Definition: Was bedeutet Ökostrom?
Ökostrom ist elektrische Energie, die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird. Dazu gehören insbesondere Windenergie, Solarenergie, Wasserkraft und Strom aus bestimmten Formen von Biomasse. Im Gegensatz zur Stromerzeugung aus Kohle, Erdgas oder anderen fossilen Energieträgern werden dabei keine endlichen fossilen Brennstoffe als primäre Energiequelle benötigt.
Ökostrom spielt eine zentrale Rolle bei der Umstellung der Energieversorgung auf klimaverträglichere Systeme. Da bei der Nutzung von Wind und Sonnenenergie keine direkten Kohlendioxidemissionen durch Verbrennung entstehen, kann ein hoher Anteil erneuerbarer Energien die Treibhausgasemissionen der Stromversorgung deutlich verringern. Dennoch verursacht auch die Bereitstellung von Ökostrom Umweltwirkungen, beispielsweise durch Herstellung, Bau, Flächennutzung und Rohstoffbedarf der Anlagen.
Erzeugung von Ökostrom
Ökostrom kann mit unterschiedlichen Technologien erzeugt werden. Gemeinsam ist ihnen, dass sie Energiequellen nutzen, die sich durch natürliche Prozesse erneuern oder dauerhaft zur Verfügung stehen. Welche Technologie besonders geeignet ist, hängt von Standort, Klima, Landschaft und vorhandener Infrastruktur ab.
Windkraftanlagen wandeln die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie um. Photovoltaikanlagen nutzen Sonnenlicht direkt zur Stromerzeugung. Wasserkraftwerke gewinnen Energie aus fließendem oder fallendem Wasser. Biomassekraftwerke nutzen dagegen gespeicherte chemische Energie organischer Materialien.
Windenergie
Windenergie gehört zu den bedeutenden Quellen erneuerbaren Stroms. Windkraftanlagen bestehen im Wesentlichen aus Rotorblättern, Generator, Turm und weiteren technischen Komponenten. Der Wind setzt die Rotorblätter in Bewegung, wodurch ein Generator elektrische Energie erzeugt.
Windkraftanlagen können an Land und auf dem Meer errichtet werden. Offshore-Anlagen profitieren häufig von stärkeren und gleichmäßigeren Windverhältnissen. Gleichzeitig sind Bau, Wartung und Netzanbindung auf See technisch aufwendiger.
Photovoltaik
Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie um. Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien, in denen durch einfallendes Licht elektrische Ladungen freigesetzt werden. Mehrere Solarzellen werden zu Modulen verbunden, die auf Dächern, Fassaden oder Freiflächen installiert werden können.
Die Stromproduktion schwankt im Tages- und Jahresverlauf. Nachts erzeugen Photovoltaikanlagen keinen Strom, während die Erträge an sonnigen Tagen besonders hoch sind. Deshalb gewinnt das Zusammenspiel mit Stromnetzen, Speichern und anderen Energiequellen an Bedeutung.
Wasserkraft
Wasserkraft nutzt die Bewegungs- oder Lageenergie von Wasser. Laufwasserkraftwerke erzeugen kontinuierlich Strom aus fließenden Gewässern. Speicherkraftwerke können Wasser in höher gelegenen Reservoirs zurückhalten und bei Bedarf zur Stromerzeugung nutzen.
Wasserkraft bietet den Vorteil, dass bestimmte Anlagen vergleichsweise planbar Strom liefern können. Gleichzeitig können Staudämme und andere technische Eingriffe Flüsse und Lebensräume stark verändern. Wanderwege von Fischen können unterbrochen, Sedimenttransporte beeinflusst und natürliche Strömungsverhältnisse verändert werden.
Strom aus Biomasse
Auch Biomasse kann zur Erzeugung erneuerbaren Stroms eingesetzt werden. Dabei werden beispielsweise Holz, Pflanzenreste, Biogas oder andere organische Stoffe energetisch genutzt. Im Gegensatz zu Wind- und Solarenergie kann Biomasse gespeichert und bedarfsgerecht eingesetzt werden.
Die ökologische Bewertung hängt jedoch stark von Herkunft und Nutzung der eingesetzten Biomasse ab. Werden eigens Energiepflanzen auf großen Flächen angebaut, können Nutzungskonkurrenzen mit Nahrungsmittelproduktion und Naturschutz entstehen. Die Nutzung von Rest- und Abfallstoffen kann deshalb andere Umweltwirkungen aufweisen als der gezielte Anbau von Energiepflanzen.
Ökostrom und Stromnetz
Elektrischer Strom aus unterschiedlichen Kraftwerken wird nach der Einspeisung gemeinsam über das Stromnetz transportiert. Physikalisch lässt sich an einer einzelnen Steckdose nicht unterscheiden, aus welcher konkreten Anlage der dort verbrauchte Strom stammt. Ökostromtarife beruhen deshalb auf einer bilanziellen Zuordnung von erzeugten und verkauften Strommengen.
Entscheidend ist, dass eine entsprechende Menge erneuerbaren Stroms erzeugt und dem System zugeordnet wird. Herkunftsnachweise dienen dazu, die erneuerbare Herkunft bestimmter Strommengen zu dokumentieren und Mehrfachvermarktung zu verhindern.
Herkunftsnachweise
Herkunftsnachweise bestätigen, dass eine bestimmte Strommenge aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wurde. Sie sind damit ein Instrument zur bilanziellen Kennzeichnung von Ökostrom. Die technische Stromlieferung und die Herkunftseigenschaft können innerhalb des Stromsystems getrennt betrachtet werden.
Ein Ökostromangebot bedeutet deshalb nicht, dass ausschließlich Strom aus einem bestimmten Windpark oder einer bestimmten Solaranlage direkt zum jeweiligen Verbrauchsort fließt. Entscheidend ist die mengenmäßige und dokumentierte Zuordnung erneuerbarer Erzeugung.
Ökostrom und Klimaschutz
Der Ausbau von Ökostrom ist ein wichtiger Bestandteil des Klimaschutzes. Bei der Verbrennung von Kohle, Erdgas und Erdöl entstehen große Mengen Kohlendioxid. Windkraft, Photovoltaik und Wasserkraft benötigen im Betrieb keine fossile Verbrennung zur Stromerzeugung.
Über den gesamten Lebenszyklus entstehen dennoch Treibhausgasemissionen. Rohstoffe müssen gewonnen, Anlagen produziert und transportiert, Fundamente gebaut und Komponenten am Ende ihrer Nutzungszeit recycelt oder entsorgt werden. Diese Emissionen sind Teil einer vollständigen ökologischen Bewertung.
Lebenszyklus von Anlagen
Die Umweltwirkung von Ökostrom lässt sich deshalb nicht ausschließlich am Betrieb der Anlagen beurteilen. Photovoltaikmodule benötigen unter anderem Glas, Metalle und Halbleitermaterialien. Windkraftanlagen benötigen große Mengen Stahl, Beton und weitere Werkstoffe.
Während ihrer Betriebszeit erzeugen diese Anlagen jedoch über viele Jahre Strom. Die bei Herstellung und Bau entstandenen Umweltwirkungen verteilen sich dadurch auf große erzeugte Energiemengen. Recycling und eine möglichst lange Lebensdauer können die Ressourcenbilanz zusätzlich verbessern.
Schwankende Stromerzeugung
Eine zentrale Besonderheit von Wind- und Solarenergie ist ihre Abhängigkeit von Wetter und Tageszeit. Die Stromproduktion kann deshalb stark schwanken. Bei kräftigem Wind und hoher Sonneneinstrahlung stehen große Strommengen zur Verfügung, während windarme Nächte nur geringe Beiträge aus diesen Quellen liefern.
Ein Stromsystem mit hohem Anteil erneuerbarer Energien benötigt daher ausreichend Flexibilität. Stromnetze verbinden Regionen mit unterschiedlichen Erzeugungs- und Verbrauchsmustern. Speicher können Strom zeitlich verschieben, während flexible Verbraucher ihren Energiebedarf teilweise an das Angebot anpassen können.
Stromspeicher
Stromspeicher nehmen überschüssige Energie auf und geben sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder ab. Batteriespeicher eignen sich besonders für kurzfristige Schwankungen. Pumpspeicherkraftwerke speichern Energie, indem Wasser in ein höher gelegenes Becken gepumpt wird.
Auch die Umwandlung von Strom in Wasserstoff kann langfristig eine Rolle für Energiespeicherung und andere Anwendungen spielen. Bei jeder Umwandlung entstehen jedoch Energieverluste, weshalb Speichertechnologien je nach Aufgabe unterschiedlich eingesetzt werden.
Netzausbau und regionale Verteilung
Erneuerbare Energieanlagen befinden sich nicht immer dort, wo der größte Strombedarf besteht. Besonders windreiche Regionen können große Strommengen erzeugen, während industrielle Verbrauchszentren an anderen Orten liegen. Stromnetze müssen diese räumlichen Unterschiede ausgleichen.
Der Ausbau und die Modernisierung von Übertragungs- und Verteilnetzen gehören deshalb zu den wichtigen Voraussetzungen für einen steigenden Anteil von Ökostrom. Gleichzeitig können intelligente Netzsteuerung und flexible Verbraucher dazu beitragen, vorhandene Infrastruktur effizienter zu nutzen.
Umweltauswirkungen von Ökostrom
Auch erneuerbare Stromerzeugung ist mit Eingriffen in die Umwelt verbunden. Windenergieanlagen verändern Landschaften und können Auswirkungen auf Vögel und Fledermäuse haben. Freiflächen-Photovoltaik beansprucht Flächen, während Wasserkraft natürliche Flussökosysteme verändern kann.
Entscheidend ist deshalb eine sorgfältige Standortplanung. Umweltverträgliche Flächenauswahl, Schutz sensibler Lebensräume und technische Minderungsmaßnahmen können Konflikte reduzieren. Dachflächen oder bereits stark genutzte Flächen können beispielsweise für Photovoltaikanlagen genutzt werden, ohne zusätzliche natürliche Flächen in gleichem Umfang zu beanspruchen.
Ökostrom und Energiewende
Der Begriff Energiewende beschreibt die langfristige Umstellung von fossilen und anderen konventionellen Energieträgern auf erneuerbare Energiequellen sowie eine effizientere Nutzung von Energie. Ökostrom besitzt dabei eine besondere Bedeutung, weil auch andere Bereiche zunehmend elektrifiziert werden.
Elektrofahrzeuge, Wärmepumpen und bestimmte industrielle Prozesse können fossile Brennstoffe durch elektrischen Strom ersetzen. Der Klimavorteil solcher Anwendungen wächst, wenn der dafür benötigte Strom zunehmend aus erneuerbaren Quellen stammt.
Sektorenkopplung
Die Verbindung von Stromversorgung, Wärme, Verkehr und Industrie wird als Sektorenkopplung bezeichnet. Überschüssiger erneuerbarer Strom kann beispielsweise für Wärmeerzeugung, Elektromobilität oder die Herstellung von Wasserstoff genutzt werden.
Dadurch kann Ökostrom dazu beitragen, fossile Energieträger auch außerhalb des klassischen Stromsektors zu ersetzen. Gleichzeitig steigt dadurch der Strombedarf, weshalb Ausbau der erneuerbaren Erzeugung und effizienter Energieeinsatz gemeinsam betrachtet werden müssen.
Zusammenfassung
Ökostrom ist elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne, Wasser und Biomasse. Er bildet eine zentrale Grundlage für eine klimaverträglichere Energieversorgung und kann die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern. Die Erzeugung erfolgt mit unterschiedlichen Technologien, die jeweils eigene Vorteile und Umweltwirkungen besitzen.
Mit einem hohen Anteil von Wind- und Solarstrom wachsen die Anforderungen an Stromnetze, Speicher und flexible Verbraucher. Gleichzeitig müssen Flächennutzung, Rohstoffbedarf und Auswirkungen auf Ökosysteme berücksichtigt werden. Ökostrom ist deshalb ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende, dessen Umweltvorteile besonders dann zur Geltung kommen, wenn Erzeugung, Infrastruktur und Energieverbrauch gemeinsam nachhaltig gestaltet werden.
