Der Bau- und Immobiliensektor ist hinsichtlich des Energieverbrauchs von besonderer Bedeutung, da die Herstellung von Baumaterialien, deren Transport und Einbau sowie die spätere Nutzung der Gebäude einen hohen Energieaufwand erfordern. Im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung, die definitionsgemäß auch zukünftigen Generationen einen hohen Lebensstandard erlaubt, sollten wir dabei möglichst auf sogenannte „erneuerbare Energie“ zurückgreifen.
Erneuerbare Energie, oftmals auch als regenerative Energie bezeichnet, umfasst Energie aus Quellen, die nicht aufgebraucht werden oder sich im menschlichen Zeithorizont erneuern können. Der Zeithorizont umfasst dabei je nach Definition einen Zeitraum von maximal 1000 Jahren, in denen sich die Quelle durch ökologische Kreisläufe oder landwirtschaftliche Verfahren erneuern muss. Erneuerbare Energie unterscheidet sich damit von Energie aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Erdöl, die vor Jahrmillionen entstanden sind. Auch nukleare Brennstoffe, z.B. Uran, sind endlich und zählen damit nicht zu den erneuerbaren Energieträgern.
Regenerative Energien können teilweise über technische Hilfsmittel in nutzbare Energie umgewandelt werden. Wirtschaftlich relevante Formen sind u.a.:
Solarenergie
Unter Solarenergie wird in der Regel die direkt genutzte Form der Sonneneinstrahlung in Form von Solarthermie oder Photovoltaik verstanden.
Solarwärme/Solarthermie
Bei der Solarthermie wird die auf die Erdoberfläche auftreffende Solarstrahlung mittels Kollektoren in ein Wärmeträgermedium, z.B. Öle oder frostsichere Gemische aus Wasser und Propylenglycol, übertragen. Das Wärmeträgermedium wird mittels Umwälzpumpen einem Wärmetauscher zugeführt, der das Zielmedium (z.B. Brauchwasser) erhitzt.
Photovoltaik
Photovoltaik-Anlagen wandeln Lichtenergie über Solarzellen in elektrische Energie (Strom) um. Die meistens aus dem Halbleiter Silizium oder aus Kunststoffen bestehenden Zellen können auf Dächern aufgesetzt (Aufdach-Montage), in die Dachhaut integriert (Indach-Montage) oder auf Freiflächen stehend oder schwimmend installiert werden.
Windkraft
Windkraft bezeichnet die technische Nutzung des Windes als Energiequelle. Während früher die Nutzung als mechanische Energie im Vordergrund stand (z.B. Windmühlen), fokussiert sich die Anwendung heute auf die Generierung von Strom. Bei dieser wird die Bewegungsenergie des Windes über Rotoren aufgefangen, an einen Generator übertragen und von diesem in elektrische Energie umgewandelt.
Während großtechnische Anlagen in der Regel im ländlichen Bereich sowie on- und offshore betrieben werden, können Kleinwindkraftanlagen auch im urbanen Raum und auf Dächern installiert werden. Entsprechend der Ausrichtung der Rotorachse werden horizontale und vertikale Anlagen unterschieden.
Wasserkraft
Wasserkraftwerke nutzen die potenzielle oder kinetische Energie des Wassers, um Generatoren zur Stromerzeugung anzutreiben. Dabei werden verschiedene Anlagenarten unterschieden:
Laufwasserkraftwerke/Flusskraftwerke
Bei Laufwasserkraftwerken wird Flusswasser aufgestaut und durch eine Turbine geleitet, die die potenzielle Energie des Wassers in mechanische Drehbewegungen umwandelt und einen Generator antreibt. Kleinere Kraftwerke benötigen dabei eine geringe Fallhöhe, die teilweise schon durch den natürlichen Flusslauf erzielt werden kann. Leistungsstarke Anlagen hingegen erfordern eine entsprechend größere Fallhöhe, die oftmals mit einem bedeutenden Einschnitt in die Natur in Form eines Staudamms und Stausees verbunden ist.
Pumpspeicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke stellen eine Besonderheit dar, da sie überflüssigen Strom in nachfrageschwachen Zeiten zum Pumpen von Wasser in einen Stausee nutzen und aus diesem bei Bedarf wieder Strom generieren. Sie sind damit ein effektives Mittel, elektrische Energie zu speichern.
Gezeitenkraftwerke
Die auch als Meeresenergie bezeichnete Gezeitenkraft wird durch das Zusammenspiel von Mond und Sonne hervorgerufen. Sie kann mittels Meeresströmungskraftwerken oder Staudämmen in elektrischen Strom umgewandelt werden. Aufgrund ihres hohen Eingriffs in die Natur werden Letztere jedoch kaum noch realisiert.
Biomasse
Im Kontext der erneuerbaren Energien umfasst Biomasse alle organischen Stoffe pflanzlicher oder tierischer Herkunft, die als Energieträger genutzt werden. Biomasse kann als Feststoff, Flüssigkeit oder in gasförmigem Zustand vorliegen. Der überwiegende Teil der Biomasse ist pflanzlichen Ursprungs, z.B. Stroh, Holz oder Rapsöl.
Biomasse kann als Nährstoff, Rohstoff und Energieträger genutzt werden, wobei eine Kaskadennutzung zu bevorzugen ist. Zur Gewinnung von Biogas werden vorzugsweise biogene Abfälle wie Klärschlamm, Speisereste oder Mist in speziellen Anlagen vergoren. Die dabei entstehenden Gase (vorwiegend Methan) können gespeichert und nach weiteren Aufbereitungsschritten zur Gewinnung von Wärme und elektrischer Energie genutzt oder in das Gasnetz eingespeist werden.
Thermische Energie aus Boden, Luft und Wasser
Thermische Energie steht auf der Erde in nahezu unerschöpflicher Menge zur Verfügung, bspw. im Boden, in der Luft sowie in (gefrorenem und nicht gefrorenem) Wasser.
Die auch als geothermische Energie bezeichnete Erdwärme kann durch Sonden, Kollektoren oder flache Grundwasserbrunnen erschlossen und zur Heizung, Kühlung und Stromerzeugung genutzt werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erdwärme ist ihre witterungsunabhängige Verfügbarkeit.
Auch die Außenluft und das (Grund-)Wasser enthalten Wärmeenergie, die durch Wärmepumpen zur Beheizung von Gebäuden und Wasser genutzt werden kann. Der für den Betrieb der Anlagen erforderliche Strom sollte im Sinne des Umwelt- und Klimaschutzes natürlich aus erneuerbaren Quellen stammen.
