Energieversorgung
Fast alle Energiearten die wir täglich nutzen stehen nicht direkt zur Verfügung. Zum Beispiel kommt der Strom nicht einfach aus der Wand bzw. Steckdose und auch ein Auto fährt nicht von Geisterhand.
1. Primärenergie
Das sind natürlich vorkommende Energieträger wie zum Beispiel:
- Steinkohle
- Braunkohle
- Erdöl
- Erdgas
- Kernenergie
- Solarenergie
- Wasserenergie
- Windenergie
- Biomasse
- Gezeitenenergie
- Erdwärme
2. Sekundärenergie
Erdöl lässt sich nicht direkt als Heizöl verwenden. Aus Wasserkraft entsteht nicht direkt Strom.
Durch industrielle Verfahren werden Primärenergieträger umgewandelt.
Die nun entstandene Sekundärenergie kann transportiert werden. Das ist jedoch meist sehr teuer. (Schifftransport von Öl, Überlandstromleitungen für Strom.)
3. Endenergie
Endenergie ist die Energie, die dem Kunden direkt zur Verfügung steht. Also die gelieferte Sekundärenergie.
Zum Beispiel:
- Benzin - Als Treibstoff im Fahrzeugtank
- Elektrische Energie - Bereitgestellt in der Steckdose
- Heizpelets - Im Tank der Heizung
- Erdgas - Über Gasleitung bis zur Heizung bereitgestellt
4. nutzenergie
Aufgabe der Energiewirtschaft ist es, ausreichend und pünktlich die gewünschte Endenergie zu liefern.
Erst jetzt, also beim Nutzer, geht der lange Weg von Primärenergie über Sekundärenergie und Endenergie zur Nutzenergie zu Ende.
Ein Großer Nachteil
Ist, dass durch Umwandlung und Transport oft große Mengen an Energie verloren gehen
bzw. umgewandelt werden und meist als Wärmeenergie ungenutzt verpuffen.
Fossile Energieträger sind über Millionen von Jahren aus Tier- und Planzenresten an verschiedenen Orten der Erde entstanden.
Sie kommen in unterschiedlichen Tiefen vor und müssen daher unterschiedlich abgebaut und gewonnen werden.
- Braunkohle
- Steinkohle
- Erdöl
- Erdgas
- Torf
Nukleare Energieträger werden durch Kernspaltung in Kernkraftwerken (AKWs) in Wärmeenergie umgewandelt.
Ausgangsmaterial ist das radioaktive Uran, welches als Uranerz im Bergbau gefördert wird.
Kernkraft galt irrtümlich als "saubere" Energiequelle was jedoch ein großer Trugschluss ist, da radioaktiv verseuchter Atommüll anfällt. Diesen zu entsorgen ist schier unmöglich, auch ein "Zwischenlagern" gestaltet sich äußerst schwer, da geografisch und politisch kaum ein gemeinsamer Nenner gefunden werden kann.
Wie wird unser Strom erzeugt?
konventionelle Energie
Strom aus dem AKW...
kernkraftwerk
erneuerbare energie
oder
Regenerative Energie
Fossile Energie ist endlich. Schon allein daher muss der Ausbau von regenerativer Energie vorangetrieben werden.
Regenerative Energieträger stehen immer wieder oder zeitlich unbegrenzt zur Verfügung.
- Windenergie
- Wasserenergie
- Sonnenenergie
- Geothermie (Erdwärme)
- Biomasse
1. Windkraft
Mit dem Windrad wird denkbar einfach Strom generiert.
- Der Wind treibt ein drehbares Flügelrad (Rotor) an.
- Der Rotor bewegt einen Generator.
- Der Generator erzeugt Strom.
In der Praxis ist es allerdings nicht so einfach...
Weitere Einflüsse von außen müssen berücksichtigt werden.
- Aufstellort.
Hängt von der Windgeschwindigkeit ab - Windrichtung.
Die Windrichtungsführung stellt das Windrad immer genau in den Wind. - Zu viel Wind.
Die Rotorbremse bremst die Drehzahl.
Die Rorornabe kann die Rotorblätter aus dem Wind drehen. - Leitungsnetz.
Da im Norden wesentlich bessere Bedingungnen für Windkraftanlagen herrschen gibt es dort auch mehr Windkraftanlagen.
Das Stromnetz ist aber für so große Mengen an Strom nicht unbedingt ausgebaut bzw. wird gerade noch ausgebaut.
Wie ist eine Winkraftanlage aufgebaut?
Aufbau und Funktion
Wie funktionieren Winkraftanlagen?
Energie aus Wind
Zu Wasser oder zu Land...? Die Standortfrage
Nur bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 4m/s (4 Meter pro Sekunde) produziert eine Windkraftanlage wirtschaftlich Strom.
Beste Voraussetzungen sind daher an der Küstenregion im Norden. Weite Teile des Südens sind dagegen nicht gut geeignet.
Es gibt viele Windparks auf See. Diese nennt man dann Offshore-Windparks.
Bei Vertikalrotoren zeigt die Rotorachse senkrecht nach oben. Hier spielt die Windrichtung keine Rolle.
Windnachführungen wie sie bei "normalen" Windrädern zum Einsatz kommen sind also überflüssig und entfallen somit.
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Der Bau und die Montage einer großen Windkraftanlage.
2. Sonnenenergie
A) Zur Erzeugung von Strom - Fotovoltaik
Hausdächer eignen sich wegen ihrer Neigung besonders gut als Unterlage für Solarmodule. Bei Sonnenschein treffen die Sonnenstrahlen fast senkrecht auf die Module auf. Anlagen die nicht nur einzelne Geräte (Taschenrechner) sonder Häuser mit Strom versorgen heißen Fotovoltaikanlagen.
An sonnenreichen Orten werden Solaramodule auf Bodenflächen aufgestellt. Sie sind meist größer als ein Fußballplatz.
Vor und Nachteile von Solarmodule:
- Teure Herstellung
- Herstellung belastet die Umwelt
- Abhängigkeit der Stromerzeugung (Tag, Jahreszeit, Witterung)
+ lautlose Stromerzeugung
+ keine Emmisionen durch Verbrennungsvorgang
+ Sonnenenergie steht zeitlich unbegrenzt zur Verfügung
Sonnenenergie
wie funktioniert ein PV Modul?
A) Zur Erzeugung von Wärme - Solarthermie
In Solarthermischen Anlagen wird aus Sonnenenergie Wärme gewonnen. Diese Wärme wird meist in Pufferspeichern gespeichert und dann je nach Bedarf als aufgewärmtes Trinkwasser verbraucht oder in den separaten Heizkreislauf des Hauses abgegeben.
Sonnenenergie
wie funktioniert Solarmodul?
C) Kombination aus Solarthermie und Fotovoltaik
In diesen sogenannten Hybridkollektoren kann sowohl Strom als auch Warmwasser erzeugt werden.
3. Blockheizkraftwerk
Ein Erdgasbetriebener Verbrennungsmotor treibt einen Generator an. Dadurch wird Strom erzeugt. Die Abwärme des Motors wird an einen Wärmetauscher für die Warmwasserversorgung abgegeben.
Der Wirkungsgrad kombiniert sich auf run 80%. Heißt also, rund 80% der eingesetzten Energie des Erdgases wird in Nutzenergie umgewandelt.
Eine eigene Heizung für die angeschlossenen Haushalte entfällt. Dadurch reduziert sich der Schadstoffausstoß.
Blockheizkraftwerk - BHKW
Eine neue Siedlung versorgt sich selbst mit Strom und Wärme
4. Erdwärme
In Island wird der Bedarf an Wärme und Warmwasser zu ca 90% aus Erdwärme erzeugt. Geysiere spucken kochend heißes Wasser aus, Welches zur Erzeugung von Strom und Heizwärme genutzt wird.
Bei uns gibt es dieses Phänomen nicht. Jedoch kann durch technische Hilfsmittel die Wärme aus der Erde genutzt werden. Mit Wärmepumpen fördert man die Wärme der Erde nach oben in den Wärmetauscher. Der wiederum gibt die Wärme in den Nutzkreislauf ab.
Erdwärme wird auch in geothermischen Kraftwerken genutzt um Strom oder Wärme zu erzeugen. Dabei wird bis zu 5000 Meter tief in die Erde gebohrt.
Erdwärmekollektoren für den privaten Bereich liegen dabei nur knapp unter der Frostgrenze.
clever Erdwärme nutzen
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5. Biomasse - Biogas
Entscheidend bei der Biogasanlage ist der Vorgang im Faulturm auch Fermenter genannt.
Darin werden verschiedene Biomassen vermischt und es bildet sich nach etwas Zeit das Biogas.
Das Biogas wird dann im BHKW verbrannt und erzeugt somit Strom und Wärme zur Selbstnutzung und zum Einspeißen ins Fernnetz.
Biogasanlage und BHKW
Das Stromnetz
