. Ob Gülle, Klärschlamm oder Grünschnitt, Energiepflanzen, Speisereste oder Deponiegase – Biogasanlagen sind sehr vielfältig, wenn es darum geht, woraus sie Energie erzeugen. Zudem sind sie extrem verfügbar, können Energie speichern und bedarfsgerecht bereitstellen
Die Umwandlung des erzeugten Biogases in Strom oder Wärme erfolgt dabei höchsteffizient in einem BHKW. Ein weiterer Vorteil dieses erneuerbaren Gases liegt in der Flexibilität.
Dank Flexibilisierung lassen sich hocheffiziente Anlagen perfekt an das schwankende Angebot von Windkraft- und Solarenergie anpassen – ein entscheidendes Argument in Sachen Energien der Zukunft.