Erneuerbare Energien- Rettung vor dem Weltuntergang Atomenergie Windenergie Wasserenergie Solarenergie Mögliche Zukunftsprognosen für CO2-Bilanz Deutschlands Optimierung der CO2-Bilanz

Eine sehr beliebte Form der erneuerbaren Energie! Solarenergie Eine sehr beliebte Form der erneuerbaren Energie!

Prinzip & Vorteile Sonne ist die effektivste Energiequelle überhaupt  überall und von jedem nutzbar Es entsteht bei der Nutzung keinerlei CO2- Emission Sonnenwärmekraftwerke erzeugen mit Hilfe von Hitze und Wasserdampf elektrischen Gleichstrom Solarzellen erzeugen elektrischen Gleichstrom Es sind derzeit in Deutschland auf Hausdächern über 800.000 Anlagen installiert

Nachteile Es wird keine konstante Energieversorgung gewährleistet  Sonneneinstrahlung ist wetter-, tages- und jahreszeitenabhängig Keine lange Lebensdauer (ca. 20 - 40 Jahre) Bei der Herstellung wird sehr viel CO2 verursacht  um die Energie der Herstellung zurückzugewinnen, müsste die Anlage 2-3.5 Jahre betrieben werden

Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?

Erzeugt Energie durch Kernspaltung im Kernreaktor: - Bei der Kernspaltung entsteht Energie in Form von Hitze. Eben diese lässt die Kühlflüssigkeit (normalerweise „leichtes Wasser“ H2O) verdampfen. Die verdampfte Kühlflüssigkeit wird durch Turbinen geleitet, die dann anfangen sich zu drehen. Es gibt zwei verschiedene Brennstoff-Elemente: - Zum einen reines Uran (U238) - und zum anderen MOX-Brennstoffelemente (bestehend aus Uran und Plutonium oder Thorium) Es gibt mehrere Risiken bei einem Kernkraftwerk: - Der Austritt von Radioaktiven Stoffen (in geringen Mengen dürfen radioaktive Stoffe, z.B. Tritium, austreten/ es ist ein Richtwert festgelegt) - Bei Ausfall der Systeme (z.B. Kühlung) kann radioaktive Strahlung austreten. Wenn diese Stoffe im Kernkraftwerk bleiben nennt man es einen Gau. Wenn die radioaktive Strahlung jedoch das Kernkraftwerk verlässt nennt man es einen Super-Gau. - Der entstehende Atommüll muss so entsorgt werden, dass er nicht mit der Umwelt in Kontakt kommt. Dieser Atommüll kann einige tausend Jahre radioaktive Strahlung abgeben.

Kernreaktortypen Es gibt verschiedene Kernkraftreaktortypen: Leichtwasserreaktor: - Verwendet „leichtes Wasser“ (H2O) als Kühlmittel - Es wird angereichertes Uran (1,5 – 6% U235) verwendet - Darunter zählt der Druckwasserreaktor und der Siedewasserreaktor Schwerwasserreaktor: - Verwendet anstatt H2O D2O (D= Deuterium) - Verwendet Natur-Uran (U235 0,7%)

RBMK: - Kühlmittel ist brennbares Graphit und H2O - Verwendet Natur-Uran - Wird heutzutage fast nur noch für die Herstellung von Waffen-plutonium verwendet - dieser Reaktortyp wird seit Tschernobyl nicht mehr gebaut (Sicherheitsrisiko) Brutreaktor: - Erzeugt aus Natur-Uran spaltbares Plutonium - Kühlmittel ist flüssiges Natrium

Energie durch Windkraft Eine leistungsfähige Alternative

Informationen Wind ist in Deutschland praktisch unbegrenzt verfügbar  riesiges Potenzial für Windparks in der Nordsee Jährliche Betriebsdauer einer WKA meistens relativ hoch  5000h – 8000h (ein Jahr hat 8760h)  mind. 57,08% des Jahres läuft eine WKA Durchschnittliche Nennleistung der WKA drastisch zugenommen (2001: 763 kW; 2007:19460 kW) Anlagenzahl in Deutschland hat extrem zugenommen 2007 produzierten in Deutschland ca. 18600 WKA < 20.000 mW ( 5,7% des dt. Stromverbrauchs

Entstehung der Windkraft Entstehung des Windes: Sonnenlicht sorgt für eine unterschiedliche Temperaturverteilung auf der Erde Es entsteht eine Differenz des Luftdrucks Natur ist bestrebt, ein Gleichgewicht herzustellen  Luft ist in ständiger Bewegung Es wird die kinetische Energie des Windes genutzt Wind wird es immer geben

Nachteile „Diskoeffekt“ Lichtreflexe der Rotorenblätter blenden und behindern Autofahrer etc Eiswurf Eis setzt sich auf den Rotorblättern nicht betriebener WKA an Bei Wiederaufnahme brechen Eisstücke ab und werden ggf. sehr weit geschleudert  Personen- und Sachschaden entsteht Flächenversiegelung durch das Fundament Eine WKA benötigt 400m² bis 750 m² In Deutschland Ende 2005 ca. 23.000 km² versiegelt Landschaftsbild Windparks werden von vielen Bürgern als störend empfunden

Wasserkraft Seit Urzeiten genutzt

Wasserkraftwerksarten 1). Laufwasserkraftwerke => Menge Wasser im Fluss, die transportiert wird. (Diese erzeugen kontinuierlich Strom und sind für die Deckung des Grundbedarfs da) 2). Speicher/ Staukraftwerk => Aktivierung in Spitzenzeiten 3). Pumpspeicherkraftwerke => pumpen Wasser in nicht Spitzenzeiten (meist nachts, weil der Strom dann billiger ist) Probleme bei Stau- und Speicherseen: -Methan wird freigesetzt -Fischwanderwege werden blockiert

Welche erneuerbare Energie ist am effizientesten?

Mögliche Zukunftsprognosen für die CO2- Bilanz Deutschlands Berechnung: Durchschnittswerte in g der CO2 Emissionen pro kWh * absoluten Werte der Stromerzeugung in kWh (berechnet an den prozentualen Werten des Energiemix und des Durchschnitts der CO2 Emission pro kWh Deutschlands 2007) Berechnung der Summe der gesamten CO2 Emission der Energielieferer auf ein Jahr berechnet Erklärung: Wir haben uns die Frage gestellt, inwieweit man durch Umstellung der Energielieferanten die jährliche CO2 Emission senken könnte. Zu diesem Zweck haben wir einige fiktive Szenarien zu diesem Themenbereich entwickelt

Deutschland hatte 2007 eine Gesamtemission von 878 Mrd t CO2  dabei werden 310,44 Mrd t durch die Energiegewinnung emittiert

Unsere verschiedenen Szenarien Unsere derzeitige Situation

1.Szenario

2. Szenario

3. Szenario

4. Szenario „Weltuntergangsszenario“

5. Szenario

6. Szenario „Ökovariante“

Ergebnisse

Auswertung Es ist überraschend, dass trotz totaler Umstellung auf erneuerbare Energien, die CO2 Emissionen nicht sonderlich abnimmt Atomenergie ist von der CO2 Emission her gesehen „sauberer“ als Solarstrom und Wasserkraft Wir sollten in Zukunft vermehrt auf Windkraft setzen

Emissionsunterschied in verschiedenen Ländern

2. Ergebnis -Der Verbrauch an CO2 pro Kopf ist in der USA am höchsten -In Deutschland werden pro Jahr und pro Kopf nur 17,01% dieses Wertes erreicht

Diese Arbeit entstand im Rahmen des Workshops „Modellieren mit Mathe“ vom 28.10.2008- 31.10.2008 Gruppenmitglieder: Neele Busse Edwin Jakob Sascha Gerber