Durch die Fortschritte in der Halbleitertechnologie kann eine neue Ära der erneuerbaren Energien eingeläutet werden. Diese Quellen haben aber auch einige Nachteile und Schwächen.
In Anbetracht der jüngsten globalen Ereignisse und des praktisch noch nie dagewesenen Anstiegs der Energiekosten wenden sich Verbraucher und Unternehmen den erneuerbaren Energiequellen zu, um ihre Häuser und Unternehmen mit Strom zu versorgen. Der Klimawandel verläuft immer schneller, weswegen der Ausbau der Nutzung sauberer Energiequellen noch nie so wichtig war wie heute.
Obwohl in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte im Bereich der erneuerbaren Energien bzw. Energiequellen erzielt wurden, gibt es nach wie vor Vor- und Nachteile bei der Nutzung verschiedener erneuerbarer Energiequellen. In diesem Artikel sprechen wir über erneuerbare Energien und deren Vor- und Nachteile und zeigen auf, wie Halbleiterhersteller diese wachsende Branche unterstützen.
Was ist erneuerbare Energie?
Bevor wir die Vor- und Nachteile beleuchten, sollten wir zunächst eine grundlegenden Definition dessen geben, was wir unter erneuerbaren Energien verstehen. Einfach ausgedrückt, ist erneuerbare Energie Energie, die aus einer Quelle gewonnen wird, die bei ihrer Nutzung nicht erschöpft wird. Zum Beispiel wird bei der Erzeugung von Wind- oder Solarenergie die Quelle nicht erschöpft. Am anderen Ende des Spektrums finden sich endliche Energiequellen, wie z. B. fossile Brennstoffe. Solange sich die Energiequelle schneller erneuert, als sie sich erschöpft, kann sie als erneuerbar betrachtet werden. Im Grunde geht sie nie zu Ende.
Die erneuerbaren Energien wachsen schneller als je zuvor. Laut einem Bericht der IEA wird die weltweite Kapazität an erneuerbaren Energien bis 2026 um mehr als 60 % gegenüber dem Stand von 2020 ansteigen. Darüber hinaus werden die erneuerbaren Energiequellen im gleichen Zeitraum für fast 95 % des Anstiegs der weltweiten Stromkapazität aufkommen. Diese Veränderungen sind exponentiell, wobei die Menge der zusätzlichen erneuerbaren Energie, die von 2021–2026 erreicht werden wird, über 50 % höher ist als in den fünf Jahren davor.
Erneuerbare Energiequellen – Vor- und Nachteile
Erneuerbare Energien werden immer beliebter und rücken immer stärker in den Mittelpunkt des Interesses. Mittlerweile gibt es eine Reihe von erneuerbaren Energiequellen in der Landschaft, die immer mehr Beachtung finden. Einige dieser Quellen bergen sowohl für den privaten als auch für den öffentlichen Sektor ein erhebliches Potenzial für erneuerbare Energien, Jede dieser Quellen hat aber ihre Vor- und Nachteile.
Betrachten wir zunächst einmal die Biomasse. Biomasse sind Materialien, die von Pflanzen, Bäumen oder anderen organischen Stoffen stammen und zur Energiegewinnung verbrannt werden können. Die Vorteile liegen auf der Hand: So schnell wie wir es anbauen können, können wir es auch nutzen. Diese Materialien können so schnell produziert werden und sind in so großer Menge vorhanden, dass sie bei entsprechenden Strategien unterbrechungsfrei verwendet werden können. Bei jeder Verbrennung von Biomasse entsteht allerdings auch Luftverschmutzung. Selbst mit fortschrittlichen Filter- und Abgassystemen lässt sich Luftverschmutzung durch die Nutzung von Biomasse nicht vermeiden. Eine umfassende Einführung würde also auch zu erheblicher Verschmutzung führen.
Solarenergie erfreut sich großer Beliebtheit, insbesondere bei den privaten Verbrauchern, die mit steigenden Energiekosten zu kämpfen haben. Bei der Solarenergie werden Zellen verwendet, um die Sonnenenergie zu nutzen und sie in Wechselstrom umzuwandeln. Dank der Fortschritte in der Batterie- und Energietechnik sind die Solarkosten drastisch gesunken. Die Vor- und Nachteile dieser erneuerbaren Energiequelle liegen auf der Hand: Das Sonnenlicht ist unbegrenzt und es entsteht keine Umweltverschmutzung durch diese erneuerbare Energiequelle. Allerdings sinkt die Energieproduktion nachts auf Null und fast auf Null, wenn es bewölkt ist oder nur wenig Licht durchdringt. Für Solarenergie sind außerdem große Anlagen notwendig, um große Mengen an Strom zu erzeugen, was zu höheren Kosten führen kann.
Wasserkraft nutzt die Energie, die durch fließendes Wasser entsteht – sei es durch einen Staudamm an einem See, einen fließenden Fluss oder das Auf und Ab der Gezeiten. Wasserkraft ist eine sehr leistungsfähige und sehr saubere erneuerbare Energiequelle – klare Vorteile. Allerdings ist sie auf Gebiete beschränkt, in denen es Wasser gibt, und der Bau von Dämmen oder Wasserkraftanlagen kann die Umwelt beeinträchtigen. Außerdem können Dürreperioden und sinkende Wasserstände in Stauseen und Flüssen zu erheblichen Problemen bei der Nutzung von Wasserkraft führen, wie beispielsweise im Südwesten der USA beobachtet werden kann.
Nun haben wir noch die Windkraft als erneuerbare Energiequelle. Wind ist eine hervorragende Energiequelle, da sie keine Umweltverschmutzung verursacht, relativ kostengünstig ist und wenig Wartung erfordert. Windturbinen haben aber auch einige Nachteile. Viele Menschen nehmen Anstoß an den Türmen in der Landschaft. Zudem können sie Wildtieren schaden. Was aber noch viel wichtiger ist: Weht kein Wind, entsteht kein Strom.
Erneuerbare Energiequellen und die Halbleiterindustrie
Da erneuerbare Energiequellen immer beliebter werden und immer größere Investitionen getätigt werden, versucht die Halbleiterindustrie, den Anforderungen dieser wachsenden Branche gerecht zu werden. Eine der wichtigsten Triebkräfte für eine neue Generation von Energietechnologien ist die Verbreitung von Materialien mit breiter Bandlücke wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) und deren Einsatz in Energieprodukten für erneuerbare Energiequellen. Diese Halbleitermaterialien haben einen extrem hohen Wirkungsgrad und nur geringe Verluste, die dazu beitragen, die Effizienz von Systemen für erneuerbare Energien zu erhöhen.
Einige Hersteller, wie z. B. Omron, entwickeln Produkte, die speziell auf die Nutzung erneuerbarer Energiequellen der nächsten Generation ausgerichtet sind. Das G9KB von Omron zum Beispiel ist ein PCB-Leistungsrelais, das bidirektionale Gleichstromschaltungen ermöglicht und speziell für erneuerbare Energiesysteme für den Hausgebrauch entwickelt wurde. Weitere Fortschritte bei einer Vielzahl von Leistungskomponenten, darunter Widerstände, Kondensatoren, Transistoren und Transformatoren, verändern die Art und Weise, wie Energietechniker die Systeme zur Unterstützung erneuerbarer Energiequellen entwickeln können.
