Windkraft + wasserkraft

D ie Wasserkraft gehört mit zu den ältesten Energiequellen der Menschheit. Die Energieumwandlung erfolgt mit hohem Wirkungsgrad, ohne Schadstofffreisetzung, und ohne Wärmeabgabe an die Umwelt. Der älteste Weg, die Energie des Wassers zu nutzen, ist das Wasserrad. Wasser versetzt das Rad in Drehung und über eine Achse wird die Drehbewegung zu verschiedenen Zwecken genutzt. Man unterscheidet 3 unterschiedliche Wasserräder: Das unterschlächtige, mittelschlächtige, sowie das oberschlächtige Wasserrad. Im Laufe der Jahre wurden Wasserräder durch Turbinen ersetzt. Das hinter Staumauern gestaute Wasser wird unter hohem Druck durch die Turbinen geleitet, die dann einen Generator antreiben. Das erste Wasserkraftwerk aus dem Jahre 1882 lieferte Strom für 250 kleine Glühbirnen. In China liefern heute schon an die 60000 Miniwasserkraftwerke soviel Strom wie 10 Atomkraftwerke
Auch die Energie der Gezeiten (Tidenhub) kann genutzt werden. Das bei der Flut angeschwemmte Wasser wird durch große Öffnungen hinter einen Staudamm gelassen, wo es dann gestaut wird, solche Anlagen findet man vornehmlich in Buchten und Flussmündungen. Bei Ebbe wird das gestaute Wasser durch Turbinen zurück in das Meer geleitet. Das bis heute größte und modernste Gezeitenkraftwerk liegt seit 1966 in der Bretagne bei St. Malo und wird von der Rance gespeist. Der dort 13 Meter betragende Tidenhub betreibt 24 Turbinen und versorgt damit die 300000 Einwohner von St. Malo. Im Moment sind weitaus größere Projekte geplant. In Westengland soll ein Tidenhub von 11 Metern und über 200 Turbinen 5% aller Engländer mit Strom versorgen.
Genau wie die Gezeiten können auch Wellen in elektrischen Strom umgewandelt werden. Wenn der Wind auf dem offenen Meer über das Wasser bläst, entstehen Wellenberge bis 20 Meter Höhe. Nur Küsten stellen für sie natürliche Hindernisse dar, an denen sie sich brechen. An Küsten werden große hohle Röhren mit einer Öffnung an der Wasseroberfläche und mit innen installierten Turbinen gebaut, in die die Wellen eindringen können, und damit die Turbinen antreiben
Die Nutzung der Wasserkraft ist momentan noch die bedeutendste regenerative Energiequelle. Ungefähr vier Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms wurden 1995 aus der Wasserkraft gewonnen. In manchen Ländern liegt dieser Wert noch weitaus höher. In Österreich etwa liegt der Wert bei 25% und in Norwegen bei fast 80%. Dies liegt natürlich hauptsächlich an den örtlichen Gegebenheiten wie zum Beispiel an großen Flüssen oder Seen. Auch können riesige Stauseen nicht überall gebaut werden, sind sie ja teilweise sogar als ökologisch bedenklich einzuschätzen. Angeblich soll durch angestautes Wasser die Bahn der Erde um die Sonne geringfügig verändert werden. Ebenso müssen durch große Stauseen, wie den Hoover-Damm, viele Bauern umgesiedelt werden. Die Wasserkraft deckt momentan weltweit etwa 6% des Weltenergiebedarfs.
Als Wind bezeichnet man Luftbewegungen, die durch großräumige Luftdruckunterschiede entstehen. Die Kraft des Windes wird vermutlich schon ebenso lange genutzt wie die der Sonne, letztendlich entsteht ja erst durch die solare Strahlung der Wind, den wir dann technisch nutzen können, um damit Strom zu erzeugen. Die älteste

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bekannte Windmühle steht in Moos in Ägypten, ihr Alter wird auf über 3000 Jahre geschätzt. Angetrieben durch den Wind drehten sich die zu meist 3 Windmühlenflügel und trieben im Mühleninneren einen Mühlstein oder eine kleine Pumpe an. Die klassische Windmühle findet man heute fast ausschließlich in Museen, sie kommt nur noch selten als Stromlieferant in Frage. Die Windmühlen werden in unserem Zeitalter durch unansehnliche Stahlstützen mit einem bis drei Rotorblättern ersetzt, die mit Hilfe von Unter- und Überdruck Strom erzeugen. Die Rotoren drehen sich mit einer komplizierten Elektronik oder durch eine einfache Windfahne in Windrichtung. Die ideale Konstruktion ist ein 50 Meter hoher Turm mit drei mindestens 25 Meter langen Flügelblättern. Die Drehbewegung der Rotorblätter wird auf eine riesige Kardanwelle übertragen, die einen Generator antreibt, der dann Strom erzeugt.
Das Problem ist nur, dass der Wind nicht immer am richtigen Ort in der richtigen Stärke vorhanden ist. Der Erfahrung nach bläst er relativ regelmäßig in Küstennähe und auf Bergen und genau dort ist es schwer, die Industrie anzusiedeln um Energie zu gewinnen. Das Relief von Deutschland hat nun weder ausgedehnte Küstengebiete, noch sehr viele Berge, was dazu führte, dass die Subventionen des Staates immer mehr an der Windenergie vorbeiliefen, viel mehr wurden Bereiche wie Kern- und Wasserkraft bezuschusst. Der wichtigste Faktor beim Bau einer Windkraftanlage ist sicherlich der Standort in einer windigen Region, doch der Wind alleine reicht nicht, er muss auch das ganze Jahr über gleichmäßig verteilt mit relativ konstanten Windgeschwindigkeiten wehen. Wind lässt sich nicht speichern, also muss er direkt dort, wo er aufkommt, in transportfähigen elektrischen Strom umgewandelt werden. In der ganzen Welt entstehen seit kurzem ganze "Windfarmen", auf denen mit unzähligen verschiedenen Typen von Windgeneratoren der Wind "geerntet", und in Strom umgewandelt wird. Weiterhin gibt es noch Windkraftanlagen mit vertikal installierten Rotoren, die sogenannten Darrieus-Motoren, deren Vorteil in der Unabhängigkeit von der Windrichtung und in geringeren Wartungskosten liegt. Eine der windigsten Regionen der Welt ist der Tehachapi-Pass in Kalifornien. Dort stehen über 5000 Windkraftanlagen und liefern Strom für mehr als eine halbe Million Bürger in Kalifornien. An diesem Beispiel erkennt man, wie unwirtschaftlich die Windenergie ist, 1 Windgenerator liefert gerade mal den Strom für 100 Personen.
Die Windkraft hat in den letzten Jahren dennoch eine Entwicklung genommen, wie sie fast nur aus der Halbleiterindustrie bekannt war. Innerhalb dieser 5 Jahre hat sich die Leistung einer Windkraftanlage in Deutschland von früheren 100 kW auf jetzt 1,5 MW verfünfzehnfacht und die Zahl der Anlagen in Deutschland hat sich mehr als verfünffacht. Die durch Windkraft erzeugte Energie auf der gesamten Erde beträgt etwa 1600 MW. Das ist etwas mehr Energie als ein großes Kernkraftwerk heutzutage erzeugt.
Ein weiterer Teilbereich der Windkraft sind Aufwindkraftwerke. Unter einem nach außen offenen Glasdach erwärmt die Sonne die darunter liegenden Luftschichten. In der Mitte des Glasdaches befindet sich eine Art Kamin, in der mehrere Turbinen angebracht sind. Durch eine Sogwirkung wird nun von unten immer mehr Luft nachgesogen und durch den Kamin wieder abgegeben, die Turbinen erzeugen mit Hilfe von Generatoren Strom. Zwei ungarische Schüler haben jetzt ein neues Superwindrad entwickelt, welches mit 45º angewinkelten Rotorblättern eine 300% größere Energieausbeute verspricht.
Dennoch wird die Windkraft in Zukunft aufgrund des geringen Aufkommens zuver-

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lässiger Windregionen bei der Deckung des Weltenergiebedarfs nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Preis für "Windstrom" liegt derzeit bei dem zwei- bis dreifachem des normalen Stroms. Ebenso schreckt der hohe Investitionspreis immer noch viele Stromerzeuger ab, die sich dann lieber auf altbewährte Energien verlassen.
Dem "Wasserstrom" jedoch wird eine blühende Zukunft vorhergesagt, obwohl er flächendeckend nur in Länder mit vielen Wasservorräten eingesetzt werden kann. Deutschland zum Beispiel kommt sicherlich nicht über eine Primärenergienutzung von 10% aus Wasserkraft hinaus. Kanada jedoch, das Land mit dem größten Wasseraufkommen (hier lagert ¼ aller Süßwasservorräte der Erde) könnte, rein rechnerisch, seinen kompletten Strombedarf durch Wasserkraftwerke decken.