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Übersicht Was bedeutet regenerative Energie? Welche regenerativen Energiequellen gibt es? Sonnenenergie Windenergie Wasserkraft Bioenergie Geothermie.

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Präsentation zum Thema: "Übersicht Was bedeutet regenerative Energie? Welche regenerativen Energiequellen gibt es? Sonnenenergie Windenergie Wasserkraft Bioenergie Geothermie."—  Präsentation transkript:

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2 Übersicht Was bedeutet regenerative Energie? Welche regenerativen Energiequellen gibt es? Sonnenenergie Windenergie Wasserkraft Bioenergie Geothermie Situation in Deutschland / der EU Ausblick

3 Was bedeutet regenerative Energie? Eine Form der Energiegewinnung wird als regenerativ (erneuerbar) bezeichnet, wenn sie aus nachhaltigen und kontinuierlich verfügbaren Quellen erzeugt wird die Vorräte sind kostenlos, unbegrenzt und stehen ewig zur Verfügung alle regenerativen Energien sind CO2- und damit klimaneutral Regenerative Energien hängen direkt (Photovoltaik) oder indirekt (Wind, Wasser, Biomasse) von der Sonne ab

4 Welche regenerativen Energiequellen gibt es? die Sonnenstrahlen (durch Kernfusion in der Sonne entstanden) die im Erdinnern vorhandene Wärme die Effekte der Erdrotation Gezeiten Diese Energiequellen können vom Menschen genutzt werden als 1. Sonnenlicht und –wärme 2. Windenergie 3. Wasserkraft 4. Erdwärme 5. Biomasse

5 Die Sonne 15 Millionen ° Celsius schickt jedes Jahr Trillionen Wattstunden Energie auf die Erde ( Wh) entspricht dem fachen des Gesamtweltstrombedarfs alle 30 Minuten der Gesamtweltstrombedarf eines Jahres

6 Solarenergie Die Sonnenenergie lässt sich auf verschiedene Arten nutzen: Sonnenkollektoren, erzeugen Wärme und Hitze Solarzellen, erzeugen elektrischen Gleichstrom Wind- und Wasserkraftwerke, erzeugen elektrischen Strom Intensität der Sonneneinstrahlung liegt bei 1,367 kW/m² (Solarkonstante)

7 Nachteile der Sonnenenergienutzung Sonneneinstrahlung ist Wetter-, Tages- und Jahreszeitabhängig, ohne Speichertechnologien ist keine konstante Energieversorgung möglich Auf Verbrauchsschwankungen kann nicht reagiert werden Energieerzeugung nicht völlig emissionsfrei (Herstellung benötigt Wasser, Chemikalien und Energie) teuer, energetische Amortisation nach 2-3 Jahren erreicht Kraftwerke die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, können sich durch den ständigen Verbrauch von Brennstoffen niemals energetisch amortisieren

8 Photovoltaik Technik, die Sonnenstrahlung unmittelbar in elektrische Energie umwandelt

9 Photovoltaikzellen Bestehen aus einer Platte mit zwei hauchdünnen (0,001 mm) Schichten Eine Schicht besteht aus Silizium, die andere aus Silizium und Bor Durch das einfallende Sonnenlicht treffen Photonen auf die äußere Schicht Sie treiben die Elektronen der äusseren in die andere Schicht und so entsteht eine Spannung (Gleichstrom)

10 Photovoltaik

11 Sonnenkollektoren Dunkle Rohre mit Flüssigkeit Sind an Wasserspeicher angeschlossen, zirkuliert spezielle schwarze Beschichtungen gegen Reflektionsverluste Hoher Wirkungsgrad (zwischen 60 und 75 Prozent) Wird meist auf Hausdächern zum Erwärmen von Wasser benutzt 50% der Heizwärme durch die Sonne Eine Anlage kostet ca. 5000

12 Parabolrinnen- Kraftwerke

13 Parabolrinnenkraftwerke Höhere Wirkungsgrade und niedrigere Baukosten als Photovoltaikanlagen Nur in sehr sonnenreichen Regionen wirtschaftlich einsetzbar Weniger als 2 Jahre energetische Amortisationszeit Der so gewonnene Strom ist nur halb so teuer wie Solarstrom aus Photovoltaikmodulen

14 Fresnellkollektoren Statt großer parabelförmiger Spiegel viele kleine schwach gewölbte Spiegel, ermöglicht kostengünstigere Herstellung durch geringere Lichtkonzentration aber auch geringere Effizienz zusätzliche Sekundärreflektoren sollen das ausgleichen

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16 Turmkraftwerke hoher Turm im Zentrum der Anlage an seiner Spitze ist ein Receiver, der das von den Spiegeln reflektierte Sonnenlicht aufnimmt ein Wärmeträger wie Dampf, Flüssigsalz oder Luft wird erhitzt jeder einzelne Spiegel wird durch eine zweiachsige Steuerung stets exakt der Sonne nachgeführt

17 Solar One in Barstow, Kalifornien 1981 erbaut 1812 Heliostaten je 40 m² insgesamt 72,650 m² Spiegel 10 Megawatt Leistung

18 Solaröfen Der Hohlspiegel funktioniert im Prinzip wie ein Brennglas, das einfallende Licht wird in einem Brennpunkt gebündelt Solarofen von Odeillo (Frankreich): 36 Spiegel mit Gesamtfläche 2835 m² konzentrieren in einen Hohlspiegel 1860 m², dieser konzentriert das Licht auf 625 cm² Licht wird um das fache konzentriert Bis zu 4000° Celcius

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21 Dish/Stirling-Anlagen Bestehen aus nur einem Parabolspiegel und einem separaten Receiver plus Aggregat zur Stromerzeugung – meist ein Stirling- Motor. In diesem Motor wird das ein Gas abwechselnd erwärmt und abgekühlt, um einen Generator anzutreiben. Relativ leistungsschwache Anlagen, eignen sich gut für dezentrale Stromversorgung in abgelegenen Regionen

22 – W W

23 Man heizt unter einer großen Glasfläche Luft durch die Sonne stark auf und leitet sie in einen Kamin, wo eine Turbine Strom produziert.

24 wegen Ölkrise der 70er vom Bundesforschungsministerium entwickelt Kamin ist 195 Meter hoch, hat Durchmesser von 10 Metern Kollektor hat Durchmesser von 240 Metern Aufwind erreichte unter Last 9 m/s, die Turbine wurde bei 2,5 m/s aktiviert erreichte Spitzenleistung von 50 Kilowatt lief von 1986 bis 1989 fast ohne Unterbrechung Turm krachte aufgrund der Sparmaßnahmen (Plastikfolie statt Glas, Blech statt Stahlbeton) 1989 bei einem Orkan zusammen Aufwindkraftwerk in Manzanares

25 Stromkosten Strom aus Kohle / Kernkraft4-5 Cent / kWh Strom aus Windkraft6-8 Cent / kWh Strom aus Wasserkraft8-9 Cent / kWh Strom aus solarthermischen Kraftwerken9-22 Cent / kWh Strom aus Photovoltaik40-50 Cent / kWh

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29 Windenergie Können in allen Klimazonen, auf See und allen Landformen (Küste, Inland, Gebirge) eingesetzt werden Windströmung treibt Rotorblätter an, Rotor gerät in Bewegung Rotor gibt Rotationsenergie an Generator weiter Generator erzeugt Strom Wirkungsgrad von 50% Stromerzeugung schwankt mit dem Wind

30 Windrad Nehmen ab ca. 19 km/h den Betrieb auf Bei 100 km/h brechen sie Betrieb ab Nennleistung bei km/h erreicht Rotor wird zwecks optimaler Ausbeute mit Hilfe eines Computers in den Wind gedreht

31 Darrieus-Rotor Vertikale Rotationsachse Von Windrichtung unabhängig, keine Windnachführung nötig turbulenter Bodenwind kann genutzt werden Günstiger in Bau und Wartung 40% Wirkungsgrad Kann nicht von selbst anlaufen Wird daher mit leicht anlaufenden Savonis-Rotoren kombiniert

32 Savonius-Rotor Einfacher Aufbau, einfache Montage Hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl Unabhängig von der Windrichtung, keine Ausrichtung nötig Einsatz schon bei extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten (2-3 m/s) Koppelung mehrerer Rotoren möglich, sowohl vertikal als auch horizontal Sturm- und Böensicher Sehr leise Wirkungsgrad ca. 30%

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34 Weltweit installierte Nennleistung

35 Wasserkraft Wandelt die Bewegungsenergie des Wassers in elektrische Energie um Stellt ca. 25% der weltweit erzeugten Energie nimmt an Bedeutung noch weiter zu in manchen Ländern ist Wasserkraft die wichtigste Quelle für elektrischen Strom: Norwegen 99% Zaire97% Brasilien96% Deutschland4%

36 Laufwasserkraftwerk Wandeln die Kraft des fließenden Wassers von Flüssen in Energie um Wehranlagen stauen den Fluss um mehrere Meter auf Das gestaute Wasser fließt durch Turbinen und treibt diese an Sehr hoher Wirkungsgrad von 95% Sehr zeit- und kostenintensiv Es wird viel Natur zerstört

37 Wasserkraft Der Drei-Schluchten-Damm

38 Wasserkraft Bauzeit Länge2310 m Höhe185 m Staukapazität39,3 Mrd. m³ Nennleistung MW 26 Turbinen 13 überflutete Städte 657 überflutete Fabriken Hektar überflutetes Land 1,3-2 Millionen umgesiedelte Personen Millionen m³ Erde und Felsen abgetragen 28 Millionen m³ Beton verbaut Spart jedes Jahr 168 Millionen Tonnen Kohle

39 Wasserkraft

40 Wellenkraftwerk

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42 Energie durch Gezeiten Niedrigster Anteil an alternativen Energien Große Potentiale Funktionsweise wie Wasserkraftwerke Nutzt Ebbe und Flut, permanent vorhanden und berechenbar Prinzip wie Laufwasserkraftwerk

43 Bioenergie Energetische Nutzung der Biomasse Ökologische und günstige Energiequelle Energie der Sonne wird von den Pflanzen durch Photosynthese in Form von organischem, energiereichem Material gespeichert Wichtigste Bioenergiequellen: Holz, Stroh, Mais, Getreide, Zuckerrüben, Raps, Biogas, Pflanzenöle, Bioabfälle, Exkremente, Algen Nachteil: Hoher Zeit und Flächenbedarf (0,1-0,3% der Sonnenenergie netto nutzbar wegen Zusatzaufwand: Gärung/Biogasreaktor)

44 Deponiegasanlagen Bei Lagerung von Müll auf Deponien bilden sich unter Luftabschluß durch Gärung und Verrottung Gase mit hoher Methankonzentration Gase werden abgesaugt und verbrannt verstärken Treibhauseffekt, daher teuer, trotzdem sinnvoll

45 Geothermie Bereitgestellt durch Isotopenzerfall (Kernspaltung) im Erdinnern und durch die Restwärmestrahlung der Erde In genügender Tiefe steigen Temperaturen auf 300° C und mehr An Plattengrenzen besonders intensiv verfügbar (Inselbögen, Gebirge) Unerschöpflich Unterliegt keinen Schwankungen Man zapft Heißwasserquellen an Steht noch relativ am Anfang Wird viel genutzt in Island, Neuseeland, Japan, Russland und Italien

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47 Vorteile der Geothermie sehr zuverlässig und sicher ganzjährig nutzbar Wartungsfrei Langlebig hohes Temperaturniveau geringer Platzbedarf frei von Umwelteinflüssen

48 Speicherung der Sonnenenergie Aufgrund der täglichen und jahreszeitlichen Schwankungen der Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche ist es wichtig, dass überschüssige Sonnenenergie in Zeiten niedrigen Verbrauchs gespeichert werden kann, um den Bedarf in Jahres- oder Tageszeiten abzudecken, wenn die zur Verfügung stehende Sonnenenergie den Verbrauch nicht decken kann. Wasser- und Bodenspeichersysteme Akkumulatoren Wasserstoff Druckluft das allgemeine Stromnetz: Einspeisung, bei geringer Sonneneinstrahlung den Fehlbedarf aus dem Netz decken -> evtl. unwirtschaftlich Lithium-Polymer-Akku0,55 MJ / kg Wasserstoff1,19 MJ / kg Benzin43 MJ / kg

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50 Quellen des Energieverbrauchs in Deutschland 2007

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52 Einfluss auf die Wirtschaft

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54 Ausblick 700 Millionen $ teures und 1000 Meter hohes 200 Megawatt-Aufwindkraftwerk in Australien geplant Besserer Wirkungsgrad der Photovoltaikzellen dank technischem Fortschritt Sinkende Preise dank hoher Stückzahlen und Massenproduktion

55 Quellen erneuerbare-energien.de umweltdatenbank.de de.wikipedia.org wissenschaft.de bmu.de


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