Die Energiewende war gefühlt gerade erst im Gange, da fand 2022 schon wieder ein Umbruch statt. Auf einmal war Atomenergie doch nicht „so schlecht“, Holzpellets hingegen verloren wegen ihres Feinstaubausstoßes an Beliebtheit, und Gasreserven, die als wichtige Brückentechnologie dienen sollten, schwanden. Gleichzeitig nimmt der Energiebedarf der Verbraucher stetig zu. Das wirft Fragen auf: Wer kann die Versorgungssicherheit auf Dauer gewährleisten? Was sind die Energien der Zukunft? Und welche Techniken und Herausforderungen warten?
Grund genug, einen Blick auf die kommenden Jahre zu werfen und mögliche Zukunftstechnologien zu betrachten. Was bringt die Zukunft der Energieversorgung? Das und mehr erfahren Sie in diesem Beitrag.
Ein Bedürfnis, viele Technologien – diese Energien der Zukunft sind denkbar
Fest steht: Der Mensch braucht Energie. Ob nun in Form von Strom oder von Wärme, ohne thermische und elektrische Energie geht es nicht. Mit zunehmendem technischem Fortschritt wächst vor allem der Bedarf an Strom. Elektroautos und -fahrräder, mobile Endgeräte, Haushaltsgeräte und vieles mehr sind Dinge, die in Summe Unmengen an Energie verbrauchen. Und diesen enormen Bedarf müssen künftige Energiequellen decken.
Welche Möglichkeiten es hier bereits gibt, wo Potenziale und Herausforderungen schlummern und welche Technologie was verspricht, zeigt die folgende Zusammenfassung.
(Synthetischer) Wasserstoff – eine der wichtigsten Energien der Zukunft
Wasserstoff gehört ohne Frage zu den wichtigsten Energieträgern der Zukunft. Die Gründe dafür sind vielfältig. Der größte Vorteil liegt wohl darin, dass Wasserstoff treibhausgasneutral ist, solange er aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Darüber hinaus kann Wasserstoff die perfekte Ergänzung zu Energie aus Solar- und Windkraftanlagen sein, eignet er sich doch besonders gut als Speicher für überschüssige erneuerbare Energie. Gespeichert in Wasserstoff als Energieträger, lässt sich Strom aus erneuerbaren Energien auf diese Weise sowohl zeitversetzt als auch transportabel nutzbar machen.
Aber: Wasserstoff ist in der Natur nicht in reiner Form verfügbar, sondern muss erst hergestellt werden. Das wiederum lässt sich relativ unkompliziert mit der Power-to-Gas-Methode umsetzen. Denn beim chemischen Prozess dieser Methode entsteht durch Wasserelektrolyse und unter Zuhilfenahme von erneuerbarem Strom Wasserstoff als ein synthetisches Brenngas. Damit ist Wasserstoff das Herzstück der Power-to-Gas-Methode bzw. der Power-to-H2-Methode.
Übrigens: Auch BHKW – eine der vielversprechenden Technologien der Zukunft – können auf Basis von Wasserstoff laufen. Mehr dazu erfahren Sie im Verlauf dieses Beitrags.
Synthetisch hergestelltes, fossilfreies Kerosin
Kerosin gehört heute zu den maßgeblichen Treibern des Klimawandels. Trotzdem ist es vor allem im Flugverkehr (noch) unverzichtbar. Geht es jedoch um die Zukunft, so gibt es auch in Sachen Kerosin gute Neuigkeiten. Denn Forschern der ETH Zürich ist es 2019 gelungen, Kerosin ganz ohne fossile Bestandteile aus Sonnenlicht und Luft synthetisch herzustellen.
Hierfür werden CO₂ und Wasser direkt aus der Umgebungsluft entnommen und mithilfe von Solarenergie aufgespalten. Dabei entsteht eine Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das sogenannte Synthesegas (Syngas). Dieses lässt sich in einem zweiten Schritt zu Kerosin, Methanol oder anderen Kraftstoffen verarbeiten und direkt in der bestehenden globalen Transportinfrastruktur verwenden. Bei ihrer Verbrennung wird dabei nur so viel CO₂ freigesetzt, wie der Luft vorher entnommen wurde. Für Flug- und Schiffsverkehr wäre das ein entscheidender Schritt in Richtung mehr Nachhaltigkeit.
Hocheffiziente Solaranlagen – die etablierte alternative Energiequelle
Sonnenkraft gehört seit jeher zu den Energien der Zukunft. Mit den Jahren hat sich die Technik von Solar- und Photovoltaikanlagen stetig weiterentwickelt. So gibt es heute hocheffiziente Solaranlagen auf dem Markt, die einen Großteil des Energiebedarfs der Verbraucher decken können. Dank des technologischen Fortschritts sind sie in der Lage, auch bei Verschattung, schlechtem Wetter und zu anderen sonnenarmen Zeiten noch gute Erträge zu erzielen. Auf Langlebigkeit hin konzipiert, sorgen sie für viel Effizienz und können auch auf kleinem Raum hohe Erträge einbringen.
Großes Potenzial haben hocheffiziente Solaranlagen übrigens auf ungenutzten Flächen wie Dächern von Wohn- und Geschäftsgebäuden oder Überdachungen von Parkhäusern und -plätzen. Und der Fortschritt geht weiter. So sind Solarziegel für Dächer bereits erhältlich, Solarmodule als Straßenbelag befinden sich in Entwicklungs- und Testphasen.
Windkraftanlagen – ein weiteres „Ur-Modell“ der Energien der Zukunft
Auch die Windkraft gehört zu den Klassikern unter den erneuerbaren Energien. Ihr Potenzial, Strom zu erzeugen, ist immens. Woran es (noch) scheitert, ist die Speicherung dieser enormen Energiemengen. Hinzu kommen Kritikpunkte bezüglich ihres Eingriffs in die Natur, wirken sich Windräder teilweise doch auf die Flugrouten von Vögeln aus und können so Vogel- und Fledermausbestände beeinträchtigen.
Ein weiterer Nachteil sind die hohen und ungleichmäßigen Windgeschwindigkeiten, die die Rotorblätter in bis zu 200 Metern Höhe stark beanspruchen. Zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt des Rotordurchmessers können die Geschwindigkeiten um bis zu 20 Prozent voneinander abweichen. Die Folge: Effizienzverluste, Materialermüdung, hoher Verschleiß. Aber auch hier sind Forschung und Entwicklung nicht untätig. So sind bereits vertikale und flügellose Windräder sowie fliegende Windkraftanlagen und Rotoranlagen mit 20 Megawatt und mehr in Planung. Sie bergen großes Potenzial für die Energieversorgung von morgen.
Kernfusion – nicht zu verwechseln mit Kernspaltung
Eins vorweg: Kernfusion ist nicht mit Kernspaltung zu verwechseln. Denn anders als Kernkraft, die Energie durch die Spaltung von Atomkernen erzeugt, setzt die Kernfusion auf eine Energiegewinnung durch das Zusammenführen von kleinen zu größeren Atomkernen. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem keine langlebigen radioaktiven Abfälle entstehen.
Der große Vorteil der Kernfusion, der sie für die Zukunft interessant macht, liegt in ihrem Potenzial, enorme Energiemengen CO₂-neutral herzustellen. Der Nachteil: Die Technologie dieser Art der Energieerzeugung ist bisher nicht ausgereift und wird noch einige Jahrzehnte der Entwicklung benötigen.
Biogasanlagen und hocheffiziente BHKW – bei den Energien der Zukunft zwingend zu nennen
Dazu gehören unbedingt auch Biogasanlagen und BHKW. Denn beide überzeugen nicht nur mit Nachhaltigkeit, Umweltfreundlichkeit und Versorgungssicherheit, sondern haben sich in der Vergangenheit bereits als optimale Ergänzung zur Energiegewinnung aus Sonnen- und Windkraft erwiesen. Doch was macht sie so überzeugend?
Der große Vorteil einer Biogasanlage liegt in ihrer Flexibilität. Das beginnt bereits bei der Wahl der Ausgangssubstrate. Ob Gülle, Klärschlamm oder Grünschnitt, Energiepflanzen, Speisereste oder Deponiegase – Biogasanlagen sind sehr vielfältig, wenn es darum geht, woraus sie Energie erzeugen. Zudem sind sie jederzeit verfügbar, können Energie speichern und bedarfsgerecht bereitstellen.
Die Umwandlung des erzeugten Biogases in Strom und Wärme erfolgt dabei höchsteffizient in einem BHKW.
Dank dieser Flexibilität lassen sich hocheffiziente Anlagen perfekt an das schwankende Angebot von Windkraft- und Solarenergie anpassen – ein entscheidendes Argument für die künftige Energieversorgung. Auch mit Wasserstoff lassen sich BHKW betreiben, bestehende Anlagen können dafür umgerüstet werden.
