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Erneuerbare Energien

Im Zuge der Transformation hin zu einer treibhausgasneutralen Kommune spielen erneuerbare Energien eine entscheidende Rolle für die Strom- und Wärmewende. 

Es gibt verschiedene Arten regenerativer Energien:

Generell bieten erneuerbare Energien viele Vorteile

Sie sind unerschöpflich, reduzieren die Importabhängigkeit fossiler Brennstoffe und weisen geringe Gestehungskosten auf. Das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme ISE vergleicht in einer Studie für das Jahr 2021 die Stromgestehungskosten neu zu bauender Anlagen. Die spezifischen Anlagenkosten sind mit einem minimalen und einem maximalen Wert je Technologie berücksichtigt.


Schon heute lassen sich durch Sonne, Wind und Biomasse die günstigsten Strompreise erzielen. In der gleichen Studie wird zudem die Strompreisentwicklung prognostiziert. Demnach sorgt ein konsequenter Ausbau der erneuerbaren Energien für eine weitere Absenkung des zukünftigen Strompreises. Für Atomstrom gibt es keine berechneten Werte, da von einer Abschaltung der AKWs im Jahr 2022 ausgegangen wurde.


Schon gewusst?

Das Land Baden-Württemberg gibt im eigenen Klimaschutzgesetz vor, dass in allen zwölf Regionalverbänden mindestens zwei Prozent der Regionsfläche für die Nutzung von Windkraftanlagen und Photovoltaik auf Freiflächen eingeplant werden muss. Der starke Fokus auf Wind und Sonnenenergie macht besonders Sinn, da sie sich in der Stromerzeugung zeitlich hervorragend ergänzen. Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) erzeugen Strom vor allem tagsüber wenn die Sonne scheint. Windkraftanlagen erzeugen Strom bei entsprechender Windverfügbarkeit. Damit übernehmen PV-Anlagen vor allem im Frühling und im Sommer die Stromproduktion, während Windkraftanlagen im Herbst und im Winter vorrangig den Strom erzeugen, da es zu diesen Jahreszeiten windiger ist.


Solarenergie

Unsere Sonne ist ein gigantischer Fusionsreaktor und die größte Energiequelle, die uns zur Verfügung steht. Wussten Sie: Die jährliche Energiemenge, die die Sonne abstrahlt entspricht mehr als dem 10.000-fachen des Weltenergiebedarfs. Natürlich ist das nur ein theoretischer Wert, da nur ein winziger Bruchteil der gesamten Strahlungsenergie bis zur Erde gelangt. Die Physik ist in der Lage, diese verbleibende Energie zu berechnen – die sogenannte Solarkonstante. Sie beschreibt die gemittelte Strahlungsleistung pro Quadratmeter bei senkrechtem Strahleneinfall auf die Erdatmosphäre und beträgt 1,361 kW/m2. Durch die Atmosphäre und Wolken wird dieser Wert weiter abgeschwächt, was dennoch ausreichend ist, um unseren Energiebedarf zu decken. Dazu nachfolgend eine kleine Grafik zu Veranschaulichung. Hier wird der notwendige Flächenverbrauch gezeigt, um den Strombedarf der Welt zu decken. Es wird also nur eine relativ kleine Fläche in der Sahara mit entsprechender Einstrahlungsleistung in diesem Gebiet benötigt, um genügend Strom für die gesamte Welt zu produzieren.

Diese Veranschaulichung ist nicht ganz ernst zu nehmen, da mit einer solchen zentralen Versorgungslösung massive Probleme und Herausforderungen entstehen würden.

Es soll lediglich zeigen, wie vergleichsweise wenig Platz (global) notwendig ist, um den gesamten Strombedarf und letztlich auch den gesamten Energiebedarf der Welt über Solarenergie zu decken.

Der Vorteil von Solarenergie ist es, dass diese in gigantischen Solarkraftwerken, aber auch auf gewöhnlichen Gebäuden genutzt werden kann. Welche Möglichkeiten gibt es also konkret für Sie, Solarenergie nutzbar zu machen? Zum einen besteht die Möglichkeit, mittels Photovoltaik-Modulen grünen Strom herzustellen. Darüber hinaus lässt sich mit einer Solarthermie-Anlage erneuerbare Wärme erzeugen, die zur Erwärmung des Trinkwassers oder zum Heizen der Wohnung genutzt werden kann. In beiden Fällen leisten Sie einen wichtigen Beitrag für die Umwelt. Nicht nur das, durch eine Solaranlage werden Ihre Energiekosten erheblich gesenkt, da zukünftig eine anhaltende Preisexplosion für fossile Energieträger droht. Außerdem machen Sie sich unabhängiger von möglichen Energielieferengpässen.

In Leonberg hat die Solarenergie das größte Potenzial, da einerseits die Strahlungsintensität ausreichend hoch ist und andererseits die meisten Dachflächen für eine Photovoltaik- und Solarthermie-Anlage noch nicht erschlossen wurden. Sind Ihre Dachflächen für eine entsprechende Anlage geeignet? Eine erste Überprüfung des Solarpotenzials können Sie mit dem Energieatlas des Landes Baden-Württemberg durchführen.

Hier geht's lang: Dachflächen - Energieatlas
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Windenergie

Die Windkraftanlage ist eine technische Anlage, die elektrische Energie aus Wind erzeugt, doch wie genau funktioniert dieser Prozess?

Vereinfacht ausgedrückt: Trifft der Wind auf die Windkraftanlage, dann wird dem Windstrom ein Teil seiner kinetischen Energie entzogen und auf die Rotorblätter übertragen, daraus ergibt sich eine Drehbewegung. Ein Generator wandelt diese Bewegungsenergie der Rotorblätter dann in elektrische Energie um.

Der Wind ist ein bedeutender Energieträger unserer Stromproduktion. Im Jahr 2021 wurden 113 TWh Strom durch Windkraftanlagen erzeugt, was einem Anteil von 23% entspricht. Im Jahr zuvor war die Windkraft sogar der erzeugungsstärkste Energieträger und der Anteil der erneuerbaren Energien an der Nettostromproduktion lag erstmals über 50%.

   



Geothermie / Wärmepumpe

Von einer Wärmepumpe haben mittlerweile wohl die meisten Menschen gehört. Sie gilt als zukünftige Schlüsseltechnologie für eine zuverlässige, nachhaltige und wirtschaftliche Beheizung im Gebäudebereich. Doch was macht sie so besonders? Bei der Wärmepumpe handelt es sich prinzipiell um eine Elektroheizung, jedoch mit wesentlichen Unterschieden. Die Funktionsweise einer Elektroheizung ist ziemlich simpel. Als Kernelement fungiert ein Leiter, in Form eines Heizdrahtes oder einer Heizspirale. Fließt elektrischer Strom durch den Leiter, dann bildet sich ein hoher Widerstand – der sogenannte Heizwiderstand. Durch diesen erwärmt sich der Leiter, es wird also elektrischer Strom in Wärme umgewandelt und diese mittels Strahlung an den Raum abgegeben. Aus 1 kWh Strom erzeugt eine Elektroheizung 1 kWh Wärme. Eine Wärmepumpe ist ein bisschen komplexer. Die grundlegende Funktionsweise ist immer gleich und wird mit folgender Abbildung veranschaulicht.

Die Wärmepumpe enthält die Komponenten Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil. Im Verdampfer zirkuliert ein flüssiges Kältemittel, welches der Umgebung Energie in Form von Wärme entzieht. Als Folge wird das Kältemittel gasförmig, da dessen Eigenschaft es erlaubt, schon bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Im Verdichter findet mittels Strom eine Komprimierung des Kältemitteldampfes statt, was dessen Druck und Temperatur erhöht. Anschließend erfolgt im Verflüssiger die Wärmeabgabe des Dampfes an einen externen Heizkreislauf, wodurch das Kältemittel verflüssigt wird. Ein Expansionsventil entspannt schließlich das Kältemittel auf den Anfangsdruck, daraufhin stellt sich auch die Ausgangstemperatur wieder ein. Das Besondere der Wärmepumpe ist also, dass die Wärme nicht aus einem Brennstoff bezogen, sondern der Umwelt bzw. Umgebung entzogen wird und der Antrieb nur wenig elektrische Energie benötigt. Wärmepumpen erreichen je nach Art eine Jahresarbeitszahl (JAZ) zwischen 2 und 5. Diese Kennzahl ergibt sich aus dem Verhältnis von erzeugter Heizwärme zu aufgewendeter Energie (Strom) innerhalb eines Jahres. Somit sind leistungsstarke Wärmepumpen in der Lage, aus 1 kWh Strom bis zu 5 kWh Heizwärme zu erzeugen – eine deutliche Steigerung gegenüber einer reinen Elektroheizung.