Inhalt
- Einführung
- Historische Nutzung erneuerbarer Energien in den USA
- Ein leichtes Erwachen für erneuerbare Energien
- Höhere Preise für fossile Brennstoffe
- Die fossilen Brennstoffressourcen werden aufgebraucht
- Klimawandel
- Staatliche Unterstützung für erneuerbare Energien
- Technologieverbesserungen und niedrigere Kosten
- Kommerzialisierung und Infrastruktur
- Aktuelle Trends bei erneuerbaren Energien
- Trends für die Zukunft
- Wo werden neue erneuerbare Projekte angesiedelt sein?
Erneuerbaren Energiequellen: Erneuerbare Energiequellen können genutzt werden, ohne die zukünftig produzierbare Menge zu reduzieren. Wind- und Sonnenenergie sind Beispiele für erneuerbare Energiequellen. Bildcopyright iStockphoto / Fernando Alonso Herrero.
Einführung
"Erneuerbare Energie" ist Energie, die aus einer Quelle gewonnen wird, die nicht permanent erschöpft ist. Sonnenlicht, Wind, fließendes Wasser, Erdwärme und Pflanzen sind Beispiele für erneuerbare Energiequellen. Sie können heute hergestellt werden, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, in Zukunft hergestellt zu werden.
In den letzten zehn Jahren hat die Nutzung erneuerbarer Energien für Menschen, Industrie und Regierungen an Bedeutung gewonnen. Warum? Die erneuerbaren Energiequellen werden nicht erschöpft, sie werden billiger und haben geringere Auswirkungen auf die Umwelt.
Erneuerbare-Energien-Statistik: Im Jahr 2009 entfielen auf erneuerbare Energien rund acht Prozent der Energieerzeugung und des Energieverbrauchs in den USA. Davon entfielen jeweils mindestens 1% auf Sonnenenergie, Geothermie, Windkraft, Wasserkraft und Biomasse. Quelle: Energieinformationsverwaltung.
Verbrauch erneuerbarer Energien: Entwicklung der Erzeugung / des Verbrauchs erneuerbarer Energien von 1950 bis 2009. Die Menge der aus erneuerbaren Quellen erzeugten Energie hat im Laufe der Zeit stetig zugenommen. Am bedeutendsten ist das schnelle Wachstum von Biokraftstoffen und Wind in den letzten zehn Jahren. Quelle: Energieinformationsverwaltung.
Historische Nutzung erneuerbarer Energien in den USA
Zwei wichtige erneuerbare Energiequellen in den USA waren schon immer Holz und Wasserkraft. Tierkraft könnte auch als eine wichtige frühe Quelle erneuerbarer Energie angesehen werden. Diese machten fast die gesamte in den Vereinigten Staaten produzierte Energie aus, bis Mitte des 18. Jahrhunderts der Kohleabbau begann und Mitte des 19. Jahrhunderts die Bohrungen nach Öl und Gas begannen.
Mit der Kommerzialisierung der Produktion fossiler Brennstoffe wurden Holz und Wasser schrittweise als Primärbrennstoffe ersetzt. Es wurde billiger und praktischer, den Energiebedarf eines Hauses oder einer Fabrik aus fossilen Brennstoffen zu decken als aus Holz oder Wasser. Fossile Brennstoffe wurden die neuen Primärbrennstoffe. Heute - über 100 Jahre später - sind sie immer noch in dieser beherrschenden Stellung.
Verbrauch erneuerbarer Energien nach Sektoren: Entwicklung der Erzeugung / des Verbrauchs erneuerbarer Energien nach Sektoren von 1950 bis 2009. Der Einsatz erneuerbarer Energien in den Sektoren Elektrizität und Industrie hat stetig zugenommen. Eine Explosion im Transportsektor ist im letzten Jahrzehnt aufgetreten. Quelle: Energieinformationsverwaltung.
Die Environmental Protection Agency der Vereinigten Staaten hat diese Karte für das Potenzial der Windenergieerzeugung im Versorgungsmaßstab erstellt. Dunkelste blaue Bereiche haben ein Watt / Quadratmeter-Potenzial von über 800. Image EPA.
Solarenergiepotentialkarte: Das National Renewable Energy Laboratory hat eine Reihe von Karten zum Potenzial der Solarenergie veröffentlicht. Der Südwesten der USA hat das größte Potenzial für Solarenergieprojekte. Nähere Informationen.
Ein leichtes Erwachen für erneuerbare Energien
Fossile Brennstoffe ermöglichten die Industrialisierung der Vereinigten Staaten, ihre Verwendung konzentrierte sich jedoch hauptsächlich auf Minen und Brunnen, bis effiziente Transportmethoden entwickelt wurden. In Gebieten außerhalb von Kohle-, Öl- und Gasvorkommen versorgten Wasser, Holz und manchmal Wind die Nation weiterhin.
Seit ungefähr 1970 haben erneuerbare Energiequellen nur ungefähr 5% bis 7% des Stromverbrauchs in den Vereinigten Staaten geliefert. In den letzten zehn Jahren haben erneuerbare Energien jedoch größere Aufmerksamkeit erhalten. Die Gründe für diese erhöhte Aufmerksamkeit sind:
Höhere Preise für fossile Brennstoffe
Die Preise für Öl, Erdgas und Kohle sind stetig gestiegen, und die Preise für fossile Brennstoffe können volatil und unvorhersehbar sein. Obwohl erneuerbare Energien in der Vergangenheit teurer waren, sinken die Kostendifferenzen mit steigenden Preisen für fossile Brennstoffe.
Die fossilen Brennstoffressourcen werden aufgebraucht
Als der Kohleabbau Mitte des 18. Jahrhunderts begann, wurden zunächst die oberflächennahen Kohleflöze ausgebeutet. Im Laufe der Zeit wurden die am einfachsten abzubauenden und qualitativ hochwertigsten Kohlen schnell abgebaut. Was heute übrig bleibt, ist in der Regel schwieriger abzubauen oder von geringerer Qualität.
Die Exploration nach Öl und Gas fand schnell die größten, flachsten Lagerstätten. Heute sind die Explorationsziele häufig kleiner, tiefer und befinden sich in schwierigen Umgebungen wie dem tiefen Ozean oder der Arktis.
Klimawandel
Fossile Brennstoffe wie Öl, Erdgas und Kohle sind reiche Kohlenstoffvorkommen, die tief in der Erde vergraben sind. Sie haben sich dort über Hunderte von Millionen von Jahren langsam angesammelt.
Wenn fossile Brennstoffe verbrannt werden, wird ihr Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre zurückgeführt - ein Treibhausgas, das zur globalen Erwärmung und zum Klimawandel beiträgt. In etwa zweihundert Jahren hat der Mensch einen erheblichen Teil der fossilen Brennstoffressource der Erde produziert und verbrannt, wodurch sie fast eine Million Mal schneller in die Atmosphäre gelangt, als sie zur Bildung fossiler Brennstoffe entfernt wurde.
Staatliche Unterstützung für erneuerbare Energien
Heutzutage akzeptieren Regierungen weltweit die Tatsache, dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe die Erdatmosphäre schnell verändert und zu einem Klimawandel führt, der viele unerwünschte Auswirkungen hat. Um die Freisetzung von Kohlendioxid in die Umwelt zu verlangsamen, bieten die Regierungen Zuschüsse, Steueranreize und andere Programme zur Förderung der Entwicklung erneuerbarer Energien an.
Technologieverbesserungen und niedrigere Kosten
Während die Preise für fossile Brennstoffe steigen, sinken die Kosten für die Herstellung von Solarmodulen, geothermischen Systemen, Windkraftanlagen und anderen Geräten für erneuerbare Energien auf Basis der BTU. Während die Kosten für erneuerbare Energien nach wie vor hoch sind, ist die Preisentwicklung günstig. Dies ist der Zeitpunkt, an dem staatliche Unterstützung einen großen Unterschied machen kann.
Kommerzialisierung und Infrastruktur
Wenn mehr Projekte im Bereich erneuerbare Energien abgeschlossen werden, verbessert sich ihre Fähigkeit, sich nahtlos in Gebäude, Fahrzeuge und Primärenergieträger zu integrieren. Die Massenproduktion senkt die Preise und eine wachsende Akzeptanzrate erhöht die Verfügbarkeit zuverlässiger Geräte, Teile und Servicekompetenz.
Während all dies darauf hindeutet, dass wir uns am Rande einer Explosion erneuerbarer Energien befinden, haben wir wichtige Preispunkte und Marktdurchdringungen immer noch nicht überschritten, um erneuerbare Energien selbstständig und selbsttragend zu machen. Aus diesem Grund versuchen die Regierungen, die Einführung und Verbesserung von Systemen für erneuerbare Energien zu unterstützen.
Geothermische Energiepotentialkarte: Das National Geothermal Data System hat eine Geothermie-Potenzialkarte für die USA veröffentlicht. Es zeigt, dass Erdwärmepumpen im ganzen Land erfolgreich installiert werden können (hellbraun), dass es im Westen der USA (orange) zahlreiche Niedrigtemperatur-Direktnutzungsgebiete (unter 100 ° C) gibt und dass einige Bundesstaaten potenzielle Standorte für elektrische Energie haben Stromerzeugung bei Wassertemperaturen unter der Oberfläche von über 100 ° C (rot). Nicht jeder in diesen Farben dargestellte Ort ist aufgrund der örtlichen Bodenverhältnisse, Landnutzungsbestimmungen und anderer Faktoren geeignet. Nähere Informationen.
Aktuelle Trends bei erneuerbaren Energien
Derzeit machen erneuerbare Energien rund 8,20% des Energieverbrauchs in den USA aus. Das meiste stammt aus Biomasse und Wasserkraft. Seit 1995 ist die Menge an Energie aus erneuerbaren Quellen um 15,9% gestiegen. Wenn die Vereinigten Staaten bis 2025 25% ihrer Energie aus erneuerbaren Quellen gewinnen wollen, ist ein enormer Schub erforderlich.
Die seit 1995 am schnellsten wachsende erneuerbare Energiequelle ist die Windenergie. Die Implementierung von Windenergie ist mit einem Anstieg von über 2000% explodiert. Obwohl dies ein spektakuläres Wachstum ist, trägt der Wind weniger als 3/4% zur Energieversorgung des Landes bei.
Solar ist seit 1995 um über 55% gewachsen, und der rapide Preisverfall bei Solarmodulen pro Kilowatt dürfte das künftige Wachstum unterstützen. Die Geothermie ist um fast 27% gewachsen. Neue Technologien und höhere Preise für fossile Brennstoffe machen geothermische Raumheizungsprojekte mit fossilen Brennstoffen konkurrenzfähig.
Wasserkraft-Energiepotentialkarte: Das US-Energieministerium hat Karten veröffentlicht, die die aktuelle Nutzung und das zukünftige Entwicklungspotenzial der Wasserkraft in den USA zeigen. Die meisten Gebiete befinden sich dort, wo Flüsse über Gebiete mit mindestens mäßiger lokaler Entlastung fließen. Nähere Informationen.
Trends für die Zukunft
Die Zukunft der erneuerbaren Energien ist sehr rosig. Die Kosten pro BTU sind gesunken. Die Methoden zur reibungslosen Integration in Gebäude, Fahrzeuge und Primärenergieträger verbessern sich. Ängste vor dem Klimawandel motivieren Regierungen, Projekte im Bereich erneuerbare Energien mit Zuschüssen, Steuererleichterungen und anderen Anreizen zu unterstützen.
Projekte für erneuerbare Energien tragen fast immer dazu bei, dass die USA energieautarker werden. Dies liegt daran, dass Projekte für erneuerbare Energien in der Regel in der Nähe des Energieverbrauchs angesiedelt sind. Dies verringert die Umweltbelastung, senkt die Kosten und gibt den Regierungen Anreize zur Verringerung der Auslandsabhängigkeit.
Wo werden neue erneuerbare Projekte angesiedelt sein?
An Standorten in den USA bestehen Möglichkeiten für Projekte im Bereich erneuerbare Energien. Geothermische Wärmepumpen können an fast jedem Ort in den USA wirtschaftlich sinnvoll sein, wenn die Boden- und örtlichen Entwicklungsbedingungen geeignet sind. Der Westen der Vereinigten Staaten ist besonders gesegnet mit weiten Gebieten mit hohem Potenzial für Wind-, Wasser-, Solar- und Geothermieprojekte (siehe Karten auf dieser Seite).
Die Nutzung erneuerbarer Energien dürfte in den nächsten zehn Jahren rasch zunehmen, da ihre Technologien effizienter und kostengünstiger werden als fossile Brennstoffe. Kosten, Klimaschutzziele und Ideale der Energieunabhängigkeit tragen zum Erfolg bei.