Die Nachfrage nach umweltfreundlichem Ökostrom steigt. Grüne Energie und erneuerbare Energiequellen sind dabei ein enorm komplexer Themenbereich. Allein für die Erzeugung von Ökostrom gibt es inzwischen zahlreiche Methoden. Darüber hinaus ist es für eine erfolgreiche Energiewende erforderlich, Ökostrom vielseitig und flexibel zu nutzen und auch Möglichkeiten zu schaffen, so dass der Ökostrom effektiv gespeichert wird.
Wie wird Ökostrom erzeugt?
Ökostrom stammt aus erneuerbaren Energiequellen. Vor allem Sonne, Wind, Wasser, Erdwärme und Biomasse zählen dazu. Sie werden inzwischen auch zur Produktion von Elektrizität eingesetzt. Dafür gibt es jeweils unterschiedliche Lösungen.
Bei der Photovoltaik kommen Solarzellen zum Einsatz. Sie sind in der Lage, aus Sonnenlicht und der darin enthaltenen Energie Elektrizität zu erzeugen. Das gelingt, indem Elektronen in den Solarzellen durch die Sonnenenergie in Bewegung geraten, was eine Spannung im Modul erzeugt.
Windkraftanlagen arbeiten ihrerseits mit Bewegungsenergie. Der Wind treibt die Rotoren an, und diese Energie wird direkt an einen Generator übertragen. Mithilfe der Bewegungsenergie entsteht dann im Generator Elektrizität. Dasselbe Prinzip in kleinem Maßstab gibt es auch bei einem Dynamo am Fahrrad. Ist aber Windkraft eine Energiequelle mit Zukunft – hier nachlesen.
Darüber hinaus gibt es noch weitere Möglichkeiten, aus erneuerbaren Energiequellen Ökostrom zu erzeugen. Geothermische Kraftwerke beispielsweise nutzen heißes Thermalwasser, um Wasserdampf zu gewinnen. Der Wasserdampf treibt eine Turbine an, die dann über einen Generator ebenfalls Strom erzeugt.
Ökostrom entsteht aber auch indirekt aus erneuerbaren Energiequellen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Biomasse. Über ihre Vergärung lassen sich Methan und andere Biogase gewinnen. Diese sind dann unter anderem für den Einsatz in klassischen Gaskraftwerken geeignet. Auf diese Weise entsteht ebenfalls Ökostrom.
Welche Auswirkung hat Ökostrom auf die Infrastruktur des Stromnetzes?
Der Ausbau der erneuerbaren Energien verändert auch das Stromnetz. Am Beispiel des deutschen Stromnetzes zeigen sich die Herausforderungen in diesem Punkt. Es war lange Zeit so, dass die Kraftwerke möglichst an Orten platziert wurden, wo eine hohe Nachfrage nach Strom bestand. So stehen viele Großkraftwerke im Süden und Westen der Republik. Dort hat sich historisch und geografisch bedingt auch die Industrie konzentriert.
Ein Beispiel dafür ist das Ruhrgebiet. Hier gab es große Erz- und Kohlevorkommen. Somit war es logisch, dass die metallverarbeitende Industrie in dieser Region entstand. Diese benötigte Energie. Die Stromversorgung wurde dann mit regionaler Kohle gedeckt. Ebenfalls als logische Konsequenz entstanden so große Kohlekraftwerke in dieser Region.
Die Standortwahl von Anlagen für die Erzeugung von Ökostrom orientiert sich jedoch an ganz anderen Faktoren. In erster Linie ist dafür entscheidend, an welchem Ort sich der Ertrag maximieren lässt. Das betrifft grundsätzlich alle Formen der erneuerbaren Energiequellen in der einen oder anderen Form. Besonders offensichtlich ist dies bei der Windenergie. Diese Anlagen werden dort gebaut, wo konstant starke Winde vorhanden sind. Aus diesem Grund entstehen viele Windkraftanlagen Offshore, also im Meer. Dort, vor der Küste, ist Wind konstant und mit entsprechender Stärke vorhanden. Gleiches gilt für Geothermiekraftwerke. Diese können nur dort gebaut werden, wo ausreichend heißes Thermalwasser vorhanden ist.
Herausforderungen den Strom zum Verbaucher zu transportieren
Daraus entsteht natürlich die Herausforderung, den grünen Strom zu den Verbrauchern zu bringen. Diese sind nun oftmals Hunderte von Kilometern vom Punkt der Erzeugung entfernt. Aus diesem Grund entstehen neben den Windparks im Meer auch Umspannplattformen. (Dazu bitte folgenden Artikel lesen, leicht kritisch, aber wichtig zu wissen) Hier wird die Elektrizität auf die Spannung des Hochspannungsnetzes transformiert. Dann erfolgt der Transport mit einer Spannung von 110 oder 220 kV. Das reduziert den Übertragungsverlust zum Festland und auch über längere Strecken.
Ein zweiter Punkt ist der Ausbau des Stromnetzes an Land. In Deutschland sind mehrere Trassen erforderlich, die in Nord-Süd-Richtung verlaufen. Sie transportieren den Ökostrom, der im Überfluss im Norden des Landes zur Verfügung steht, in die Regionen in der Mitte und im Süden. Dort wird durch die Abschaltung von Kohle- und Atomkraftwerken zukünftig mehr Strom benötigt.
Update Verweis intern: Mit unserem neuen Artikel über LNG und die Herausforderungen wird klar, dass das Stichwort Infrastruktur immer häufiger auftritt, so gibt es auch bei LNG immer wieder Herausforderungen, aber auch Lösungen.
Einsatz- und Speichermöglichkeiten von Ökostrom
In erster Linie gibt es keinen Unterschied zwischen konventionellem Strom und Ökostrom, was die Einsatzmöglichkeiten betrifft. Beide gelangen über das exakt selbe Netzwerk zu Dir. Das Stromnetz ist einheitlich aufgebaut. Alle Kraftwerke, unabhängig von der Leistung und der Energiequelle, speisen über Wechselrichter oder Transformatoren die erzeugte Elektrizität ins öffentliche Stromnetz ein.
Da sich Strom nicht ohne weiteres speichern lässt, sind besondere Lösungen für den Ökostrom erforderlich. Einige Quellen der erneuerbaren Energie sind an bestimmte Tages- oder Jahreszeiten geknüpft. Hier ist vor allem die Sonne zu nennen. Nachts gibt es gar keinen Ertrag, und auch im Winter sinkt die Produktivität deutlich. Tagsüber und im Sommer steht hingegen mehr aus genug Ökostrom aus PV-Anlagen zur Verfügung.
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Ähnlich sieht die Situation bei der Windenergie aus. In Phasen von starkem Wind erzeugen die Anlagen nahezu das Maximum der eigenen Nennleistungen. Dann gibt es Tage, an denen die Produktion fast bei null liegt. Selbst Wasserkraft ist von Schwankungen betroffen. Auch hier sinkt die Produktion während des Winterhalbjahres. Sinkende Wasserstände sind dafür verantwortlich. Im Frühjahr steigt dann die Produktion wieder an.
Jedoch benötigt eine sichere Stromversorgung zu jeder Zeit eine konstante Einspeisung. Das betrifft auch die Phasen während der Nacht und besonders im Winter. Aus diesem Grund gibt es bei Ökostrom die Herausforderung, ihn zu speichern. Dadurch ist es möglich, die Phasen abzudecken, in denen die Kraftwerke selbst keine erneuerbare Energie liefern.
Speicherung von Ökostrom
Hier gibt es verschiedene Ansätze. Für Dich lokal gibt es ebenfalls Lösungen. Hast Du zum Beispiel eine Photovoltaikanlage auf dem Dach, dann bietet sich ein Batteriespeicher an. Er stellt Dir dann auch während der Nacht Deinen eigenen Ökostrom zur Verfügung. Auch ein Warmwasserspeicher in der Zentralheizung ist eine Form des Energiespeichers. Kombinierst Du zum Beispiel Deine Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe, dann speichert diese den Ökostrom in Form von Wärmeenergie im Wasserspeicher. So steht Dir die Energie auch in der Nacht oder am nächsten Tag, wenn keine Sonne scheint, zur Verfügung.
Auf größerer Ebene kommen auch andere Lösungen zum Einsatz. Dazu zählen Pumpwasserkraftwerke. Sie lassen sich mit überschüssigem Ökostrom betreiben. Das verhindert, dass die Ökostromanlagen heruntergeregelt werden müssen, wenn zu viel grüner Strom im Netz vorhanden ist. In einem Pumpwasserkraftwerk lässt sich die Energie theoretisch beliebig lange speichern. Es können Stunden, Tage oder auch Wochen vergehen, bis das Wasser wieder abgelassen wird. Dabei erzeugt es in der Turbine wieder Strom. So ist der Ökostrom für eine längere Zeit gespeichert.
Eine weitere Option, überschüssigen Ökostrom zu nutzen, ist das Power-to-Gas-Verfahren. Hier wird über die Elektrolyse aus Strom grüner Wasserstoff erzeugt. Wasserstoff steht dann vielseitig zur Verfügung, zum Beispiel auch als Treibstoff für Züge oder Busse. So gelingt auch die Energietransformation von grünem Strom.
Fazit Ökostrom erzeugen und auch speichern
Ökostrom stammt aus einer Reihe von erneuerbaren Energiequellen. Dazu zählen Wind- und Solarenergie oder auch Wasserkraft und Biomasse. Durch moderne Technik und innovative Lösungen wie Power-to-Gas oder Pumpspeicherkraftwerke lässt sich Ökostrom vielseitig einsetzen und sogar speichern. Wie aber sieht es mit der Erzeugung von Biogas als Privatperson im „kleinen“ Rahmen aus?
