Erneuerbare Energien

Unter erneuerbaren oder regenerativen Energien versteht man Energiequellen, die im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern Kohle, Öl und Gas praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen oder sich kurzfristig von selbst erneuern. Dazu zählen die Solar- und Windenergie, die Erdwärme, die Wasserkraft und die Bioenergie.

Warum sind sie so wichtig? Bei der Erzeugung von Energie aus fossilen Energieträgern entstehen Treibhausgase wie CO2, die unserem Klima beträchtlich schaden. Deshalb muss die Energieversorgung schnellstmöglich ganz auf die Erneuerbaren umgestellt werden, um Energie weitgehend klimaneutral produzieren zu können.

Auf dieser Seite erfährst du: Die Energiewende mit erneuerbaren Energien basiert auf dem Ausbau der Sonnen-, Wind- und Bioenergie sowie der Wasserkraft und Geothermie. Ihre Nutzung im Strom- und Wärmesektor sowie im Verkehr hilft, die Entstehung von Treibhausgasen zu vermeiden. Im Jahr 2000 in Kraft getreten, hat das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in den zurückliegenden zwei Jahrzehnten entscheidend zum Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland beigetragen. Auch Frankfurt am Main setzt auf erneuerbare Energien und hat sich zum Ziel gesetzt, bis spätestens 2035 klimaneutral zu sein.

Daneben findest du hinter den nachfolgenden Kacheln weitere spannende Infos rund um das Thema Erneuerbare Energien.

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Welche Arten von Energien gibt es?

Die Energiewende unter Nutzung der erneuerbaren Energien fußt auf fünf Säulen: der Erdwärme, den Energien aus Biomasse, der Wasserkraft sowie der Wind- und Sonnenenergie.

Worin unterscheiden sie sich? Kurz zusammengefasst: Erdwärme ist eine emissionsfreie Energiequelle, während die Bioenergie das Multitalent in der Strom-, Wärme- und Kraftstofferzeugung ist. Wasserkraft hat den Vorteil, dass sie sich auch speichern lässt. Mit Blick auf die Energiewende sind die Wind- und Sonnenenergie am wichtigsten, weil sie den größten Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen leisten können.

Eine Infografik zur Darstellung der 5 Arten von erneuerbaren Energien.

Erdwärme

Erdwärme, auch Geothermie genannt, kommt aus dem Inneren der Erde, in dem riesige Mengen Wärme gespeichert sind.

Bei der Erdwärme unterscheidet man in Deutschland zwischen der oberflächennahen Geothermie aus Tiefen bis 400 m und der Tiefengeothermie, bei der die Wärme aus bis zu mehreren Tausend Metern Tiefe gewonnen wird. Je tiefer gebohrt wird, desto wärmer wird es. Laut dem Bundesverband Geothermie (GtV) nimmt die Temperatur in Mitteleuropa um circa 3 °C pro 100 m Tiefe zu.

Spannend für Gebäudeeigentümer: Mit einer Wärmepumpe kann man die alte Ölheizung ersetzen und so nachhaltiger für Wärme sorgen.

Bionergie

Bioenergie, die Energiegewinnung aus Biomasse, ist ein wahres Multitalent unter den regenerativen Energien. Denn Biomasse kann nicht nur zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden, sondern auch zur Herstellung von Biokraftstoffen.

Auf dem Bild sieht man das Biomasse Kraftwerk in Fechenheim.
Das Biomassekraftwerk in Frankfurt-Fechenheim.

Wusstest du das? Mit Abstand wichtigster Bioenergieträger ist Holz. Als Rohstoff werden Holz aus dem Wald, Gebrauchtholz, Material aus der Landschaftspflege sowie Industrierestholz genutzt. Neben der Forstwirtschaft liefert die Landwirtschaft in bedeutendem Umfang Biomasse für die energetische Nutzung: Raps zur Produktion von Biodiesel, Mais, Gras und andere Pflanzen zur Erzeugung von Biogas sowie stärke- und zuckerhaltige Pflanzen wie Getreide und Zuckerrüben zur Bioethanolherstellung.

Neben Biomasse aus der Land- und Forstwirtschaft werden Reststoffe und Abfälle biogenen Ursprungs energetisch genutzt, darunter Bioabfälle aus der Biotonne, Gülle und Festmist sowie Getreidestroh. Solche biogenen Rest- und Abfallstoffe sollen in Zukunft verstärkt energetisch genutzt werden. Denn mit ihnen lassen sich etwaige Nutzungskonflikte zwischen der stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse vermeiden oder reduzieren.

Wasserkraft

Man sieht die Staustufe in Griesheim.
Die Staustufe in Frankfurt-Griesheim

Wasserkraft wird dezentral erzeugt und hat einen wichtigen Stellenwert für eine stabile regionale Stromversorgung. Denn im Gegensatz zur Sonnen- und Windenergie kann sie kontinuierlich gewonnen werden. In nachfrageschwachen Zeiten oder wenn es Überschüsse an Energie aus Windkraftanlagen gibt, lässt sich die elektrische Energie in Pumpspeicherwerken speichern.

Windenergie

Wind bewegt, und das kannst du bei dem Energieträger Wind gerne wörtlich nehmen. Denn Windenergie spielt eine zentrale Rolle beim Umstieg auf eine nachhaltige umwelt- und klimaschonende Stromversorgung.

Windenergie wird von den Menschen schon seit Jahrhunderten genutzt. Diente sie früher dazu, um Getreide zu malen und Pumpen für die Entwässerung anzutreiben, wird sie heute zur klimafreundlichen Energieerzeugung genutzt.

Zwei Windräder auf einem gelben Rapsfeld mit blauem Himmel.
Windkraftanlagen in der Wetterau, nördlich von Frankfurt

Ganz schön beeindruckend: Nach Angaben des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) wurden 2021 117,7 Terawattstunden durch Windenergie erzeugt. Zum Vergleich: Mit einer Terawattstunden können eine Viertelmillion Haushalte mit Strom versorgt werden. Damit betrug 2021 der Anteil der Windenergieanlagen am deutschen Bruttostromverbrauch 20,3 %.

Eine sehr große energiewirtschaftliche Bedeutung kommt in Zukunft der Offshore-Windenergie zu, also der Erzeugung von Windkraft im Küstenvorfeld der Meere. Gemäß der Novelle des Windenergie-auf-See-Gesetzes vom 10. Dezember 2020 soll die Offshore-Windenergie bis 2030 von 0,015 auf 0,020 Terawatt Leistung ausgebaut werden. Bis 2040 soll eine installierte Leistung von 0,040 Terawatt erreicht werden.

Solarenergie

Die Sonne ist eine riesige, unerschöpfliche Energiequelle. Die Solarenergie – oder auch Sonnenenergie – hat heutzutage eine überragende Bedeutung im Energiemix und nimmt unter allen Energieträgern einen immer größeren Stellenwert ein.

Solaranlage auf dem Dach der Textorschule. Im Hintergrund die Frankfurter Sykline.
Photovoltaikanlage auf der Textorschule in Frankfurt

Photovoltaikanlagen sind ein Motor des Ausbaus der erneuerbaren Energien im Stromsektor. Mit ihnen wird Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Nach Zahlen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) stellten Ende 2019 mehr als 1,6 Millionen Photovoltaikanlagen mit rund 47,5 Gigawatt Leistung den zweitgrößten Anteil der Stromerzeugungssysteme bei den erneuerbaren Energien.

Das könntest du wissen: Ein zweites wichtiges Einsatzgebiet der Solarenergie ist die Erzeugung von Wärme mithilfe von Solarthermieanlagen. Sonnenkollektoren setzen bei ihnen die Sonnenstrahlung in Wärme um, um Wasser für den täglichen Bedarf zu erwärmen oder heißes Wasser für die Heizungsanlage aufzubereiten.

Im Frankfurter Stadtteil Riedberg hat sich die Klimaschutz-Initiative Riedberg eine klimaneutrale Energieversorgung bis 2030 zum Ziel gesetzt. Mehr Solarenergie soll dort für weniger CO2 sorgen. Die Turnerschaft Heddernheim setzt ebenfalls auf Solarenergie. Mit ihrer Photovoltaik-Pachtanlage auf der Sporthalle spart die Turnerschaft pro Jahr 5 Tonnen CO2 ein.

Für Interessenten für Solarenergie gibt es diverse Anlaufstellen in Hessen. Die Sonneninitiative informiert beispielsweise über die Planung, den Bau und Betrieb von Bürgersolaranlagen.

Du willst sehen, ob dein Dach Potenzial hat? Mit dem Solarkataster Hessen kannst du das ganz einfach selbst prüfen. Probiere es aus!

3 Sektoren: Strom, Wärme und Verkehr

Eine Infografik zum Anteil der Energie auf die drei Bereiche Strom, Wärme und Verkehr.

Im Jahr 2021 trugen die erneuerbaren Energien nach Zahlen des Umweltbundesamts 19,7 % zum deutschen Energieverbrauch bei. Sie werden dabei im Strom- und Wärmesektor sowie im Verkehr genutzt. In allen drei Sektoren haben sich die erneuerbaren Energien in den zurückliegenden Jahren positiv entwickelt.

Im Wesentlichen: Die stärkste Entwicklung gab es für die erneuerbaren Energien im Stromsektor. Ihr Anteil am Bruttostromverbrauch hat sich in den letzten zehn Jahren laut Umweltbundesamt mehr als verdoppelt und lag 2021 bei 41,1 %. Die Sektoren Wärme und Verkehr mit Anteilen von 16,5 % bzw. 6,8 % wuchsen im gleichen Zeitraum langsamer.

Sehen wir es uns genauer an: Insgesamt betrug im Jahr 2021 die aus erneuerbaren Energiequellen gewonnene Energiemenge 467 Terawattstunden. Davon entfiel etwa die Hälfte auf die Stromproduktion, 43 % trug der Wärmesektor bei und 7 % entfielen auf biogene Kraftstoffe.

Strom aus erneuerbaren Energien

Eine Infografik zur Darstellung des Bruttostromerzeugnisses in Deutschland

Die erneuerbaren Energien haben einen ständig wachsenden Anteil an der Bruttostromerzeugung in Deutschland. 2021 hatten sie schon einen Anteil von 41,1 % am deutschen Stromverbrauch. Dabei tragen alle fünf Arten der erneuerbaren Energien mit unterschiedlicher Gewichtung zur Stromgewinnung bei.

Fast gleichauf folgend mit einigem Abstand die Photovoltaik und die Energie aus Biomasse. 2021 haben die Photovoltaikanlagen in Deutschland 49 Terawattstunden Strom erzeugt. Gegenüber 2016 ist dies ein Zuwachs von 33 %. Aus Biomasse wurden im Vergleichsjahr 2021 rund 50,7 Terawattstunden Strom produziert. Das sind in etwa so viel wie vor fünf Jahren.

Und wie sieht es bei den anderen aus? Die Stromerzeugung aus Wasserkraft liegt in Abhängigkeit von der Witterung seit vielen Jahren relativ konstant bei maximal etwa 19,1 Terawattstunden. Den mit Abstand geringsten Anteil an der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien hat die Geothermie. 2021 wurden lediglich 0,2 Terawattstunden Strom aus Erdwärme gewonnen.

Wärme aus erneuerbaren Energien

Mehr als die Hälfte der Energie in Deutschland wird für die Wärme- und Kälteerzeugung aufgewendet. Mit Blick auf die Energiewende kommt der Erzeugung von Wärme aus erneuerbaren Energien daher eine besondere Bedeutung zu.

Der größte Anteil: Im Wärmesektor dominiert die Biomasse als Wärmelieferant. Mit gut drei Vierteln liefern feste, flüssige oder gasförmige Biomassen den größten Anteil an erneuerbarer Wärme. Neben der Biomasse wird Wärme aus regenerativen Energien auch in Solarthermieanlagen sowie in Geothermie- und Umweltwärmeanlagen (z. B. Wärmepumpen) produziert. Zusammen haben Solarthermie und Geothermie einen Anteil von gut 14 % an der gesamten erneuerbaren Wärme.

Infografik zum Wärmeverbrauch aus erneuerbaren Energien

Erneuerbare Energien im Verkehrssektor

Im Verkehrssektor helfen Biokraftstoffe wie Biodiesel, Bioethanol, Biogas und Pflanzenöl, den Ausstoß von Treibhausgasen im Straßenverkehr zu vermindern. Biodiesel hat einen Anteil von rund zwei Dritteln, gefolgt von Bioethanol. Neben ihrem Einsatz in Verbrennungsmotoren kommt den Biokraftstoffen eine wachsende Bedeutung für den Antrieb von Elektroautos zu.

Dies alles darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Verkehrssektor der Bereich ist, in dem erneuerbare Energiequellen den geringsten energetischen Anteil haben. Einschließlich des Stromverbrauchs aus erneuerbaren Energien im Schienen- und Straßenverkehr betrug ihr Anteil nach Aussage des Umweltbundesamtes im Jahr 2021 lediglich 6,8 %.

Infografik zum Verbrauch erneuerbarer Energien im Verkehrssektor

Vermeidung von Treibhausgasen durch erneuerbare Energieträger

Die vermehrte Nutzung erneuerbarer Energien führt dazu, dass fossile Energieträger mehr und mehr verdrängt werden und es damit zu immer weniger Emissionen des klimaschädlichen Treibhausgases CO2 kommt. Nach Aussage des Umweltbundesamtes haben erneuerbare Energien im Jahr 2021 Treibhausgas⁠-Emissionen von rund 221 Millionen Tonnen CO₂-Äquivalenten vermieden.

Das ist wichtig: Berechnungen des Umweltbundesamtes belegen, dass die Stromerzeugung durch erneuerbare Quellen am meisten dazu beiträgt, klimaschädliche Emissionen zu vermeiden. Ihr Anteil macht etwa drei Viertel der Gesamtmenge aus, gefolgt von der Wärmeerzeugung mit etwa 20 % und Biokraftstoffen mit circa 5 %.

Infografik zu vermiedenen Treibhausgasemissionen in den drei Bereichen Verkehr, Wärme und Strom.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

In Deutschland ist das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) seit über zwei Jahrzehnten eine entscheidende Basis für den erfolgreichen Ausbau der erneuerbaren Energien im Stromsektor und hat durch die Einführung der Einspeisevergütung den Erfolg der erneuerbaren Energien erst möglich gemacht. Mittlerweile benötigt man diese Umlagen nicht mehr und so beschloss die Bundesregierung deren Wegfall ab dem 01.07.2022. Heute schon kann Strom aus regenerativen Energien an vielen Tagen über die Hälfte des deutschen Stromverbrauchs decken. Das EEG in Deutschland diente auch vielen anderen Ländern als Vorlage.

Und was bewirkt das Gesetz? Im Jahr 2000 in Kraft getreten, hat das EEG seitdem entscheidend zum Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland beigetragen. Seitdem fanden viele weitere Novellierungen statt. Seit Anfang Januar 2021 gilt das novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2021). Seine wichtigsten Inhalte gliedern sich in sechs Komplexe:

  1. Auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität
  2. Umsetzung des „Klimaschutzprogramms 2030“
  3. Weitere Dämpfung der Kostenentwicklung
  4. Erhalt der Akzeptanz für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien
  5. Stärkung der Netz- und Marktintegration
  6. Einstieg in die „Post-Förderung-Ära“

Frankfurt setzt auf erneuerbare Energien

Wichtiger Teil des Klimaschutzplans in Frankfurt ist die Umstellung auf erneuerbare Energien. Da viele der erneuerbaren Energien große Flächen in Anspruch nehmen (z.B. Biomassenerzeugung oder Freiflächen Photovoltaik) steht Frankfurt hier vor besonderen Herausforderungen und muss hier die Potenziale nutzen, die zur Verfügung stehen.

Mit das größte Potenzial bietet in Frankfurt die Abwärme, die bei industriellen und gewerblichen Produktionsprozessen entsteht. Das Nutzen der Abwärme als Wärmequelle ersetzt dadurch eine Wärmegewinnung aus anderen Energieträgern und spart somit CO2 ein. Eine Übersicht bietet hier das Abwärmekataster des Energiereferates.

Schon gewusst? Im Moment gibt Frankfurt jährlich knapp zwei Milliarden Euro für die Energieversorgung aus. Doch allein die Umstellung wird nicht ausreichen. Der Energieverbrauch muss zusätzlich halbiert werden, um die Klimaschutzziele bis 2050 zu erreichen. Weitere Infos gibt es auf frankfurt.de.

Doch wie ist denn der Status Quo in Frankfurt? Im Jahr 2017 wurden in Frankfurt 0,82 Terawattstunden aus erneuerbarer Energie erzeugt, was einen Anteil von 4,6% am gesamten Energieverbrauch im stationären Bereich (ohne Verkehr) ausmacht.

Bei der Erzeugung von erneuerbarem Strom entsteht der größte Anteil das Müllheizkraftwerk (38%) und das Biomasseheizkraftwerk in Fechenheim (27%). Daneben stammt der Strom aus PV-Anlagen (9%), Wasserkraft (8%) und Biomethan (7%).

Bei der in Frankfurt erzeugten erneuerbaren Wärme stellt den größten Beitrag die Fernwärmeerzeugung mittels Abfall im Müllheizkraftwerk (45%) und die Wärme aus der Klärschlammverbrennung in den Anlagen von SEVA und Infraserv (42%).

Weitere Infos hierzu findest du im PDF zur kommunalen Energie- und Treibhausgasbilanzierung in Frankfurt (ab Seite 29).

Fazit

Aufgrund des Klimawandels und der Endlichkeit fossiler Brennstoffe ist der Umstieg auf die Wind-, Solar- und Bioenergie, Wasserkraft und Geothermie alternativlos. Bereits heute tragen die erneuerbaren Energien mit einem bedeutenden Anteil zur Strom- und Wärmeversorgung in Deutschland bei. Um die ehrgeizigen Ziele der EU zum Ausbau der erneuerbaren Ziele zu erreichen, muss ihr Anteil in Zukunft aber noch deutlich gesteigert werden.

Bildquellen

Biomasse-Kraftwerk in Frankfurt-Fechenheim / Mainova
Staustufe in Frankfurt-Griesheim / Wikipedia/ Flominator, Staustufe Griesheim 1080347, CC BY-SA 3.0
Windkraftanlagen in der Wetterau / iStock.com/ Frank Wagner
Photovoltaikanlage auf der Textorschule in Frankfurt / Ulrike Wiedenfels
Anteil erneuerbarer Energien in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr / angelehnt an Grafik von Umweltbundesamt
Bruttostromerzeugnis in Deutschland / angelehnt an Grafik von Statistisches Bundesamt
Wärmeverbrauch aus Erneuerbaren Energien in Mrd. kWh / angelehnt an Grafik von Umweltbundesamt
Verbrauch erneuerbarer Energien im Verkehrssektor in Mrd. kWh / angelehnt an Grafik von Umweltbundesamt
Vermiedene Treibhausgas-Emissionen durch die Nutzung erneuerbarer Energien / angelehnt an Grafik von Umweltbundesamt