|
Die wichtigsten, momentan genutzten Energieträger sind Steinkohle, Braunkohle,
Erdöl und Erdgas. Dies sind fossile Energieträger. Der Anteil der
regenerativen Energien ist hierbei jedoch sehr gering nämlich etwa 2 % des
gesamtdeutschen Energiehaushaltes .Dieser sieht folgendermaßen aus:
Als regenerative Energien bezeichnet man vor allem Wasser-, Solar-, Wind-,
Bio-masse-, und Biogasenergien .
. WASSER
Wird Wasser als Energieträger verwendet ist der Wirkungsgrad meistens unge-
wöhnlich hoch .Er beträgt rund 85 %. So ist auch das wirtschaftliche Potential
zur Stromerzeugung hoch. Die theoretisch mögliche Stromerzeugung beläuft sich
auf ca. 20 Mio. GWh/Jahr. Davon werden allerdings nur knapp 10 % genutzt. In
Deutschland und der Schweiz werden bereits etwa 80 %, in ganz Europa 33 % der
theoretischen Wasserkraft genutzt. Wasserkraft ist Vorteilhaft für all jene
Länder, die konfrontiert sind mit der Klimagefährdung durch CO2, oder bei
denen die fort-schreitende Industrialisierung und ansteigendes
Bevölkerungswachstum problema-tisch sind bzw. werden. Zu Energie wird Wasser
letztendlich durch Turbinen, die in Wasserkraftwerken eingesetzt werden. Man
unterscheidet hauptsächlich 3 Wasser-kraftwerke: Lauf-, Speicher- und
Pumpspeicherwasserkraftwerke.
Laufwasserkraftwerke bieten den Vorteil einer Nutzung bei geringen Fallhöhe
des Wassers und vor allem, dass sie kontinuierlich einsetzbar sind. Weiterhin
kann der Wirkungsgrad der Stromerzeugung bei bis zu 85 % liegen.
Speicherwasserkraftwerke sind vorteilhaft bei hohen Fallhöhen des Wassers z.B.
bei höher gelegenen Seen mit natürlichem Wasserzulauf. Nicht sinnvoll sind
sie aller-dings bei kontinuierlicher Nutzung.
Pumpspeicherwasserkraftwerke dienen vor allem als Reserveenergie beim Ausfall
von anderen Kraftwerken. Hier wird Wasser nämlich in ein höhergelegenes Spei-
cherbecken gepumpt, um es bei bedarf in Strom umzuwandeln. Hier kann der Wir-
kungsgrad bis zu 75 % betragen.
1. Kaplan-Turbine
Konstruktionsprinzip: Flügelradturbine, deren Laufrad sich ähnlich einer
Schiffs-schraube im Wasserstrom dreht .Laufradschaufeln und Leitwerk sind
verstellbar konstruiert, um eine Anpassung an schwankenden Wasserstand und
Gefäßveren-gungen zu gewährleisten. Verwendet wird sie vor allem in
Laufwasserkraftwerken. Kaplan-Turbinen werden vor allem bei Fallhöhen zwischen
10 - 70 m eingesetzt .
LEISTUNG:125MW
WIRKUNGSGRAD : 95 %
2. Francis-Turbine
Konstruktionsprinzip: Im Unterschied zur Kaplan-Turbine sind nur die
Leitschau-feln des Leitapparates verstellbar. Wasser strömt durch den
Ringkanal über ver-stellbare Leitschaufeln in das Laufrad ein. Verwendung
finden sie v.a. in Speicher- und Pumpspeicherwasserkraftwerken. Francis-
Turbinen werden vor allem bei Fall-höhen zwischen 50 - 800 m und großen
Wassermengen eingesetzt .
LEISTUNG:750MW
WIRKUNGSGRAD: 90 %
3. Pelton-Turbine
Konstruktionsprinzip: Turbinentyp, der vom Aussehen und physikalischen Prinzip
an ein klassisches Stoßwasserrad erinnert.
Auf dem Laufrad sitzen max. 40 becherförmige, in 2 Halbschalen gegliederte
Schaufelblätter. Wasser spritzt über Düsen auf Schaufelblätter, erfährt dort
Ablen-kung um fast 180° und gibt so die Energie fast vollständig an die
Turbine ab. Ein-satzbereich: Bei größeren Fallhöhen bis 2000 m und geringen
Wassermengen. Die Pelton-Turbine ist ein typischer Turbinentyp für Kraftwerke
im Hochgebirge.
LEISTUNG:500MW
WIRKUNGSGRAD : 90 %
Durchströmturbine
Konstruktionsprinzip: Turbinentyp, der aus gekapseltem, walzenförmigen Laufrad
mit gekrümmten Schaufeln besteht. Das Wasser wird dem Laufrad über den Lei-
tapparat zugeführt, der in zweiteiliger Ausführung einen hohen Wirkungsgrad im
Teillastbereich gewährleistet. Einsatzbereich: Einsatz bei Fallhöhen von 1-
200 m und Wassermengen zwischen 500 bis 5000 l, somit sehr weites
Einsatzgebiet. Im Hinblick auf Verschleißfestigkeit sind Durchströmturbinen
anfälliger als Francis-, Pelton- oder Kaplanturbinen, auf Grund des relativ
geringen Preises und ihrer guten Steuerbarkeit haben sie sich jedoch
insbesondere im Bereich der Kleinwasserkraft-anlagen durchgesetzt.
Wasserkraftwerke bieten die 2 Vorteile, dass sie \"unerschöpf-lich\" und
\"umweltfreundlich\" sind.
Nachteile sind allerdings, dass sie hohen Reparaturkosten unterliegen, nur
ergän-zend sind und sie sind an bestimmte Standorte gebunden .
. SOLARENERGIE
\"Solarenergie\" kann drei verschiedene Dinge bedeuten:
Zwei Formen thermischer Energienutzung, die die Strahlung der Sonne in Form
von Wärme nutzen und die Photovoltaik-Technik.
Nun wollen wir aber noch einmal die Unterschiede der drei Nutzungsformen her-
ausarbeiten:
1. Passive Solarenergie ( bei Häusern ) wird in der Solararchitektur
implementiert, um den erforderlichen Heizenergiebedarf herabzusetzen. Das
Grundprinzip ist es, das gesamte Haus nach Süden auszurichten, also große
Fenster im Süden zu plazieren, sowie im Norden die Schlafräume einzuplanen.
Weitere Maßnahmen sind verbesserte Dämmung und gezielte Lüftung. Es gibt sogar
Konstruktions-pläne mit integrierten (Wasser-)Speichern, die die Energie eines
Sommers bis in den nächsten Winter zwischenspeichern sollen.
2. Aktive Solarenergienutzung kann man wiederum unterteilen in
Niedertemperatur und Hochtemperatur-Systeme:
. Niedertemperatursysteme, auch Sonnenkollektoranlagen genannt, funktionieren
ganz ähnlich einem in der Sonne geparkten Auto. Die Sonne erwärmt das Innere
und die Wärme wird gespeichert (Treibhauseffekt). Anlagen dieses Typs dienen
zur Brauchwassererwärmung, zur Schwimmbadheizung, zur Raumheizung .
. Hochtemperatursysteme bestehen aus sogenannten konzentrierenden Kollekto-
ren, die im Solarfarm- oder Solarturm-Konzept angeordnet sind. Sie dienen der
großskaligen Stromgewinnung.
3. Photovoltaik-Technologie ist grundverschieden von den beiden oben
beschriebe-nen Technologien. Sie nutzt nicht die Strahlungsenergie in Form von
Wärme, son-dern wandelt die Energie der Photogen direkt in elektrischen Strom
um.
. Windenergie
Wo weht der Wind am stärksten?
Zur Nutzung der Windenergie für die Stromerzeugung kommen nur Gebiete mit
ausreichender Windgeschwindigkeit in Betracht, die im Jahresdurchschnitt
minde-stens 4 m/s (Windstärke 3), besser aber über 5 m/s betragen muss. Die
durch-schnittliche Windgeschwindigkeit ist deshalb für die Stromerzeugung von
so gravie-render Bedeutung, weil die Leistungs- und Energieabgabe von
Windkraftanlagen mit der Windgeschwindigkeit steigt.
Gebiete mit ausreichendem Windangebot sind in der Bundesrepublik hauptsächlich
die Nordseeküste mit den vorgelagerten Inseln, Bereiche der Ostseeküste sowie
eini-ge Kuppen der Mittelgebirge.
Unterschieden wird hier vor allem zwischen Horizontalachsenkonverter
(Windräder mit waagerecht angeordneter Welle) und Vertikalachsenkonverter
(Windräder mit senkrecht angeordneter Welle)
Horizontalachsenkonverter bieten den Vorteil, dass der Winkel der
propellerartigen Rotorblätter verändert werden kann, so dass sich die
Leistungsaufnahme regulieren läßt.
Vertikalachsenkonverter hingegen müssen nicht nach dem Wind ausgerichtet wer-
den. Sie sind nicht regelbar und brauchen hingegen zu
Horizontalachsenkonverter keine Anlaufhilfe.
Die Weiterentwicklung und Erprobung dieser Technik, insbesondere in den Wind-
parks der deutschen Energieversorger, hat dazu geführt, dass Anlagen mit bis
zu 60 kW Leistung heute als markterprobt und betriebsreif betrachtet werden
können. Auch Anlagen im Bereich von 250 kW Leistung werden bereits seit Jahren
mit stei-gender Tendenz erfolgreich betrieben .
Besonders Vorteilhaft für den Standort Deutschland ist die Tatsache, dass die
Komponenten der Windkraftanlagen vor allem von deutschen Hersteller mit klang-
vollen Namen wie Siemens, Thyssen und Preussag - Stahl, Krupp und Demag pro-
duziert werden. Für alle Komponentenlieferanten sind die
Windkraftanlagenprodu-zenten umsatzstarke und daher umworbene Kunden.
. Biogas anhand der Biogasanlage Wittmund
In Wittmund, im fernen Ostfriesland, ist der Bau einer Biogas-
Gemeinschaftsanlage geplant. Die Initiatoren unseres Projektes haben sich in
einer GmbH zusammenge-schlossen und betreiben die Realisierung. Gesellschafter
sind vier Privatpersonen, zwei örtliche Banken, eine
Elektrizitätsgenossenschaft, ein Hoch- und Tiefbau-Unternehmen und ein
Wirtschaftsförderkreis. Die Gesellschafterversammlung, die das Projekt geplant
und finanziell ausgestattet hat und die nun auch der Bauherr ist, hat eine
dänische Firma mit der Generalunternehmerschaft beauftragt, weil die Dänen
sehr viel Erfahrung im Umgang und in der Produktion von Biogas haben und aus
dieser Erfahrung heraus die entsprechende Großtechnologie entwickelt haben.
Eine Gemeinschaftsanlage unterscheidet sich erheblich von den Anlagen, die als
Hofanlagen für einzelne Betriebe errichtet werden. Nicht so sehr von der
Zielset-zung her, sehr wohl aber von der Menge der zugeführten Biomasse, von
der um-fangreichen Technik, von den Kosten und natürlich auch von der
Quantität der er-zeugten Energie, wobei in erster Linie die Unterbringung der
Wärme - dort wo Fern-wärmenetze oder industrielle Großabnehmer fehlen -
Probleme bereitet. Die Kapa-zität der Anlage beträgt täglich 300 t Tierdung,
25 t Klärschlämme und 25 t organi-sche Industrieabfälle. Das sind insgesamt
350 t Biomasse täglich. Aus der Perspek-tive der Landwirtschaft betrachtet,
leben und arbeiten unsere Landwirte in einer Grünlandregion, d.h. Schwerpunkt
der landwirtschaftlichen. Produktion ist die Rindviehhaltung mit der
Milcherzeugung. Demzufolge kommt der weitaus größte Teil des Tierdungs aus der
Rindviehhaltung. Der Tierdung, der aus dem Bereich der Schweinehaltung kommt,
hier mit dem Schwerpunkt Sauenhal-tung/Ferkelproduktion, wird mit in die
Anlage übernommen. Will man 300 t Tier-dung Tag für Tag in die Anlage
einbringen, so ist man in unserer Region gehalten, über 100
landwirtschaftliche Betriebe in das Konzept einzubinden. Dabei sollen
Laufstallbetriebe, die Gülle produzieren und Anbindebetriebe, in denen
Stallmist und Jauche als organische Düngemittel anfallen, in das System
einbezogen werden. Die Klärschlämme und die organischen Industrieabfälle sind
an die Biogasanlage anzuliefern und werden gegen Gebühr über die Anlage
entsorgt. Der Betrieb einer Biogasanlage in dieser Größenordnung auf der
Basis, dass lediglich Tierdung - ko-stenlos für die Landwirtschaft - als
Biomasse zur Verfügung steht, erreicht derzeit keine Wirtschaftlichkeit. Erst
die Übernahme industrieller organischer Substanzen gegen Gebühr ermöglicht
eine Wirtschaftlichkeit der Anlage. In dieser Beurteilung sind sich alle
Experten, auch die dänischen, einig. In ihrem Statusbericht \"Biogas -
Großanlagen\" vom Oktober 1992 weist die Dänische Energiebehörde darauf hin,
dass die gesamte Gasproduktion von Januar 1988 bis Juli 1992 pro Tonne verwen-
deter Biomasse bei allen Anlagen gestiegen ist. Ursache hierfür ist eine
gestiegene Zufuhr organischer Abfälle. Der Gasertrag pro Tonne Biomasse ist
ein wichtiger Pa-rameter, um die Betriebsbedingungen einer Anlage zu
beurteilen, da die Betriebsko-sten in hohem Maße von der Menge behandelter
Biomasse abhängen, die Einnah-men dagegen hauptsächlich von der Gasproduktion.
Die dänischen Biogasanlagen verwenden heute eine Mischung aus 75-90% Gülle und
10-25% organischen Abfäl-len. Bei letzteren dominieren Magen-/Darminhalte aus
Schlachtereien, Fischabfälle, Flotationsschlämme aus der
nahrungsmittelverarbeitenden Industrie sowie Blei-cherde aus der
Speiseölraffination.
Zunächst muß der Tierdung in einem Vorbehälter gelagert werden und die organi-
schen Industrieabfälle in einem separaten Behälter. Für die Gasgewinnung in
der Anlage ist von großer Bedeutung, dass die Biomasse in der Menge und in
ihrer bio-logischen Zusammensetzung möglichst konstant zugeführt wird. Die
Dosierung des Ausgangsmaterials und die Homogenisierung sind dafür eine
wichtige Vorausset-zung. Weil die entgaste Gülle später als Flüssigdünger in
der Landwirtschaft einge-setzt wird, muss sie ein Substrat sein, das
\"seuchenhygienisch unbedenklich\" ein-gesetzt werden kann. Aus diesem Grund
wird die gesamte Biomasse nach gründli-cher Homogenisierung für ein bis zwei
Stunden bei einer Temperatur von 70 \"pa-steurisiert\", bevor sie für einen
Zeitraum von ca. zwanzig Tagen bei einer Tempera-tur von 35 bis 36° Celsius
unter anaeroben Verhältnissen, d.h. ohne Licht- und Sauerstoffzutritt in den
Reaktoren ausfault. Das entstandene Biogas sammelt sich im Dom der Reaktoren,
wird von dort über einen Gaszähler abgeleitet, entschwefelt, getrocknet, auf
etwa 4 bar komprimiert und über eine etwa 3,5 km lange Gasleitung zum BHKW
transportiert und dort in einem Gasmotorgenerator verbrannt. Der er-zeugte
elektrische Strom wird auf der Basis des Stromeinspeisungsgesetzes in das
öffentliche Netz eingespeist und die entstandene Wärme zur Raumheizung und zur
Warmwasserbereitung in den gesamten Kasernenbereich der in Wittmund statio-
nierten Bundeswehr abgegeben. Die entgaste Gülle, das Endprodukt des biochemi-
schen Ausfaulungsprozesses, der anaerob und mesophil abläuft, wird als organi-
scher Flüssigdünger an die landwirtschaftlichen Betriebe zurückgeliefert oder
an Betriebe verkauft, die ausschließlich Ackerbau betreiben und Bedarf an
preiswer-tem organischen Dünger haben. Den Landwirten entstehen keine
Transportkosten. Erforderlich ist aber eine ausgefeilte Logistik. Weiterhin
ist geplant, die entgaste Gülle dezentral auf den landw. Betrieben zu lagern.
Einmal soll die entgaste Gülle aus Gründen der Seuchenhygiene nicht mit der
Rohgülle in Berührung kommen, sie muss also separat gelagert werden. Zweitens
sollen die Wege zu den Feldschlä-gen möglichst kurz sein. Es ist beabsichtigt,
etwa 70 000 m3 Güllelagerraum für die entgaste Gülle zu erstellen. Die Kosten
für den zusätzlichen Lagerraum sind im Konzept enthalten. Die Landwirte zahlen
für den erstellten Lagerraum Miete. In Dä-nemark hat sich das Interesse der
Landwirte an Biogas - Großanlagen in den letz-ten Jahren verstärkt. Durch die
Beteiligung an einer Biogas - Großanlage gehört der einzelne
Landwirtschaftsbetrieb einer Organisation an, die auf eine wirtschaftlich
vorteilhafte Art und Weise für die Aufbewahrung und Verteilung der Gülle
sorgen kann. Lieferant für eine Biogas - Großanlage zu sein, ist für die
dänischen Land-wirte insbesondere deswegen vorteilhaft, weil sich dadurch
Einsparungen beim Ein-kauf von Düngemitteln und beim Bau von Güllelagern bzw.
Güllekellern erzielen lassen.
Die Einsparungen beim Einkauf von Düngemitteln sind zum einen auf die Zufuhr
von Nährstoffen aus anderer Biomasse, zum anderen auf eine bessere Stickstoff-
nutzung nach der Vergärung und zum dritten auf das bessere Verhältnis von
Phos-phor zu Kalium zurückzuführen, das durch die Vermischung von Rinder- und
Schweinegülle in der Biogasanlage besteht.
Auf Grund der zentralen Produktion von Biogas kommt auch die erzeugte Energie
zentral zum Einsatz. Bei 100 Biogasanlagen, für jeden einzelnen Betrieb also
eine Anlage, müßte der elektrische Strom z.B. an 100 Stellen in das
öffentliche Netz ein-gespeist werden. Die anfallende Wärme ist oftmals kaum
unterzubringen. Bei der zentralen Konzeption wird der Strom an einer Stelle
eingespeist und alle Gebäude im Kasernenbereich der Bundeswehr werden von
einer Stelle aus mit Wärme ver-sorgt.
Die Großtechnologie von Biogas ermöglicht auch die Übernahme anderer organi-
scher Substanzen als nur die von Tierdung. Wie bereits ausgeführt, ist
beabsichtigt, Klärschlämme, Schlachtabfälle, Essens- und Speisereste und
Abfälle der lebens-mittelverarbeitenden Industrie in die Anlage zu übernehmen.
So ist eine Biogasan-lage in der geplanten Größenordnung durchaus in der Lage,
die sehr schwierigen Entsorgungsprobleme für die Gemeinden, Industrie und
Schlachtstätten so hervor-ragend zu lösen, dass nicht nur die umweltgerechte
Entsorgung gesichert ist, son-dern alle in den Abfällen enthaltenen Nährstoffe
kehren in den natürlichen Kreislauf zurück. Und damit sind wir bei der
umweltpolitischen Bedeutung dieser Biogas-Großtechnologie.
Für die Landwirtschaft ergeben sich folgende Vorteile:
Aufgrund der Erhitzung der Biomasse in der Pasteurisierung auf 70° C werden
un-erwünschte Bakterien oder Krankheitserreger vernichtet. Das ist eine
unabdingbare Voraussetzung, um die entgaste Gülle später zur Düngung in den
landwirtschaftli-chen Betrieben \"seuchenhygienisch unbedenklich\" einzusetzen.
In der Biomasse enthaltene, unerwünschte Pflanzensamen haben auf Grund der
Erhitzung ihre Keimkraft verloren und damit entfällt eine spätere Bekämpfung
mit Mitteln des Pflanzenschutzes. Schadstoffe, wie organische Säuren, die ohne
Behandlung oft-mals zu Verätzungsschäden an den Pflanzen bzw. zu Narbenschäden
des Grün-lands führten, werden während des biochemischen Prozesses abgebaut.
Verät-zungsschäden treten nicht mehr auf und die Gülle wird geruchsneutral
ausge-bracht. Am Fuße der Reaktoren wird die entgaste Gülle entnommen und
separiert. Bei der Separation werden etwa 10% organischer Bestandteile
abgesondert, das ist die sog. Faserfraktion, die als Bio-Dünger vielleicht im
Handel untergebracht wer-den kann oder der Landwirtschaft als Humusdünger für
die Düngung der Ackerflä-chen zur Verfügung steht. Die organische Substanz
wird insgesamt bis zu 90% ab-gebaut. Damit wird das Substrat besser
homogenisier-, pump-, dosier- und verteil-bar, weil das an die
landwirtschaftlichen Betriebe zurückgelieferte Substrat aus ei-ner reinen
Flüssigphase besteht. Der Düngungswert der entgasten Gülle ist verbes-sert.
Der Stickstoff in der Rohgülle liegt zum großen Teil in organisch gebundener
Form vor, als sog. Ammoniumstickstoff. Über den biochemischen Prozess wird ein
Teil dieses Stickstoffs mineralisiert, so dass er nach der Ausbringung den
Pflanzen-wurzeln sofort als Nährstoff zur Verfügung steht und damit die
Verweildauer im Boden bis zur erfolgten Mineralisierung für einen Teil des
Stickstoffs entfällt.
Der Zukauf von Mineraldünger wird eingeschränkt, die Gülle ist exakter
dosierbar, sie kann aufgrund ausreichender Lagerkapazität zum optimalen
Zeitpunkt während der Vegetationszeit ausgebracht werden. Da ohnehin
pflanzenbedarfsgerecht zu düngen ist, besteht die große Chance Boden- und
Wasserbelastungen vorzubeugen und mit Hilfe von Schleppschlauchtechnik sehr
gezielt zu düngen. Aufgabe der Bio-gas-Gemeinschaftsanlage wird sein, Tierdung
und organische Abfälle unterschiedli-cher Herkunft zu verwerten und daraus
Biogas und geruchlosen Flüssigdünger für die Landwirtschaft zu produzieren.
Wesentlich ist dabei auch, dass diese Anlage hilft CO2-Emissionen zu
vermeiden, indem anstelle von Erdöl, Erdgas oder Kohle CO2- neutrales Biogas
zur Strom- und Wärmebereitstellung genutzt wird.
. Biomasse
Mit dem Begriff Biomasse werden pflanzliche Substanzen und die aus ihrer
Nutzung entstehenden Abfälle zusammengefaßt. Im wesentlichen sind dies Holz,
Stroh, Al-gen, Öl- und Pflanzen z.B. Schilf, Hanf, Baumwolle. Des weiteren
menschliche und tierische Exkremente, organische Klärschlämme, Haus -, Gewerbe
- und Industrie-abfälle organischen Ursprungs sowie Papier.
In Deutschland könnte theoretisch 20 bis 30 % des Primärenergiebedarfs mit dem
Potential der Biomasse gedeckt werden. Biomasse ist gespeicherte
Sonnenenergie: 6 CO2 + 6 H2O + Energie - C6H12O6 + 6 O2
Des weiteren wird die Nutzung der Biomasse in zwei Bereiche unterteilt:
Die Verwertung von Rest - und Abfallstoffen, also von Holz und holzartigen
Abfällen, Biogas, Deponiegas, Klärgas und Müll und die Nutzung von
Energiepflanzen. Dies bezeichnet man auch als energy - farming.
Für die Nutzung stehen folgende Verfahren zur Verfügung:
Verbrennen der Biomasse,
Pyrolyse ((Vergasung) thermische Zersetzung der Biomasse unter Luftabschluß),
Fermentation ((Gärungsprozeß) Ausfaulen pflanzlicher oder tierischer
Rückstände unter Mitwirkung von Bakterien zur Gewinnung von Biogas),
Mahlen bzw. Raffination (Verarbeitung von Ölpflanzen zur Gewinnung von
Öle(Biodiesel). Ein großer Vorteil der Biomasse ist, dass sie eine der
umweltverträg-lichsten Energieformen ist. Ein großer Nachteil ist, dass sie
nur ergänzend ist.
. Geothermische Energie
Geothermik = Lehre vom Wärmefluß und Temperaturverteilung in der Erde.
Im Gegensatz zu anderen regenerativen Energiequellen, hat die geothermische
Energie den Vorteil, dass sie keinen meteorologischen Schwankungen oder Witte-
rungseinflüssen unterliegt. Ihr Energieangebot ist kontinuierlich und steht so
ver-läßlich zur Verfügung.
Man unterscheidet zwischen Erdwärmequellen, die auf natürlichem Wege an die
Oberfläche treten und solchen, die durch bohrtechnische Verfahren künstlich
er-schlossen und gefördert werden müssen. Die bislang erschlossenen Gebiete
sind diejenigen, bei denen gleichzeitig heißes Wasser oder Dampf als
Energieträger vor-liegt Ist hierbei der Druck höher als 4 bar und die
Temperatur höher als 170° C, kann damit Elektrizität erzeugt werden.
Bei der sog. Hot - Dry - Rock - Technik wird Wärme von Gesteinsschichten
genutzt. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass es theoretisch an jedem Ort
der Erdkruste angewendet werden könnte.
Weltweit sind bisher 250 Erdwärmekraftwerke installiert, die zusammen fast 9
000 MW elektrische Leistung produzieren.
Nachteile hierbei sind jedoch:
Die enorme Standortgebundenheit ,die starke Materialbeanspruchung und die Tat-
sache das diese Energieform auch nur ergänzend ist.
Wasserstoff
Wasserstoff, welcher mit Hilfe der Elektrolyse entsteht kann mit Sauerstoff zu
Was-ser verbrennen. Dabei wird Energie frei: 2 H2 + O2 - 2 H2O + Energie
Bei dieser Verbrennung entstehen fast keine Schadstoffe, fast nur Wasser. Dies
wä-re eine brillante Möglichkeit, mit Hilfe des unerschöpflichen
Wasserpotentials der Erde, einen umweltneutralen Energiekreislauf zu schaffen.
Mit der Elektrolyse je-doch ist ein gewaltiger Energieeinsatz notwendig.
Dieser wiederum könnte mit Hilfe der Sonnenenergie gewonnen werden. Daher wäre
die Verbindung von Solar - und Wasserstofftechnik ein gute Möglichkeit, an ein
riesiges Energiepotential zu gelan-gen .
Ein großes Problem ist allerdings die geringe Energiedichte der
Sonneneinstrahlung und die Tatsache, dass das Strahlungsenergieangebot dann am
höchsten ist, wenn der Energiebedarf am niedrigsten ist.
Daher liegt ein Schwerpunkt der Forschung darin, hochwirksame und kostengün-
stige Solarzellen zu entwickeln.
Alternative Antriebsenergien in den USA
Bemühungen um alternative Antriebsenergien in den USA
Trotz Rekordumsätzen haben die Vertreter der \"Großen Drei\" (General Motors,
Ford, Chrysler) das Klagen nicht verlernt. Sie sind der Meinung, daß das
Elektroauto zwar eine feine Sache sei, allerdings wissen sie nicht, wer die
Batterietechnik der Zukunft liefert. Die Klagen werden immer vernehmbarer, je
näher das Jahr 1998 rückt. Dann nämlich gibt es Quoten auf dem Automarkt.
Vorreiter ist Kalifornien, wo in drei Jahren zwei Prozent der neu zugelassenen
Autos sogenannte \"Zero Emis-sion Vehicles\" (abgasfreie Autos) sein müssen. Bis
zum 2003 wächst der Anteil auf zehn Prozent. Das gerade eingeführte saubere
Benzin (Reformulated Gasoline) ist zunächst einmal ein erster Schritt zur
kurzfristigen Verbesserung der Abgaswerte konventioneller Autos. 200 Million
von ihnen rollen derzeit auf den Straßen der USA.80 Prozent der
Luftverschmutzung in den Staaten wird auf den Straßenverkehr zurückgeführt,
der sich innerhalb von zehn Jahren verdoppelt hat. 1991 haben sich
amerikanische und ausländische Firmen - darunter die \"Großen Drei\" und der Es-
sener Batteriehersteller Silent Power - zum United States Advanced Battery
Consor-tium (USABC) zusammengeschlossen. Dafür wurden 262 Million Dollar an
öffentli-chen Forschungsgeldern und 300 Million Dollar der US-Regierung zur
Verfügung gestellt. Sogar die Spitzen-US-Waffenforschungslaboratorien
beteiligen sich an der Forschung. Ziel ist es, Autos aus leichteren
Materialien mit alternativen Antriebse-nergien zu entwickeln. Man kann zwar
schon heute ein Elektroauto (z.B. Ford Escort oder Chrysler Minivan) kaufen,
allerdings für einen fünf mal höheren Preis als ein normales Auto. Die
Fahrzeuge haben jedoch noch andere Schwachstellen. Die Reichweite beträgt
gerade mal etwa 80 Meilen (+ 130 km) und das Aufladen der Batterie dauert bei
110 Volt etwa 24 Stunden. Die Detroiter favorisieren aber das \"Ultra-Low-
Emission-Vehicle\" (ULEV). Von diesen Erdgas-betriebenen Motoren bie-tet
Chrysler bereits zwei Modelle an. Das Auto kostet zwar 5000 Dollar mehr, dafür
bekommt man einen Steuernachlaß von 2000 Dollar. Zudem ist Gas in den USA rund
30 Prozent günstiger als Benzin.
II. \"Eco Tour of Europe 1996\" Die \"Eco Tour of Europe 1996\" suchte nicht nur
den sparsamsten Kleinwagen, sondern wollte auch zeigen, dass es das 3-Liter-
Auto be-reits gibt. Das \"European Eco Car 1996\" wurde in der Benziner-Klasse
der Suzuki Swift 1,0 GLS, der 4,34 Liter auf 100 km verbrauchte. In der
Diesel-Klasse war es der Citroen AX Top Ds, der 3,48 Liter verbrauchte. Die
\"Eco Tour\" wurde bereits zum dritten Mal vom ADAC und seinem österreichischen
Pendant +MTCA organi-siert. Dieter Wirsich (ADAC-Sprecher) sagt: \"Spritsparen
ist nicht nur ein deutsches, sondern ein europäisches Problem. Wir müssen in
die Köpfe der Leute bringen, dass man durch intelligenteFahrweise den
Verbrauch reduzieren kann. Und das mit ei-ner Penetranz, bis sie es im
täglichen Leben praktizieren.\" Bei der \"Eco Tour\" war jede Fahrweise, die
Sprit spart erlaubt. Das 3-Liter-Auto macht die Schlagzeilen, wenn es ums
Spritsparen geht. Doch es ist, zur Zeit jedenfalls, zu teuer. Der Opel Corsa
Eco 3 kostet rund 80.000 DM. Das kann niemand bezahlen, deshalb führt der Weg
zum Spritsparen über den Fahrer. Ohne den intelligenten 3-Liter-Fahrer wird es
kein 3-Liter-Auto geben.
Kernenergie
Der Druckwasserreaktor
Der Druckwasserreaktor ist ein Wärmekraftwerk, das heißt, das Prinzip der
Ener-gieumwandlung bleibt beim Druckwasserreaktor wie bei Kohle-, Öl - oder
Gaskraft werken gleich: Die hier durch die Kettenreaktion erzeuge Energie des
Dampfes wird über eine Turbine zu Bewegungsenergie umgewandelt und wird über
den Generator zur elektrischen Energie.
Der Druckwasserreaktor wandelt Kernenergie, anders als der Siedewasserreaktor
in zwei verschiedenen Kreisläufen zu verschiedenen Energieformen um. Diese
Kreis-läufe sind der Primär - und der Sekundärkreilauf. Dies hat zum
Vorteil, dass ra-dioaktive Stoffe aus dem Primärkreislauf, welcher sich im
Reaktorgebäude befindet nicht in den Sekundärkreislauf gelangen können.
. Der Primärkreislauf beschreibt den Wasserkreislauf vom Reaktordruckbehälter
zu mehreren Dampferzeugern in denen es verdampft. Vorher wird das Wasser je-
doch am Sieden gehindert indem es unter einem Druck von ca. 157 bar steht. Im
Kreislauf befindet sich noch eine Pumpe, die Kühlmittelpumpe, die die Aufgabe
hat, Kühlmittel in den Reaktordruckbehälter zu pumpen. Das Kühlmittel hat beim
Eintritt eine Temperatur von 291,3 °C und beim Austritt eine Temperatur von
326,1 °C.
. Der Sekundärkreislauf beschreibt den Dampf - und Wasserkreislauf vom Damp-
ferzeuger über die Turbine zum Kondensator wo der Dampf wieder verflüssigt
wird und als Speisewasser wieder in den Dampferzeuger gelangt. Das zum Spei-
sewasser umgewandelte Kondensat wird einer Vorwärmanlage zugeführt und auf 218
° C vorgewärmt.
Der Reaktordruckbehälter, bestehend aus 25 cm dicken Spezialstahl enthält ca.
200 Brennelementen, die bis zu vier Meter lang sein können. In jedem Brennele-
ment sind bis zu 300 Brennstäbe mit ca. 1 cm Durchmesser zu einem quadrati-
schen Bündel angeordnet .
Jeder der ca. 60 000 Brennstäbe besteht aus einem dünnwandigen Metallrohr und
jeder einzelne von ihnen wird von 1 cm dicken Brennstofftabletten, die
Pellets, um-geben.
Die Brennstäbe enthalten insgesamt ca. 100 Tonnen Uran.
Sehr Wichtig bei der Betreibung eines solchen Reaktors sind die
Sicherheitsvorkeh-rungen. So wird schon alleine für die Steuerstäbe des
Reaktors eine Legierung aus Silber, Indium und Cadmium verwendet, da diese
sich besonders gut als Aborber-substanz für die Neutronen, die für die
kontrollierte Kettenreaktion nötig sind ge-eignet sind.
Bei mögliche Gefahren schnell reagieren zu können ist weiterhin ein wichtiger
Fak-tor. Da die Neutronen die größte Gefahrenquelle zur unkontrollierte
Kettenreaktion bilden, kann für langsame oder langfristige Regelvorgänge
Borsäure als Neutronen-absorber dem Reaktorkühlwasser zugesetzt werden. Für
schnelle Steuervorgänge können 61 Steuerstäbe zum Teil oder ganz eingefahren
oder herausgezogen werden können.
Des weiteren unterliegen die radioaktiven Stoffe im Kernreaktor einem
sechsfachen Barrierensystem:
1. Die erste Barriere, ein Uran-Kristallgitter enthält schon ca. 95 % der
radioaktiven Stoffe selbst. Sie werden in Brennstofftabletten (Pellets)
festgehalten.
2. Die zweite Barriere ist eine Stahlhülle in der die Brennstäbe einliegen.
Die Stahl-hülle ist gas - und druckdicht geschweißt und hält vor allem
gasförmige radio-aktive Stoffe zurück .
3. Die dritte Barriere ist der Reaktordruckbehälter mit Rohrleitungen des
Kühl-kreislaufs werden, falls erforderlich, austretende radioaktive Stoffe
festgehalten.
4. Die vierte Barriere ist eine Betonwand, die 2 bis 2 cm dick ist und die die
Aufgabe hat entweichende Gamma - Strahlung und Neutronen aus den Brennstäben
zu absorbieren.
5. Die fünfte Barriere ist ein Sicherheitsbehälter aus Stahl.
6. Die sechste und letzte Barriere ist die Stahlbetonhülle des
Reaktorgebäudes.
|
