24 | 02 | 2020
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Alternative und erneuerbare Energien

alt

Nach den Atom Unfällen und Katastrophen von Tschernobyl  im Jahre 1986 und Fukushima 2011 findet ein natürliches Umdenken in den Köpfen der Leute und der Regierung statt. Es wird nicht nur abgewartet sondern vermehrt gehandelt. 2021 und 2022 sollen die Atomkraftwerke (AKW) in Deutschland vom Netz genommen werden.  Dezember 2012 ist die Energieeffizienzrichtlinie (EED) der EU verabschiedet worden. Die Mitgliedsstaaten haben 18 Monate Zeit bekommen um sie umzusetzen. In Folge dieser EED müssen mindestens1,5 % Energie pro Jahr eingespart werden. Dieses Ziel können die einzelnen Länder durch geeignete Maßnahmen umsetzen. Alternative Energiequellen z.B. Biogas sollen vorangetrieben und gefördert werden. Somit ist der Atomausstieg hoffentlich im nächsten Jahrzehnt bewältigt. Laut einer Studie der TU Wien soll der europäische Ausstieg aus der Kernenergie bis 2030 umsetzbar sein. Somit wäre Europa im Jahre 2030 atomstromfrei.

Als Brennstoff in Atommeilern und Kernkraftwerken wird Uranisotop U 235 eingesetzt. In Normalform kommt es in unserer Umwelt nicht vor. Man findet es nicht in Reinform sondern als Gemisch mit dem Uranisotop U 238 - Es wird als Natururan bezeichnet. Dieses Natururan das mit Uran 235 angereichert ist, kann für den Kernspaltungsprozess verwendet werden.

Nach 28 Jahren der Reaktorkatastrophe in Tschernobyl sind immer noch Wild (Tiere) und Pilze im Bayerischen Wald kontaminiert. Radionuklids Cs-137 (Cäsium-137) besitzt etwa eine Halbwertszeit von ca. 30 Jahren. Die Belastung der Böden in dieser Umgebung wird durch die lange Halbwertszeit noch vielleicht Jahrzehnte andauern.

 

 

Hier erläutern wir kurz die Bedeutung der alternativen und erneuerbaren Energien:

 

Wirkungsgrad

Die Einheit des Wirkungsgrades beschreibt die gewünschte Energieform, man spricht auch von Nutzenergie, Nutzwert oder Nutzleistung, gegenüber unerwünschten aber vorhandenen Energieverlusten wie z.B. der Wärme, der Reibung, etc..

Formel für den Wirungsgrad:
Wirkungsgrad = Nutzenergie / aufgewendete Energie = abgegebene Leistung (Energie) zu zugeführter Leistung (Energie)

Je mehr von der gewünschten Energieform genutzt oder abgegebnen wird, ohne unerwünschte Energieverluste, desto höher ist der Wirkungsgrad.

Beispiele:
Atomkraftwerke besitzen einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von ca. 35%, Kohlekraftwerke ca. 39%.

Der Transport von Energien (Gas, Öl, etc.) verschlingt ca. 5%.

Der Wirkungsgrad eines Otto Benzin Motors liegt bei etwa ca. 24% - 37%. Die restlichen Verluste gehen als Wärme, Reibung, etc. verloren.

Ein Kachelofen der mit Holz geheizt wird liefert 75% an Wärme. Eine Energiesparlampe besitzt einen ungefähren Wirkungsgrad von 25%. Eine normale Glühlampe ca. 5%, der Rest wird als Wärme abgegeben.



Stromverbrauch

Der Stromverbrauch liegt im Durchschnitt bei ca. 1600 kWh pro Kopf im Jahr in Deutschland. Mit steigenden Personen im Haushalt sinkt der Stromverbrauch pro Kopf.
Der durchschnittliche Tagesstromverbrauch in Deutschland liegt bei ca. 350 Mio. kWh pro Tag.
Der durchschnittliche Jahresstromverbrauch in Deutschland beträgt pro Jahr ca. 585 Milliarden kWh entspricht ca. 585 GWh (Gigawattstunden)
Der durchschnittliche Jahresstromverbrauch der Welt pro Jahr liegt bei ca. 16.950.000.000.000 kWh.

 

Energiegewinnung

Als erneuerbare oder regenerativer bezeichnet man Energiearten die sich von selbst wieder erneuern.

Der Energiebedarf auf dieser Welt wird von drei Energieträgern abgedeckt:
- fossilen Energien
- nuklearen  Energien
- erneuerbaren Energien



Solarenergie

altEs sind einige Projekte in Südafrika geplant, die Sonneneinstrahlung ist fast dopelt so hoch ist wie in Europa.


Die Energie des Planeten Sonne steht uns fast unbegrenzt zur Verfügung und ohne unerwünschte und schädliche Abfallprodukte wie z.B. Feinstaub oder CO².
Die besten Eissatzorte für Photovoltaik sind windreiche Gebiete wie Hügel, Berge und Meeresküsten.
Der Einsatz der Solar Energie reicht von der Stromerzeugung bis hin zum günstigen Heizen.
Ein Nachteil sind hohe Anschaffungskosten und die abnehmende Energieeffizienz der Anlagen.

Ein Knackpunkt ist aber die Speicherung der Sonnenenergie, da die Sonne leider nicht rund um die Uhr scheint.


- Photovoltaik (PVA - PV Anlage)
Umwandlung von Sonnenlicht mit Solarzellen in Strom. Circa dreiviertel der hergestellten Solarzellen bestehen aus kristallinen Silizium mit einem Wirkungsgrad zwischen 13% und 20%.

- Solarthermie (Solarwärme)
Umwandlung von Sonnenwärme mit Sonnenkollektoren in Energie. Bei Solarthermischen Kraftwerken erhält man als Nutzenergie Wärme.



Wasserkraft

Norwegen gewinnt seinen Energiebedarf zwischen 98%-99% aus Wasserkraft. Es reicht nicht nur für den eigenen Energiehaushalt,  es wird auch Strom exportiert.
Um den Höhenunterschied und das Gefälle des Wassers zu Nutzenergie umzuwandeln sind Optimierungen der Wasserläufe notwendig. Auch Stauseen müssen hierfür angelegt werden. Aus ökologischer Sicht sind diese Vorgehensweisen unbedenklich.
Bei Wasserkraft wird ein Wirkungsgrad von bis zu 90% erzielt!

Beispiele für Wasserkraft:
- Staudämme
- Nutzung der Gezeiten (Ebbe und Flut)
- Wellenenergie
- Strömungsenergie Flüsse und Meer
- Wärme der Meere



Windkraft

Bei der Windkraft gewinnt man elektrischen Strom durch Windräder. Die Mehrzahl der Windräder besitzt drei Flügel. Durch das Verdrehen der Flügel und Drehen des Kopfes zum Wind hin, passen sie sich der Windgeschwindigkeit an um eine gewünschte konstante Drehzahl abzuliefern. Bei zu hohen Wind werden die Blätter durch ein beabsichtiges Verdrehen abgebremst. Der durch die Drehung angetriebener Generator liefert Wechselstrom. Der Wirkungsgrad der Windkraft liegt bei ca.80%.



Geothermie

Island gewinnt seinen benötigten Strom zu ca. 99% aus regenerativen Energiequellen. Ca. 20% werden aus der Geothermie gewonnen. Island ist das Vorzeigeland für die Geothermie und besitzt hierfür auch sehr großes Wissen und Know-How.
Wärme aus dem Erdinneren wird für die Gebäudeerwärmung oder -kühlung und als Nutzenergie für Wärme und Kälte genutzt.
Der Wirkungsgrad einer Wärmekraftanlage liegt bei ca. 30%.



Biomasse

Unter der Biomasse versteht man die Gewinnung von regenerativen Energien aus tierischen und pflanzlichen organischen Stoffen und Substanzen.
Sie werden nochmals unter festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen unterteilt.

 

Beispiele für Biomasse sind:
- Biogas
- Pflanzenöl
- Biowasserstoff
- Biodiesel
- Biowasserstoff
- Bioethanol
- Holz


Biodiesel und Pflanzenöl sind vielen Verkehrsteilnehmern ein Begriff. Spätestens seit dem Kraftstoff E10 ist Bioethanol in aller Munde. Dem Benzin werden 10% Bioethanol beigemischt. Diese Spritsorte wird immer noch nicht so akzeptiert wie von den Herstellern und Staat gewünscht. Sprit E85 besteht aus 15% aus Benzin und 85% aus Bioethanol. Biogas ersetzt teilweise oder ganz das Erdgas.

Bei der Biomasse werden je nach Art und Anwendung Wirkungsgrade von bis zu 80% erzielt.

 

Links:

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Erklärung vom Hybridantrieb

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