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Von den regenerativen Energiequellen spielen bislang nur Biomasse (Holz) und Wasserkraft eine Rolle.
Der Weltenergieverbrauch 1989 betrug 356 ExaJoule (EJ), die sich wie folgt aufteilten:
38% Erdöl, 28% Kohle, 20% Erdgas , 7%Biomasse, 6% Kernenergie 2% Wasserkraft
In der Dritten Welt deckt die Biomasse sogar 35% des gesamten Energieverbrauchs.
25% der Weltbevölkerung verbraucht 75% der Weltprimär-Energie. Der durchschnittliche Pro-Kopf-Verbrauch eines Nordamerikaners liegt um das 5fache über dem Weltdurchschnitt und sogar um das 22fache über dem Verbrauch eines Afrikaners.
Windräder: -in gewisser Weise Weiterentwicklung der frühen Windmühlen
-Turmkopf (auch "Gondel" genannt) ist durch mechanische, hydraulische oder elektro-mechanische Drehgetriebe mitsamt Rotor um 360° drehbar.
-meist dreiblättrig, wegen gleichmäßiger Massenverteilung
-aber auch zwei- (günstig, weil der Preis für ein Rotorblatt relativ hoch ist) und einblättrige (allerdings unruhiges Laufbild und laute Flügelgeräusche) gibt es
-zur Zeit sind in D mehr als 7800 Windkraftanlagen in Betrieb
-Gesamtleistung über 4400 Megawatt, 2% des deutschen Strombedarfs
-Niedersachsen schon 5% des Bedarfs durch Windenergie gedeckt
-die Hälfte des europaweiten Windradstroms wird in D erzeugt, dann Dänemark, Spanien und die Niederlande
Aufwindkraftwerke
-Lässt sich zu solarthermischen Kraftwerken zählen
-Nutzt die Tatsache, dass warme Luft nach oben steigt, kombiniert also seit der Antike bekannte physikalische Gesetze; Windrad, Schornstein- und Treibhauseffekt
-unter einem flachen, an den Seiten geöffneten Glasdach wird die unterliegende Luft erwärmt und steigt durch einen hohen Kamin in der Mitte des Daches auf; dadurch entsteht ein kontinuierlicher Aufwind, der Turbinen antreibt
-ein Aufwindkraftwerk kann so bis zu 45% der einfallenden Sonnenstrahlen in Wärmeenergie umsetzen
-allerdings sind die Größen bei Leistungsstarken Aufwindkraftwerken nahezu unvorstellbar; bei einer Leistung von beispielsweise 200MW muss das Dach einen Durchmesser von 5000m haben und der Kamin 1000m hoch
-besonders Drittländern bietet diese einfache, wenig störanfällige Technologie gute Chancen auf dem Energiemarkt
Solarenergie:
Photovoltaik:
-direkte Gewinnung von Elektrizität aus Sonnenlicht, mit Hilfe von Solarzellen
-teuerste aber auch edelste Variante, aus Sonnenenergie Strom zu erzeugen
-Solarzelle ist Grundeinheit eines Solarstromgenerators, ca. 10x10cm² groß und liefert Strom von einigen Ampere bei einer Spannung von ca. 0,5V
-meist Zusammenschluss mehrerer Solarzellen zu einem Solarmodul in einem Gehäuse, Anforderungen sind hoch: Temperaturen von -40°C bis +80°C, Regen, Hagel, Wind, Kondenswasser.
-Netzgekoppelte Solaranlage meist aus mehreren Modulen, gekoppelt mit Wechselrichter um Strom in das öffentliche Netz einzuspeisen
-Inselanlagen kommen dort zum Einsatz, wo kein öffentliches Stromnetz zu Verfügung steht
Parabolrinnen-Solarkraftwerke:
-kostengünstigste und effizienteste Methode um aus Sonnenlicht Energie zu erzeugen
-Sonnenenergie treibt Dampfturbinen an
-Solarfeld besteht aus mehreren parallel angeordneten Reihen von Kollektoren, jeweils ca.100m lang und wieder unterteilt in Einzelkollektoren
-Spiegel der Kollektoren haben parabolförmigen Querschnitt, im Brennpunkt verläuft ein Absorberrohr, gefüllt mit hitzebeständigem, synthetischem Öl
-Sonnenlicht wird 80-fach konzentriert auf dieses Rohr reflektiert, dadurch erreicht das Öl eine Temperatur von bis zu 400°C
-Energie wird über Wärmetauscher an Wasser abgegeben, der Dampf treibt dann einen Generator an
Turmkraftwerke:
-hunderte, meist gekrümmte Spiegel (Heliostaten) um einen Receiver-Turm herum, welche die Sonnenstrahlen zur Turmspitze reflektieren
-in der Spitze werden die Strahlen von einem Trägermedium absorbiert und zum Wärmekraftwerk weitergeleitet
-Flüssiges Salz (ca. 290°C) wird auf ca. 565°C erhitzt, gibt über einen Wärmetauscher seine Energie an Wasser ab: Wasserdampf entsteht, dieser treibt eine Turbine an, die wiederum über einen Generator Strom erzeugt
à 30 bis 400MWel
Brennstoffzellen
-wird benutzt um aus regenerativ gewonnenem Wasserstoff Strom zu erzeugen
-prinzipiell sind alle Zellen gleich aufgebaut: zwischen zwei Elektroden (Anode und Kathode) befindet sich ein Elektrolyt, der den Ionen- (meist Protonen-) Austausch ermöglicht.
-Unterschiede zwischen den Zelltypen bestehen in Elektrolyten und verwendeten Brenngasen
Beispiel: PEM-Brennstoffzelle
PEM-FC à Proton Exchange Membrane Fuel Cell
Elektrolyt: Polymembran Wirkungsgrad 60% (H2)
40% (CH4)
Anodengase: Wasserstoff Anwendungen: Stromversorgung
(Methanol)* Pkw/Bus
(Methan)* Hausversorgung
Blockheizkraftwerke
Temperatur: 0-80°C
Leistung: bis 250kW Zusatz: CO-empfindlich
*Wasserstoff wird über Reformierung erzeugt
Bioenergie
-1998 wurde in D aus Biomasse eine Energiemenge von 1,1Mrd. kWh erzeugt - im Vergleich mit Windenergie 4,5Mrd. kWh und Wasserkraft 16,1Mrd. kWh.
-Eine alltägliche und wohl auch eine der ältesten Formen der Bioenergienutzung ist das Brennholz. Weitere Ausgangsstoffe sind Stroh, Gülle, Mist, Tier- und Pflanzenabfälle und Ölpflanzen wie Raps und Hanf.
-bei der Verbrennung von Biomasse entsteht Wärme- oder elektrische Energie
-Biodiesel wird aus Rapsöl und Methanol (Alkohol) hergestellt, es ist allerdings umstritten, da ein großer Flächenverbrauch durch den Rapsanbau und der damit verbundene Dünger- und Pestizid-Einsatz nötig ist, auch ist Biodiesel im Vergleich zu normalem Dieselkraftstoff relativ teuer
-Vorteile sind zum Beispiel sein geringer Schadstoffausstoß bei der Verbrennung und die biologisch leichte Abbaubarkeit, von daher ist der Biodieseleinsatz in der Forstwirtschaft oder der Binnenschifffahrt von Vorteil
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