Stromerzeugung durch regenerative Energiequellen

Aufbau:

1. regenerative Energiequellen

2. Wasserkraft
- Geschichte
- Erzeugung
- Vor- und Nachteile

1. regenerative Energiequellen

- Zu regenerativen Energiequellen zählen vor allem
- Sonnenenergie
- Windenergie
- Wasserkraft (Binnengewässer)
- Meeresenergie (Strömungen, Gezeiten, Temperaturgradienten)
- Erdwärme
- Bio- Energie (u.a. Holz, Treibstoffe aus pflanzlicher Biomasse, Biogas, Deponiegas)
- regenerative Energiequellen sind auch als Primärenergie bekannt
- Primärenergie nennen wir Energieträger, so wie sie in Natur vorkommen
- grundsätzlich zu unterscheiden ist zwischen regenerativen und nicht regenerativen Energieträgern
- Wasserkraft oder Brennholz gehören z.B. zu regenerativen Energieträgern, weil sie sich nicht verbrauchen oder immer wieder nachbilden
- einige der regenerativen Energiequellen wurden vom Menschen schon lange genutzt, bevor fossile Energieträger Bedeutung erlangten
- entscheidender Nachteil der meisten erneuerbaren Energien liegt allerdings in geringen Energiedichte, zum Teil auch in wechselnden Verfügbarkeit
- so ist es verständlich, dass vor allem während Industrialisierung bei wachsendem Energiebedarf Nutzung der regenerativen Quellen zu Gunsten fossiler Energieträger stärker zurückging
- lediglich Wasserkraft wurde weiterhin genutzt
- erst während Ölkrise in 70er Jahren fanden Argumente wie Endlichkeit fossiler Energieträger und Importabhängigkeit der meisten Industriestaaten in energiepolitischen Diskussionen zunehmend Beachtung
- Suche nach Ersatzenergie, die modernen technologischen, ökonomischen und ökologischen Anforderungen entsprechen, begann
- Teil der Forschungsmittel konzentrierte sich seitdem auf regenerative Energieträger, auch „alternative“ oder „neue“ Energiequellen genannt
- um Anteil regenerativer Energieträger an Stromversorgung zu steigern, wäre Umstellung von zentralen Großkraftwerken auf dezentrale kleine Kraftwerkseinheiten möglich, die jeweils örtlich vorhandene Energiepotential optimal nutzen könnten

2. Wasserkraft

- ist Kraft die mit Hilfe von Wasserrädern oder Wasserturbinen aus fließendem Wasser gewonnen wird
- natürliche Energiequelle, die überall dort verfügbar ist, wo ausreichende Menge an stetig fließendem Wasser vorhanden ist
- Erschließung der Wasserkraft erfordert heute umfangreiche Baumaßnahmen, darunter Stauseen, Dämme, Umgehungskanäle und Einbau von großen Turbinen, sowie Stromerzeugungsanlagen
- da Erschließung der Wasserkraft sehr hohe Investitionen erfordert, ist sie für Gegenden mit billiger Kohle oder billigem Öl oft unwirtschaftlich, selbst wenn Kosten für Brennstoff eines Dampfkraftwerkes höher sind als Betriebskosten eines Wasserkraftwerkes
- durch zunehmendes Umweltbewusstsein richtet sich Blick jedoch immer mehr auf erneuerbare Energiequellen
- gehört zu ältesten Energiequellen der Menschheit
- Jahrhunderte lang wurde sie als mechanische Energie zum Betrieb von Mühlen, Hammerwerken, Sägewerken ähnlichen Anlagen genutzt
- heute wird Kraft der Flüsse und Talsperren hauptsächlich zur Stromerzeugung verwendet
- Wasserkraft hat in Deutschland Anteil von 4,3%, inklusive 660 Wasserkraftwerken an gesamten öffentlichen Stromversorgungen
- meist genutzte regenerative Energiequelle
- Wasserkraft hat im Gegensatz zu anderen regenerativen Energieträgern mittlere Leistungsdichte
- das heisst, nutzbare Energie ist im Vergleich zu Fläche, Volumen und Zeitaufwand ist mit am größten
- es gibt Gezeiten-, Laufwasser-, Speicher-, Pumpspeicherwasser-, Gletscher- und Wellenkraftwerke (Strom wird dabei erzeugt)

Geschichte

- Nutzung der Wasserkraft reicht bis ins antike Griechenland und Rom zurück, wo Wasserräder zum Mehlmalen eingesetzt wurden
- Verfügbarkeit der billigen Arbeitskraft von Sklaven und Tieren verhinderte jedoch bis ums 12. Jh. weitere Verbreitung
- im Mittelalter entwickelte man große Wasserräder aus Holz, die maximale Leistung von etwa 37 Kilowatt erbrachten
- moderne Wasserkraft verdankt ihre Entwicklung dem englischen Bauingenieur John Smeaton, der als erster große Wasserräder aus Gusseisen baute
- Wasserkraft spielte wichtige Rolle bei industrieller Revolution
- gab dem Wachstum der Textil-, Leder- und Fertigungsindustrie Anfang des 19. Jh. entscheidende Impulse
- zwar war Dampfmaschine bereits erfunden, aber Kohle war knapp und Holz als Brennstoff unzureichend
- Wasserkraft trug zur Entwicklung der ersten Industriestädte in USA und Europa bei, bis Mitte des 19.Jh. mit Bau von Kanälen billige Transportwege für Kohle geschaffen wurden
- Dämme und Kanäle benötigte man, um bei Gefällen von mehr als 5 Metern mehrere Wasserräder hintereinander einbauen zu können
- 1866 wurde Grundstein für Stromerzeugung aus Wasserkraft mit Entdeckung des „dynamo- elektrischen Prinzips“ von Werner von Siemens gelegt

Erzeugung

- 1880 in England ersten Wasserkraftwerke zur Stromgewinnung errichtet
- Wiedergeburt der Wasserkraft erfolgte um Jahrhundertwende mit Entwicklung des Generators, der Weiterentwicklung der Wasserturbine und wachsenden Nachfrage nach Strom
- Kraftwerke sind von einem großen, höher gelegenen Wasserspeicher abhängig, wo der Wasserstrom gesteuert und fast konstanter Wasserstand aufrechterhalten werden kann
- Wasser fließt durch Druck hoher Leitungen, die mit Ventilen gesteuert werden, dass Durchflussmenge den Bedarf an Kraft entspricht
- Wasser strömt dann in Turbinen und verlässt diese durch sogenannten Untergraben
- Generatoren sind direkt über Turbinen auf senkrechten Wellen montiert
- Konstruktion der Turbinen richtet sich nach jeweiliger Fallhöhe, wobei sogenannte

Francis- Turbinen für große und Propeller- Turbinen für niedrige Fallhöhen verwendet werden

→ Turbinen sind Maschinen, in denen Strömungsenergie von Wasser in Rotationsenergie (Rotation = Drehung) und schließlich in mechanische Energie umgewandelt wird → turbinengetriebene Generatoren erzeugen nun elektrischen Strom

Vor- und Nachteile

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wasserkraft

allgemein

- ist Kraft die mit Hilfe von Wasserrädern oder Wasserturbinen aus fließendem Wasser gewonnen wird
- natürliche Energiequelle, die überall dort verfügbar ist, wo ausreichende Menge an stetig fließendem Wasser vorhanden ist
- gehört zu ältesten Energiequellen der Menschheit
- heute wird Kraft der Flüsse und Talsperren hauptsächlich zur Stromerzeugung verwendet
- meist genutzte regenerative Energiequelle
- Wasserkraft hat im Gegensatz zu anderen regenerativen Energieträgern mittlere Leistungsdichte
- das heisst, nutzbare Energie ist im Vergleich zu Fläche, Volumen und Zeitaufwand ist mit am größten
- es gibt Gezeiten-, Laufwasser-, Speicher-, Pumpspeicherwasser-, Gletscher- und Wellenkraftwerke (Strom wird dabei erzeugt)

Geschichte

- moderne Wasserkraft verdankt ihre Entwicklung dem englischen Bauingenieur John Smeaton, der als erster große Wasserräder aus Gusseisen baute
- Wasserkraft spielte wichtige Rolle bei industrieller Revolution
- gab dem Wachstum der Textil-, Leder- und Fertigungsindustrie Anfang des 19. Jh. entscheidende Impulse
- 1866 wurde Grundstein für Stromerzeugung aus Wasserkraft mit Entdeckung des „dynamo- elektrischen Prinzips“ von Werner von Siemens gelegt

Erzeugung

- 1880 in England ersten Wasserkraftwerke zur Stromgewinnung errichtet
- Wiedergeburt der Wasserkraft erfolgte um Jahrhundertwende mit Entwicklung des Generators, der Weiterentwicklung der Wasserturbine und wachsenden Nachfrage nach Strom
- Kraftwerke sind von einem großen, höher gelegenen Wasserspeicher abhängig, wo der Wasserstrom gesteuert und fast konstanter Wasserstand aufrechterhalten werden kann
- Wasser fließt durch Druck hoher Leitungen, die mit Ventilen gesteuert werden, dass Durchflussmenge den Bedarf an Kraft entspricht
- Wasser strömt dann in Turbinen und verlässt diese durch sogenannten Untergraben
- Generatoren sind direkt über Turbinen auf senkrechten Wellen montiert
- Konstruktion der Turbinen richtet sich nach jeweiliger Fallhöhe, wobei sogenannte

Francis- Turbinen für große und Propeller- Turbinen für niedrige Fallhöhen verwendet werden

Vor- und Nachteile

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten