Erneuerbare Energien

Als erneuerbare Energien werden Energiequellen bezeichnet, die sich in kurzer Zeit regenerieren oder in einem so großen Maße bestehen, das unsere Zeitbetrachtung übersteigt. Hierunter fallen Wind, Erdwärme (Geothermie), solare Strahlung, Anziehungskräfte von Mond und Sonne, Biomasse und Wasserkraft.

Erneuerbare Energien tragen einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz bei und vermeiden den Ausstoß von schädlichen Treibhausgasen. Erneuerbare oder regenerative Energien/Energietechnik lösen die aktuellen Energieträger in den Bereichen Strom, Wärme und Kraftstoffe ab und bieten neben sauberer Energieversorgung gleichzeitig dazu bei, regionale Potenziale besser zu nutzen.

Nach aktuellen Auswertungen der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) wurde im Jahr 2023 mit 272,4 Terawattstunden (TWh) so viel erneuerbarer Strom erzeugt wie noch nie (+ 7% gegenüber 2022 mit 254,6 TWh). Bei gleichzeitig wirtschaftlich bedingt abnehmendem Stromverbrauch insgesamt (- 5% gegenüber 2022) stieg damit der Anteil der erneuerbaren Energien am ⁠Bruttostromverbrauch⁠ auf einen neuen Rekordwert von 51,8%.

Bioenergie

Bioenergie wird aus pflanzlichen Produkten oder aus Pflanzen direkt gewonnen. Die Biomasse die hierfür benötigt wird, stammt aus der Forst- und Landwirtschaft oder steht als Grünschnitt zur Verfügung (diese Biomassequellen werden auch als „erste Generation“ bezeichnet). Zusätzlich zu dieser Art von Biomasse wird auch solche aus der „zweiten Generation“ zur Energiegewinnung verwendet (organische Reststoffe, Essensreste).
Biomasse wird hauptsächlich zur Wärmeerzeugung verwendet. Sie findet aber auch bei der Stromproduktion und dem Einsatz als Ersatzstoff für Sprit im Verkehrssektor Anwendung. Zur Steigerung des Wirkungsgrades, kann sowohl die Wärme- als auch Stromproduktion in der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) vereint werden.

Holz wird hauptsächlich in Form von Holzpellets, Holzhackschnitzeln oder Holzscheiten verbrannt und somit thermische Energie gewonnen. Im privaten Bereich wird durch die Verbrennung des Holzes das Heizwasser und/oder auch das Warmwasser erwärmt. Sowohl bei offenen als auch geschlossenen Feuerstätten ist auf die Grenzwerte der Feinstaubbelastung zu achten, die in der Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImschV) festgehalten sind.
Holz wird aber auch in großen Anlagen zur lokalen Wärmeversorgung einer Siedlung oder zum Betrieb eines Fernwärmenetzes verwendet.

Die anderen Biomassearten werden in der Regel in Biogasanlagen fermentiert und das dadurch entstandene Gas ebenfalls zur Wärme- oder Stromgewinnung verwendet. Die erzeugte Wärme wird zu einem geringen Teil für den Betrieb der Anlage verwendet. Die restliche Wärme wird in Nah-/Fernwärmenetze eingespeist und versorgt die umliegenden Gebäude (in der Regel Siedlungsgebiete) mit Wärmenergie. Teilweise wird das erzeugte Methangas direkt ins örtliche Gasnetz eingespeist und nicht direkt in Wärme oder Strom umgewandelt.

In den letzten Jahrzehnten ist die Zahl der Biomeiler in Deutschland weiter angestiegen. Diese Biomeiler verwenden Grünschnitt oder Holzhackschnitzel zur Energieerzeugung. Biomeiler werden bisher hauptsächlich von landwirtschaftlichen Betrieben benutzt, die einen so geringeren Wärmeenergiebedarf haben, so dass der Betrieb einer Biogasanlage nicht wirtschaftlich wäre. Aber auch Hausbesitzer haben in der Vergangenheit Biomeiler zur Warmwasserproduktion errichtet. Die Kosten für einen Biomeiler liegen wesentlich unter den einer Biogasanlage. Nachteilig ist, dass diese Anlage nach 1-1,5 Jahren neu errichtet/beschichtet werden muss.

Sowohl bei Biogasanlagen als auch bei Biomeilern, kann das Endprodukt später als Dünger auf die Äckern ausgefahren werden. Bei Biogasanlagen wird meistens zu der Biomasse noch Stalldung/-mist dazugegeben, dies entfällt bei einem Biomeiler.

Die Energiegewinnung aus biologischen Produkten/Pflanzen, berücksichtigt den Gedanken der Nachhaltigkeit, da nur so viel CO2 in die Umwelt frei gegeben wird, wie die Pflanze in ihrem Wachstum auch binden konnte.

Geothermie

Die Erde besteht in ihrem Inneren aus flüssigem Gestein, welches mehrere tausend Grad Celsius heiß ist. Einen Meter unter der Erdoberfläche beträgt die Temperatur noch um die 10°C. Diese Wärmeenergie, die sich im Boden befindet wird sich zur Wärme- und Stromgewinnung nutzbar gemacht. Diese Energiegewinnung ist unter dem Begriff Geothermie zusammengefasst.

Die Geothermie wird in zwei übergeordnete Bereiche unterteilt: Oberflächen-Geothermie (bis zu 400m Tiefe) und Tiefen-Geothermie (ab 400m Tiefe). Die Energie wird über (Erd)Wärmetauscher gewonnen. In der Regel findet dies mit Hilfe von Erdkollektoren statt, die wenige Zentimeter unter der Erdoberfläche verlegt sind. Bei größeren Tiefen werden Erdwärmesonden verwendet. Als Sonderform kann die Nutzung von Fundamentpfählen gewertet werden. Diese Art wird bei Gebäuden verwendet, die auf weichem Untergrund stehen. In allen Varianten fließt ein Wasser-Sole-Gemisch, welches die Erdwärme aufnimmt und an eine Wärmepumpe weiterleitet bzw. die Wärme direkt an einen Wärmetauscher des Heizungssystems überträgt.

Ab einer Tiefe von 15m ist die Temperatur über das Jahr relativ konstant und beträgt um die 10°C. Diese Eigenschaft ist besonders für den Betrieb einer Wärmepumpe von Vorteil, da diese auf die stabile Temperatur eingestellt werden kann, was mit einem hohen Wirkungsgrad einhergeht.

In der Regel werden bei dem Betrieb einer Geothermieanlage für den Hausgebrauch, Wärmepumpe und Flächenheizungen, das sind Wand- oder Fußbodenheizungen, verwendet, da diese nur eine gering Vorlauftemperatur erforderlich machen. Eine Geothermieanlage, kann aber auch nachträglich in ein bestehendes Heizsystem eingebaut werden. Für den Betrieb von Wärmepumpen kann zwischen strombetriebenen und gasbetriebenen Wärmepumpen unterschieden werden. Die meisten privaten Anlagen zur Erdwärmenutzung verwenden strombetriebene Wärmepumpen. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Leistungszahl der Wärmpumpe größer als 3,5 beträgt. Teilweise gibt es heute schon Anlagen, die über eine Leistungszahl von 6 verfügen. Die Leistungszahl gibt das Verhältnis von eingesetzter (elektrischen) Energie zur Nutzenergie (Wärmeenergie) wider. Bei einer Leistungszahl von 4 heißt dies, dass für eine 1kWh Strom 4kWh Wärme erzeugt werden.

Für die Errichtung und den späteren Betrieb einer Geothermieanlage ist eine wasserrechtliche Erlaubnis der Unteren Wasserbehörde einzuholen. Bei Bohrtiefen von mehr als 100m, wird zusätzlich das Bergrecht berührt. 

Solarenergie

Spielen Sie auch mit dem Gedanken Ihre Energie selber zu produzieren und wissen nicht, ob sich Ihr Gebäude für die Nutzung einer Solaranlage eignet? Die Stadt Jüchen bietet Ihnen die Möglichkeit mit Hilfe des Solarpotenzialkatasters sich mit wenigen Klicks zu informieren, ob sich Ihr Dach für eine Solaranalage eignet. Auf allen Dächern im Stadtgebiet kann rein rechnerisch der doppelte Strombedarf der Stadt Jüchen erzeugt werden. Die Stadt Jüchen hat in enger Zusammenarbeit mit tetraeder.solar GmbH auf Grundlagen von Geoinformationen für jedes Dach im Stadtgebiet die solare Eignung berechnet.

Hieraus kann der potenzielle Energieertrag ermittelt werden. Gleichzeitig erfahren Sie wichtige Informationen über Maßnahmen, die Sie beim Bau einer Solaranlage berücksichtigen müssen. Starten Sie die interaktive Karte und erfahren Sie wie viele Quadratmeter Solarkollektoren Sie installieren können und nutzen Sie den Wirtschaftlichkeitsrechner, um sich einen Überblick über Kosten und Rendite zu verschaffen.

Für das Stadtgebiet wurde die Eignung des Daches in die vier nachstehenden Kategorien unterteilt.

Gut geeignet:

Überwiegende Südausrichtung, eine Nutzung bis zu 100% ist gegeben.

Geeignet:
Keine optimale Südausrichtung, leichte Verschattungen über kurze bis mittlere Zeitspannen sind gegeben.

Bedingt geeignet:
Ost-West-Ausrichtung, zu geringe oder zu starke Dachneigung, lange Verschattungsdauern über den Tag.

Ungeeignet:
Eine Nutzung ist ausgeschlossen, bedingt durch Nordauslage oder zu großer Verschattung

In der Stadt Jüchen sind rund eine Mio. Quadratmeter der Dachfläche für die Nutzung für Photovoltaik oder Solarthermieanlagen verwendbar. Bei einem Kollektorwirkungsgrad von 17% können rund 125 GWh pro Jahr erzeugt werden. Bei dem örtlichen Kraftwerksaustoß pro kWh Strom können 58 Tausend Tonnen CO2 vermieden werden.

Wenn Sie wissen möchten, ob sich Ihr Dach für die Nutzung von Solarenergie eignet, nutzen Sie das Solarpotenzialkataster.