Inhalt
- Nachwachsende Rohstoffe im Überblick
- Solarenergie
- Wasserkraft
- Windkraft
- Biokraftstoffe
- Geothermie
- Atomkraft: Sauber, aber nicht erneuerbar
- Optionen für erneuerbare Energien
Das Interesse an sogenannten erneuerbaren Energiequellen ist im Einklang mit den wachsenden Bedenken in den USA und weltweit hinsichtlich des Klimawandels gestiegen. Es gibt zahlreiche wissenschaftliche Beweise, die die Treibhausgase und andere Verbindungen, die bei der Verbrennung von nicht erneuerbaren Energiequellen wie fossilen Brennstoffen (Kohle, Öl und Erdgas) entstehen, mit unerwünschten Auswirkungen auf das Weltklima und die menschliche Gesundheit in Verbindung bringen.
Es gibt fünf Grundtypen erneuerbarer Energiequellen. Dies sind Biomasse, Wasserkraft, Geothermie, Wind und Sonne. Nachwachsende Rohstoffe haben den Vorteil, sich selbst aufzufüllen: Der Welt werden sie nie ausgehen. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie "strömungsbegrenzt" sind, was bedeutet, dass der Mensch das Angebot dieser Kraftstoffe nicht einfach als Reaktion auf die wachsende Nachfrage erhöhen kann. Wenn ein Wasserkraftwerk an einem Fluss mit einer Strömung gebaut wird, die sich mit der Zeit unaufhaltsam verringert, können Ingenieure kaum etwas tun, um mehr Wasser durch die Wasserturbinen des Kraftwerks zu treiben.
Nachwachsende Rohstoffe im Überblick
Als die US-Bevölkerung weitaus kleiner war als heute und die Energietechnologie noch in den Kinderschuhen steckte, reichte das Verbrennen von Holz aus, obwohl es arbeitsintensiv war, um den Energiebedarf des Landes zu decken. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts gab es keine Elektrogeräte, und der Heizungs- und Kochbedarf war der Haupttreiber bei der Suche nach brennbaren Brennstoffen jeglicher Art. Dann folgten die industrielle Revolution und die Entwicklung der elektrischen Energie, und in den letzten 150 Jahren haben fossile Brennstoffe die überwiegende Mehrheit des Energiebedarfs der Menschheit sowohl in den USA als auch weltweit gedeckt.
Erneuerbare Energien waren jahrzehntelang ein wichtiges "Muss" bei Gesprächen über Energiequellen, doch erst in den 1990er Jahren begann sich ihre Nutzung in den USA wirklich auszuweiten. Ab 2017 wurden 11 Prozent der gesamten Energie und 17 Prozent des Stroms mit einem Stromerzeuger erzeugt erneuerbare Ressourcen und 57 Prozent der erneuerbaren Energien wurden für die Stromerzeugung verwendet.
Eine Liste der erneuerbaren Ressourcen und die daraus abgeleitete Energiemenge finden Sie auf der Website Energy Information Administration unter Resources.
Solarenergie
Sonnenenergie kann auf verschiedene Arten gesammelt und in Wärme und Strom umgewandelt werden. Die offensichtliche Gefahr, sich auf diese Art von nachwachsenden Rohstoffen zu verlassen, besteht darin, dass die Sonne nicht immer sichtbar ist und dass die Wolkenbedeckung an den meisten Stellen die Menge an strahlender Sonnenenergie auch an halben Tagen über dem Horizont wiedergeben kann an manchen Tagen vernachlässigbar. Da Strom nicht in großen Mengen gespeichert werden kann (Batterien sind zwar nützlich, stellen jedoch kaum eine erhebliche Stromreserve dar), ist Solarenergie für den Rund-um-die-Uhr-Bedarf nicht so nützlich. Anordnungen von Photovoltaikzellen (PV-Zellen) in sonnigen Gebieten können dennoch genug Strom für eine kleine Gemeinde liefern.
Wasserkraft
Wasserkraft (oder Wasserkraft, wie es manchmal geschrieben wird) ist Energie, die durch die kinetische Energie des fließenden Wassers erzeugt wird. Wasser hat Masse, oft viel davon, und fließendes Wasser besitzt offensichtlich ein gewisses Maß an Geschwindigkeit; Energie ist nichts anderes als das Produkt von Masse multipliziert mit dem Quadrat der Geschwindigkeit multipliziert mit einer Konstanten. Wie das Sonnenlicht ist die Menge des in ein bestimmtes Gebiet fließenden Wassers nicht vollständig vorhersehbar, obwohl Wasserkraftprojekte in Bezug auf die Verfügbarkeit der Ressource in der Regel mit weniger Unsicherheiten behaftet sind als Sonnen- oder Windkraftanlagen.
Wasserkraft war in den USA ab 2018 die primäre Ressource für erneuerbare Energien, obwohl ihr Anteil an erneuerbaren Energien abnimmt, da erneuerbare Energien als Rohstoff insgesamt an Bedeutung gewinnen. Die wichtigste Überlegung bei dieser Art von Energie ist, dass sie Ökosysteme und Lebensräume von Wildtieren stören kann. Da es sich bei vielen Wasserkraftprojekten um Staudämme handelt, können die entstandenen künstlichen Seen Lebewesen buchstäblich aus ihren Häusern fluten.
Windkraft
Wind ist die Bewegung der Luft, und diese Bewegung wird dadurch verursacht, dass die Erdoberfläche von Ort zu Ort sehr unterschiedlich ist (z. B. Wasser hier, Wüste dort, Berge dort) und diese verschiedenen Oberflächen Wärme aufnehmen und abgeben die Sonne auf verschiedene Weise. Im Allgemeinen erwärmt und erhöht sich die Luft über Land, und kühle Luft aus den Ozeanen dringt ein, um sie zu ersetzen. Abends weht der Wind zurück zum Wasser. Wind ist also eigentlich eine Form von Sonnenenergie, obwohl die physische Rotation des Planeten um seine Achse in gewissem Maße zu Windströmungen beiträgt.
Windenergie ist wunderbar kostengünstig, aber leider ist sie aufgrund der Unvorhersehbarkeit von Windmustern keine optimale Wahl für die Stromerzeugung in erheblichem Umfang.
Biokraftstoffe
Biokraftstoffe, auch Biomasse genannt, sind eine vielfältige und schnell wachsende Form erneuerbarer Energien. Verschiedene Materialien von Lebewesen können in Energie umgewandelt werden, von verrottendem Pflanzenmaterial (einschließlich Holz und Abfällen aus Holzverarbeitungszentren) über Müll bis hin zu Gülle und Abwasser. Biokraftstoffe wie Ethanol (ein Biogas) können zum Teil die gleichen Funktionen wie herkömmlicher Benzin- und Dieselkraftstoff übernehmen.
Diese Brennstoffe reduzieren nicht nur den "Kohlenstoffgehalt" der Gemeinde oder des Unternehmens, das sie verwendet, sondern entsorgen auch Abfall auf äußerst nützliche Weise, was zu einer Win-Win-Situation führt. Während fossile Brennstoffe beim Verbrennen langzeitgespeichertes Kohlendioxid in die Atmosphäre abgeben, nehmen Pflanzen, die einen wesentlichen Beitrag zu Biokraftstoffen leisten, tatsächlich Kohlendioxid auf, das beim Verbrennen von Biokraftstoffen freigesetzt wird, was zu einem zyklischeren System führt.
Geothermie
Diese Art von Energie wird aus Wärmeenergie gewonnen, die dank radioaktiver Zerfallsprozesse in Gesteinen weit unterhalb der Planetenoberfläche aus dem Erdinneren freigesetzt wird. Seine hohe Zuverlässigkeit und die Tatsache, dass es lokal erzeugt werden kann, machen es zu einer zunehmend attraktiven Option für erneuerbare Ressourcen.
Die Wärme wandert vom Erdmittelpunkt (dem Kern) nach oben durch den Mantel und schließlich zur 3 bis 5 Meilen dicken Kruste. Die Menschen können die entstehenden heißen unterirdischen Quellen erschließen und die Wärme nutzen, um eine Vielzahl von Prozessen anzutreiben. Diese erneuerbare Energie verschwindet per definitionem nicht, aber sie ist möglicherweise wirksamer, als viele Menschen glauben: Der Mittelpunkt der Erde ist, ob Sie es glauben oder nicht, wärmer als die Oberfläche der Sonne!
Atomkraft: Sauber, aber nicht erneuerbar
Eine strikte Definition erneuerbarer Ressourcen würde die Kernenergie außer Betracht lassen, da die Kernenergie auf Uran beruht, einem Element, das nicht unendlich verfügbar ist. Stattdessen wird die Kernenergie im Sinne von "sauber" oder frei von Abfallprodukten, die zur Verschmutzung und Erderwärmung beitragen, unter den erneuerbaren Energien zusammengefasst.
Bei dieser Art der Stromerzeugung werden Uranatome in einem Prozess gespalten, der als Kernspaltung bezeichnet wird und enorme Mengen an Energie pro Masseneinheit freisetzt. Diese Energie wird zum Antrieb von Dampfturbinen verwendet. Das Gespenst radioaktiver Ausfälle, die infolge von Pannen in Kernreaktoren in die Umwelt gelangen, hat die Industrie seit Jahrzehnten geplagt, aber dies hat ihren allgemeinen Fortschritt und ihre Entwicklung nicht aufgehalten.
Optionen für erneuerbare Energien
Wenn Sie sich also dafür interessieren, grün zu werden, aber keine Ahnung haben, wo Sie anfangen sollen, wie gehen Einzelpersonen und Unternehmen vor, um erneuerbare Energien in ihrem eigenen Alltag umzusetzen?
Ein naheliegender, wenn auch nicht immer praktischer Weg besteht darin, Energie aus erneuerbaren Quellen selbst an dem Ort zu erzeugen, an dem sie genutzt wird.Dies kann bedeuten, dass Sie PV-Solarzellen auf dem Dach Ihres Hauses oder, wenn Sie Entwickler oder Administrator sind, in einem Büro- oder Schulgebäude installieren. Weitere Optionen sind private Erdwärmepumpen sowie Wärme und Strom aus Biomasse. Möglicherweise können Sie auch erneuerbare Energie von Ihrem Elektrizitätsunternehmen kaufen, wenn es eine "Green Pricing" - oder "Green Marketing" -Option anbietet. Die Abstimmung mit Ihrer Gemeindeverwaltung ist ein guter Ausgangspunkt.