Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und Infrastruktur Technikgeschichte SS 2010 – Johannes Evers Referenten: Marlies Keizers und Benedikt Heitmann

Gliederung Kraftwerke in Deutschland Herausforderungen in der Energieversorgung Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Geschichte der Energieversorgung Energieversorgung aktuell

Übersicht: Kraftwerke in Deutschland

Arten von Kraftwerken Kohlekraftwerk (30 in Deutschland zwischen 400-1600 MW) Grundlasterzeugung am meisten Braunkohlekraftwerke Wirkungsgrad nur 40 % langsam anzufahren

Kohlekraftwerk

Arten von Kraftwerken Gaskraftwerk für Spannungs- spitzen da schnell anzufahren Wirkungsgrad bis zu 60 % durch Kopplung zu Gas-und Dampf- Kombikraftwerken sonst ca. 40 %

Arten von Kraftwerken Wasserkraftwerk Grundlast preiswerte Stromerzeugung lange Laufzeiten Wirkungsgrad ca. 90 %

Arten von Kraftwerken Kernkraftwerk bis zu 1600 MW Grundlast 17 in D günstigste Stromerzeugung Wirkungsgrad ca. 35 %

Arten von Kraftwerken Windkraftanlagen ca. 22.000 in Deutschland CO² neutral bis zu 5 MW große Offshore Windparks

Arten von Kraftwerken Photovoltaik teure Strom- erzeugung ca. 9800 MW peak in D Wirkungsgrad ca. 20 %

Arten von Kraftwerken Speicherkraftwerk nutzen potentielle Energie aus für Spannungsspitzen oder wenig Strom- verbrauch Wirkungsgrad ca. 70 %

Arten von Kraftwerken Gezeitenkraftwerke in Deutschland nicht präsent Biomassekraftwerke immer größere Bedeutung, aber im Konflikt mit der lokalen Nahrungsmittelerzeugung

Energiemix (Stand 2008)

Herausforderungen in der Energieversorgung Stecker rein, Strom fließt – das ist alles andere als selbstverständlich Damit es genügend Strom gibt, laufen Tag und Nacht die Kraftwerke der Stromverbrauch muss dabei genau berechnet werden, denn das Stromnetz ist kein Speicher  Deshalb erzeugen die Kraftwerke immer genau so viel Strom, wie verbraucht wird

Herausforderungen in der Energieversorgung Bei Engpässen gibt es das Europäische Verbundnetz (Notkraftwerke) Ein Netz von Transportkabeln durchzieht Deutschland um die Kraftwerke mit den Verbrauchern über Erdkabel und Freileitungen zu verbinden Das Gleichgewicht aus Erzeugung und Verbrauch sichert den Betrieb des Stromnetzes bei konstanter Frequenz (50 Hertz).

Herausforderungen in der Energieversorgung um so mehr Windkraftwerke installiert werden, um so größer sind die Schwankungen, die von konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden müssen dort wo die Windenergie erzeugt wird, wird sie nur zum Teil verbraucht, so dass sie über weite Strecken transportiert werden muss  Energieversorger müssen das Hochspannungsnetz ausbauen

Herausforderungen in der Energieversorgung Wechsel von eine zentralen zu einer immer dezentraleren Energieversorgung generell: die Stromversorger müssen sich ständig an den Energiebedarf anpassen (z.B. Mittags oder in der Halbzeitpause) , damit die Frequenz nicht unter 50 Hertz sinkt

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose „Der Weg des Stroms“ oder „Vom Kraftwerk in die Steckdose“ Im Kraftwerk: Spannung von 220.000 Volt Aus der Steckdose kommt: 220 Volt Was passiert auf dem Weg vom Kraftwerk zur Steckdose?

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Titel der Präsentation Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Gehen von einem mittelgroßen Kohlekraftwerk aus ( Leistung = ca. 440 MW) Generator erzeugt Energie ca. 21.000 Volt Transformatoren: Umwandlung der Spannung in Hochspannung (110.000– 380.000 Volt)  zum besseren Transport mit möglichst wenig „Spannungsverlusten“

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Einspeisung in das europäische Verbundnetz Weiterleitung über spezielle Höchststromleitungen (380 oder 220 kV) Entweder über Freilandleitung Oder über Erdkabel

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Nächster Schritt: 110 kV Freiluft – Schaltanlage Gelände mit vielen Isolatoren Innen befinden sich Generatoren, Schalt- und Überwachungsgeräte und Turbinen Umspannung durch Transformatoren auf 110.000 Volt

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Regionale Weiterleitung über Hochspannungsfreileitungen 110 kV 110 kV – Leitungen treffen in Umspannwerken ein Hochspannung wird wieder reduziert auf 20 kV Mittelspannung Weiterleitung an regionale Verteilungsnetze oder große Industriebetriebe

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose 20 kV Mittelspannungsleitung bis zum Trafo – Häuschen z.B. in Wohngebieten Transformator setzt Spannung von 20 kV auf 0,4 kV (230/400 Volt) herab  Niederspannung

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Weiterleitung über- oder unterirdisch über Niederspannungsleitungen zu einem Kabelverteilerschrank In der Nähe der Wohnung des Verbrauchers gelegen Viele Kabel laufen zu unterschiedlichen Häuserreihen ab Ab hier: heutzutage meist nur noch 0,8m unterirdisch

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Hausanschlusskasten: Kasten mit allen Hauptsicherungen Eine Leitung von dort führt zum Stromzähler  „Verbrauchsmessung“

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose vom Hausanschluss zum Unterverteiler Umgangssprachlich „Sicherungskasten“ Funktion: Leitungen in der Wohnung vor Überlastung schützen Schutz vor Kurzschluss Schutz des Menschen (z.B. bei dem Anbringen einer Lampe)

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Über Abzweigdosen in der Wand, gelangt der Strom zu den Steckdosen Hier kann ein Energieumwandler (umgangssprachlich „Verbraucher“) angeschlossen werden und genutzt werden Waschmaschine Toaster Mixer etc.

Geschichte der Stromversorgung 1880 Edison entdeckt die Glühbirne, die Nachfrage steigt rasant Reiche versorgen sich mit Generatoren Ca. 1885 die ersten Blockstationen für die Energieversorgung weniger Häuser im Umkreis 1889 das erste (Gleichstrom-)Kraftwerk wird in Berlin in Betrieb genommen 1891 wurde die erste 175 km lange Stromleitung mit Wechselstrom in Betrieb genommen

Geschichte der Stromversorgung die ersten Kraftwerke erzeugen Energie aus Wasserkraft, Brau- und Steinkohle da Strom immer begehrter wurde, reichten die Leitungskapazitäten nicht mehr aus  Hochspannung wurde eingeführt 1891: 15 kV, 1912: 110 kV, 1920: 220 kV, 1957: 380 kV Im Laufe der Zeit entwickelte sich Strom vom Luxusgut zur bezahlbaren Massenware

Geschichte der Stromversorgung Titel der Präsentation Geschichte der Stromversorgung die ersten Kraftwerke erzeugen Energie aus Wasserkraft, Brau- und Steinkohle da Strom immer begehrter wurde, reichten die Leitungskapazitäten nicht mehr aus  Hochspannung wurde eingeführt 1891: 15 kV, 1912: 110 kV, 1920: 220 kV, 1957: 380 kV Im Laufe der Zeit entwickelte sich Strom vom Luxusgut zur bezahlbaren Massenware

Energieversorgung aktuell

Energieversorgung aktuell Erzeugerpreise: Kernenergie: 2,65 Cent/kWh Braunkohle 2,40 Cent/kWh Steinkohle 3,35 Cent/kWh Wasserkraft 4,3 Cent/kWh Erdgas 4,90 Cent/kWh Windenergie 9 Cent/ KWh Fotovoltaik 54 Cent/ KWh

Weiterführendes für angehende Lehrer Titel der Präsentation Weiterführendes für angehende Lehrer http://www.swm.de/dokumente/swm/multimedia/schule/dynamo.swf Anschauliche Animationen zum Thema Energieerzeugung Flash Animationen bzw. Film: Vom Kraftwerk in die Steckdose – E.ON Energie AG München, kostenlos bestellbar über www.eon-energie.com

Titel de. Präsentation Literatur.. E.On Enegie AG: E.ON Netz –zuverlässig, marktorientiert, innovativ. München 2010 Quarks & Co: Unter Strom. WDR Köln 2005 Bilder Kraftwerke: Vattenfall Europe, Berlin http://www.energie-verstehen.de/ BmWi.