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1.
Einführung
In unserem Alltag verbrauchen wir ständig, manchmal sogar unbewusst, Strom. Heute wird der größte Teil unseres Energiebedarfs durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in thermischen Kraftwerken und durch das Aufbrechen von Atomen in Kernkraftwerken gedeckt. Aber was können wir tun, wenn die Ölreserven in etwa 50 Jahren und die Kohlevorräte in etwa 80 Jahren erschöpft sein werden, die Endlager mit radioaktivem Abfall gefüllt werden und der Energiebedarf der Welt aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Zunahme der Technologie weiter steigen wird? Die Natur bietet eine Vielzahl von Energiequellen, die zum Beispiel auf die Energie der Sonne zurückgeführt werden können. Diese Ressourcen sind unerschöpflich und in ausreichender Menge vorhanden, um den Energiebedarf der Menschheit um ein Vielfaches zu decken. Erneuerbare Energien stellen eine umweltfreundliche und ressourcenschonende Alternative zur Energiegewinnung aus fossilen Rohstoffen dar. Sie werden jedoch aus verschiedenen Gründen immer noch nicht ausreichend genutzt. In diesem Beitrag möchte ich aktuelle und zukünftige Methoden zur Nutzung dieser Energiequellen erläutern und warum sie teilweise nicht ausreichend genutzt werden.2 Übersicht über alle alternativen Methoden zur Erzeugung von elektrischer Energie
2.1 Wasserkraftwerke
2.1.1.1 Allgemeine Wasserkraft ist eine der ältesten Energiequellen der Men
schheit. Seit über 2000 Jahren wird die Kraft des gestauten oder fließenden Wassers für den Betrieb von Getreidemühlen, Sägewerken und Hammerschmieden genutzt. Heute produzieren Wasserkraftwerke rund ein Fünftel des gesamten weltweiten Strombedarfs. Die Erzeugung von elektrischer Energie mit Hilfe von Wasserkraft ist derzeit die am weitesten verbreitete alternative Energiequelle. Wasserkraftwerke sind absolut emissionsfrei, sehr wirtschaftlich und haben mit einem Wirkungsgrad von rund 80-95% den höchsten Wirkungsgrad aller alternativen Verfahren der Stromerzeugung. Die Nutzung der Wasserkraft ist aber auch eine der umstrittensten alternativen Methoden der Energieerzeugung, da sie gleichzeitig erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und sehr hohe Investitionskosten hat. In Mecklenburg-Vorpommern ist die Wasserkraft aufgrund der geringen Höhenunterschiede und der niedrigen (Mecklenburg-Vorpommern ist ein Bundesland in Norddeutschland) Wasserstände der Flüsse nicht so wichtig wie in Asien oder Südamerika. Aber auch an der Müritz und Mildenitz gibt es hier Wasserkraftwerke mit einer Leistung von bis zu 1.100 kW. Im Allgemeinen wird die kinetische Energie des Wassers heute von drei verschiedenen Arten von Wasserkraftwerken genutzt.
2.1.2 Funktion von Laufwasserkraftwerken
Ein Fluss mit einem ausreichenden und konstanten Wasserdurchfluss und einem ausreichenden Gefälle wird von einem Wehr leicht gestaut, um die kinetische Energie des Wassers zu erhöhen. Aufgrund des daraus resultierenden Höhenunterschiedes können nun eine Turbine und ein Generator zur Stromerzeugung genutzt werden. 2.1.3 Funktion von Speicherkraftwerken Ein Speicherkraftwerk funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Laufwasserkraftwerk. Gegenüber dem Laufwasserkraftwerk gibt es einige Vorteile, aber es gibt nur wenige Standorte, an denen ein solches Kraftwerk gebaut werden kann. Durch einen Damm wird der Fluss bis zu einem See gestaut und damit ein großer Höhenunterschied erreicht. Das Wasser wird nun wie in einem Laufwasserkraftwerk durch eine Turbine geleitet, die dann einen Generator antreibt. Der Vorteil gegenüber dem Laufwasserkraftwerk besteht darin, dass das Wasser durch die Turbinen aufgrund der Ansammlung des Flusses mit wesentlich größerer Kraft fließt. Anothe (Laufwasserkraft oder Laufwasserkraft ist eine Art Wasserkraftwerk, bei dem wenig oder gar kein Wasserspeicher vorgesehen ist) Vorteil des Baus eines Speichers ist, dass Unregelmäßigkeiten in der Wasserversorgung ausgeglichen werden können und das Kraftwerk somit eine konstante Leistung hat und eine Grundlast der Energieversorgung decken kann.
2.1.4 Funktion von Pumpspeicherkraftwerken
Diese Wasserkraftwerke werden auch als Spitzenlastkraftwerke bezeichnet, weil sie nicht zur Stromerzeugung, sondern zur Speicherung von Energie zur Deckung des Bedarfs in Spitzenzeiten eingesetzt werden. Ein Pumpspeicherkraftwerk arbeitet nach dem Prinzip der gewöhnlichen Wasserkraftwerke (Wasser wird durch eine Turbine geleitet), aber die kinetische Energie des Wassers wird nur durch das Pumpen in einen höheren Speicher erhöht. Ist der Stromverbrauch in der Nacht gering, wird das Wasser aus einem Speicher in einen höheren Speicher gepumpt. Wird tagsüber mehr Strom benötigt und die anderen Kraftwerke reichen nicht aus, um den Bedarf zu decken, kann das Wasser wieder zurückfließen und es wird fast verlustfrei so viel Strom erzeugt, wie in der Nacht zum Pumpen benötigt wurde.
2.1.5 Bewertung
Die Nutzung der Wasserkraft ist heute die stärkste, aber auch die umstrittenste alternative Energiequelle. Heute leistet sie einen wichtigen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs. In Südamerika beispielsweise versorgt ein riesiges Speicherkraftwerk drei Länder konstant mit Strom. Aufgrund der Verknappung der natürlichen Ressourcen wird die Gesamtleistung der Wasserkraftwerke jedoch nicht sehr stark steigen. Auf die Nutzung der Wasserkraft werden wir in Zukunft nicht mehr verzichten können. Aber es allein reicht nicht aus, uns mit Energie zu versorgen, wenn fossile Brennstoffe in wenigen Fällen erschöpft sind (Wasserkraft oder Wasserkraft ist Energie, die aus der Energie von fallendem Wasser oder schnell fließendem Wasser gewonnen wird, das für nützliche Zwecke genutzt werden kann).
2.2 Solarenergie
2.2.1 Allgemeines
Die Nutzung der Solarenergie spielt bereits heute eine wichtige Rolle bei der Sicherung der zukünftigen Versorgung mit unserem Energiebedarf und wird bei der Strom- und vor allem bei der Wärmeerzeugung noch an Bedeutung gewinnen. Heutige Photovoltaikanlagen werden meist nur noch in sogenannten Stand-Alone-Lösungen eingesetzt, d.h. zur Versorgung einzelner netzferner Geräte wie Notrufsäulen und Parkscheinautomaten. Bereits heute ist jedoch erkennbar, dass immer mehr private Einrichtungen, wie z.B. in Lubmin oder Mölschow am Kulturhof, an Bedeutung gewinnen. Auch für private Eigentümer gewinnen Photovoltaikanlagen zunehmend an Bedeutung, da sie sich bereits nach wenigen Jahren in der relativ nördlichen Region Mecklenburg-Vorpommern amortisieren. Photovoltaikanlagen sind relativ effektiv, sie könnten theoretisch einen Wirkungsgrad von fast 100% durch die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie erreichen. Die am häufigsten verwendeten polykristallinen Siliziumzellen (siehe Funktion von Photovoltaikanlagen) haben jedoch nur einen Wirkungsgrad von rund 13,5%. Mehr als die Hälfte der Sonnenenergie geht bereits dadurch verloren, dass nicht alle Lichtkomponenten für Siliziumzellen nutzbar sind. Durch die recht hohen elektrischen Widerstände der Zelle gehen weitere 29% der Energie verloren. Auch nach der Umwandlung in elektrische Energie treten mehrfach kleine Verluste auf, die jedoch vernachlässigbar sind, da sie bei allen Arten der Stromerzeugung auftreten. Die Systeme sind jedoch effektiv genug, um einen Haushalt zu versorgen und sogar überschüssigen Strom zu Hochlastzeiten ins Netz einzuspeisen. Obwohl es theoretisch möglich wäre, den weltweiten Energiebedarf mehrfach mit Photovoltaikanlagen zu decken, werden sie wahrscheinlich nur einen Teil der Stromversorgung ausmachen, da große Flächen und extrem hohe Investitionen erforderlich wären.
2.2.2.2 Funktion einer Photovoltaikanlage
In einer Solarzelle wird Licht direkt in Strom umgewandelt, d.h. ohne Warmwasserbereitung zum Antrieb einer Turbine. (Eine Photovoltaikanlage, auch PV-Anlage oder Solaranlage , ist also ein Energiesystem, das dazu bestimmt ist, nutzbaren Solarstrom mittels Photovoltaik zu liefern) Larzellen bestehen aus Silizium. Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen, monokristalline, polykristalline und amorphe Solarzellen, die sich vor allem in Preis und Wirkungsgrad unterscheiden. Monokristalline Solarzellen bestehen aus einem Silizium-Einkristall und haben einen hohen Wirkungsgrad. Da die Zelle aus einem Kristall besteht, gibt es keine Übergänge in der Zelle und damit auch keinen geringeren Widerstand. Monokristalline Solarzellen sind zwar sehr effizient, werden aber selten eingesetzt. Sie sind zu teuer, weil sie sehr komplex produziert werden müssen. Polykristalline Solarzellen werden gegossen, sie sind viel billiger als monokristalline Solarzellen, sind aber aufgrund des hohen Widerstands in der Zelle nicht so effektiv. Diese Art von Solarzelle ist die am häufigsten verwendete, weil sie die billigste ist. Amorphe Solarzellen bestehen aus Siliziumatomen (Eine Solarzelle oder Fotovoltaikzelle ist eine elektrische Vorrichtung, die die Lichtenergie durch den photovoltaischen Effekt, der ein physikalisches und chemisches Phänomen ist, direkt in Strom umwandelt) die nicht kristallin, sondern frei beweglich sind. Sie werden hauptsächlich auf Miniaturgeräten wie Uhren, Taschenrechnern und Fahrradcomputern eingesetzt. Alle Arten von Solarzellen funktionieren auf die gleiche Weise. Eine Solarzelle besteht aus einer positiven und einer negativen Halbleiterschicht, die voneinander getrennt, aber durch zwei Kontakte elektrisch verbunden sind. Die oberste Schicht ist eine Antireflexschicht, die darauf ausgelegt ist, den Verlust von Sonnenenergie durch Reflexion zu minimieren. Wenn ein Lichtteilchen (Photon) auf ein Elektron in der Halbleiterschicht trifft, überträgt es seine Energie auf das Elektron. Das Elektron beginnt dann zu schwingen und löst sich von ihm (Halbleiter sind kristalline oder amorphe Feststoffe mit ausgeprägten elektrischen Eigenschaften) s-Atom . Das nun positiv geladene Ion wird (Das Elektron ist ein subatomares Teilchen, Symbol oder, mit einer negativen elementaren elektrischen Ladung) auf die negative Halbleiterschicht gezogen und wandert zum Kontakt. Es wird eine elektrische Spannung erzeugt. Der dabei entstehende Gleichstrom muss in der Leitstelle noch in Wechselstrom umgewandelt und kann dann ins Netz eingespeist werden.
2.2.3 Bewertung
Die Nutzung der Solarenergie wird sicherlich eine unserer größten alternativen Energiequellen werden und bleiben. Da sie immer billiger werden und neue siliziumfreie Solarzellen erforscht werden, die noch effektiver sein werden, wird die Solarenergie im privaten Sektor weiter an Bedeutung gewinnen und einen wesentlichen Beitrag zur Deckung unseres Energiebedarfs leisten. 2.3 Windenergie
2.3.1Allgemein
Die Nutzung der Windenergie ist eigentlich eine indirekte Form der Nutzung der Sonnenenergie, da die Luft erst durch unterschiedliche Erwärmung durch Sonneneinstrahlung zum Träger der kinetischen Energie wird. (Solarenergie ist strahlendes Licht und Wärme von der Sonne , die mit einer Reihe von sich ständig weiterentwickelnden Technologien wie Solarthermie, Photovoltaik , Solarthermie, Solararchitektur, Schmelzsalzkraftwerke und künstliche Photosynthese genutzt wird) Tag, wird diese kinetische Energie mit Hilfe von Windkraftanlagen genutzt. Das größte Potenzial für die Nutzung der Windenergie liegt an der Nord- und Atlantikküste. Generell ist eine wirtschaftliche Nutzung der Windenergie überall dort möglich, wo eine konstante Windgeschwindigkeit von mindestens 6m/s weht. Obwohl die Windenergie ein enormes Potenzial hat, z.B. hat Schleswig-Holstein 1997 bereits 11,5% seines Strombedarfs mit Windenergie gedeckt, ist sie sehr umstritten und bringt Witz mit sich (Schleswig-Holstein ist das nördlichste der 16 Bundesländer, umfasst den größten Teil des historischen Herzogtums Holstein und den südlichen Teil des ehemaligen Herzogtums Schleswig). Windkraftanlagen sind vor allem aus drei Gründen umstritten: Zuerst beschweren sich die Gegner, dass die Windmühlen die Landschaft ruinieren und alte Tiere verscheuchen würden. Es ist seit langem bewiesen, dass fast keine Tiere durch die Systeme geschädigt werden. So wurde beispielsweise angenommen, dass ein Windkraftwerk ganze Vogelschwärme zerstören könnte. Solche Beobachtungen wurden bis heute nicht gemacht. Zweitens behaupten sie, dass die Anwohner durch den Lärm einer Anlage verärgert würden, und mehrere Umfragen haben gezeigt, dass die meisten Menschen den Bau weiterer Windturbinen befürworten. Das dritte und angeblich größte Problem ist, dass Windkraftanlagen von der Windstärke abhängig sind und daher das Stromnetz aufgrund unterschiedlicher Leistungsabgaben (z.B. plötzliche Leistungsabfälle) instabil machen würden. Dies ist heute aufgrund modernerer Schaltanlagen nicht mehr der Fall. Es müsste eine plötzliche Ruhe herrschen, um das Stromnetz zu beeinflussen. Eines der Probleme, das wirklich beanstandet werden kann und auch heute noch nicht gelöst ist, ist die Tatsache, dass Windkraftanlagen große Flächen benötigen. Würde ein geeignetes Gebiet in der Bundesrepublik Deutschland mit den heute üblichen 1500 kW/h-Kraftwerken genutzt, könnten diese nur wenige Prozent des Energiebedarfs decken. Die nächste Generation von über hundert Meter hohen Onshore-Anlagen (auf dem Land) mit mehreren Megawatt Leistung (derzeit im Test bei Hamburg) könnte sich aufgrund des steigenden Energiebedarfs nicht viel ändern. Offshore-Installationen (auf dem Wasser) könnten eine Lösung für das Platzproblem sein. Wenige Kilometer von der Küste entfernt könnten sie in großen Parks angelegt werden und mehrere Megawatt Leistung produzieren. Die Technik ist bereits mehrfach (probeweise) erprobt und angewendet worden. Auch die höheren Investitionskosten wären kein Problem, da auf See mehr Wind und damit mehr Strom zur Verfügung steht und die Anlage die Kosten so schnell amortisieren kann.
2.3.2 Funktion einer Windturbine
Eine Windturbine besteht im Wesentlichen aus einem Rotor, einem Getriebe mit gekoppeltem Generator, einem Turm und der Leitstelle im Inneren. Der Rotor nimmt die Kraft des Windes aufgrund seiner aerodynamischen Form auf und überträgt die Kraft über eine Drehbewegung auf die Nabe und diese auf das Getriebe. Im Prinzip nimmt der Druck auf den Turm mit zunehmender Flügelfläche zu. Die in unserem Land am häufigsten vorkommenden dreiflügeligen Rotoren (es gibt auch ein-, zwei- und vierflügelige Rotoren) bieten dem Wind nur eine geringe Angriffsfläche. Dies hat den Vorteil, dass die Windturbine auch bei weniger starken Winden rotiert. Es hat jedoch den Nachteil, dass sich der Rotor schneller drehen muss als ein vierflügeliger Rotor, um die gleiche Leistung zu erreichen. Dies macht sich jedoch durch eine stärkere Geräuschentwicklung bemerkbar. Die Rotorblätter moderner Windkraftanlagen bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff und sind in alle Richtungen schwenkbar. In größeren Windkraftanlagen müssen die Rotorblätter durch Fangelektroden und Erdung vor Blitzen geschützt werden. Heute besteht das Getriebe in der Regel aus drei verschiedenen Stufen. Die erste Stufe ist aufgrund einer sehr geringen Übersetzung für niedrige Windgeschwindigkeiten geeignet. Der Rotor kann leicht, aber nicht schnell gedreht werden. Die zweite Stufe ist für mittlere Windgeschwindigkeiten geeignet. Der Rotor dreht sich schneller, aber auch schwerer. Die dritte Stufe hat eine sehr hohe Übersetzung und ist daher nur für hohe Windgeschwindigkeiten geeignet. Der Rotor dreht sich nun mit Höchstgeschwindigkeit und die Windturbine erreicht die maximale Leistung. Neben den Leistungssteigerungen reduzieren die Getriebe auch den Geräuschpegel der Windkraftanlagen. Die neueste Generation von Windkraftanlagen kommt auch ohne Getriebe aus. Sie verfügen über einen Generator, der mit sechs oder vier Polen betrieben werden kann. Im sechspoligen Betrieb erzeugen diese Generatoren ca. 150 KW und benötigen nur wenig Wind. Im Vierpolbetrieb erzeugen diese Generatoren ca. 600 KW, benötigen aber höhere Windgeschwindigkeiten. Dieser Prozess ist vollständig automatisiert und trägt dazu bei, den Geräuschpegel durch niedrige Drehzahlen niedrig zu halten. Der Generator ist mit dem Getriebe gekoppelt und wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um. Sie müssen gekühlt und geerdet werden, sonst würden sie durch Überhitzung oder statische Entladungen zerstört. Es gibt verschiedene Arten von Türmen: Gittertürme, Stahlrohrtürme und schwimmende Türme. Stahlrohrtürme werden in der Regel für On-Shore-Systeme verwendet, da sie stabil und optisch akzeptabel sind. Die Leitstelle befindet sich im Turm und speist den erzeugten Strom ins Netz ein. Da der Turm dem gesamten Winddruck standhalten muss, wird er mit einem stabilen Betonfundament im Boden verankert.
2.3.3.3 Bewertung
Die Windkraftanlage ist eine der wichtigsten und besten Alternativen zu konventionellen Kraftwerken. Nach dem Bau der geplanten Offshore-Anlagen wird sich die Leistung der Windkraftanlagen nochmals deutlich verbessern (siehe Tabelle) und damit in Zukunft eine Grundlast der Stromerzeugung tragen können, was uns etwas unabhängiger von fossilen Brennstoffen macht.
2.4 Biomasse
2.4.1 Allgemeines Die Nutzung von Biomasse zur Stromerzeugung ist auch eine indirekte Form der Nutzung von Sonnenenergie. Die Energie, die die Pflanzen während der Photosynthese durch die Umwandlung von niederenergetischen in hochenergetische Stoffe mit Hilfe von Sonnenlicht erhalten und speichern, kann durch Verbrennung genutzt werden. Die Nutzung von o (Photosynthese ist ein Prozess, der von Pflanzen und anderen Organismen genutzt wird, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln, die später freigesetzt werden kann, um die Aktivitäten der Organismen zu betreiben) Biomasse als Brennstoff oder brennbares Material hat neben den Vorteilen, die Windkraftanlagen zu einem niedrigeren Investitionspreis (ca. 1800,00 Ÿ für 600 kW) bieten: Umweltverträglichkeit als CO²-neutral, Selbsterneuerung der Steckdosen durch Solarenergie, geringe Wartungskosten und Netzunabhängigkeit, weitere Vorteile. Die Verwendung von Biomasse, z.B. in einem Viehbetrieb, reduziert die Abfallproduktion (ein Standardrind produziert täglich 45 kg Bioabfälle, die für die Vergasung geeignet sind) und die Vergasung hinterlässt hochwertige biologische Düngemittel als Nebenprodukt. Biogasanlagen gelten als frei von CO²-Emissionen, obwohl CO² bei der Verbrennung freigesetzt wird. Diese Behauptung erscheint auf den ersten Blick paradox. Es ist jedoch richtig, denn bei der Verbrennung von Biomasse oder Biogas wird nur so viel CO² freigesetzt, wie sie selbst aufgenommen haben (durch Photosynthese oder Nahrungsaufnahme). A (Biomasse ist ein Fachbegriff für die Energiegewinnung durch Holzverbrennung und andere organische Stoffe) Obwohl Biogaskraftwerke enorme Investitionssummen auf 3000,00 bis 6000,00 £ pro Kilowatt schätzen, werden sie mit einem festen Verkaufspreis von rund 50 Cent pro kW/h für die Einspeisung von Strom ins Netz stark gefördert. So sind beispielsweise auch kleine Anlagen ab 60 kW bereits eine neue Einnahmequelle für kleine Rinderfarmen. Obwohl die Zahl der Biokraftwerke in letzter Zeit rasant zugenommen hat, erwartet das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft (BMC), dass die Biokraftwerke in naher Zukunft nur noch eine Gesamtkapazität von rund 17 Milliarden Kilowattstunden erreichen werden. Damit wird nur ein kleiner Teil des deutschen Strombedarfs gedeckt.
2.4.2 Funktion einer Biogasanlage
In einer Biogasanlage werden Gülle, Tierdünger, Schalenreste aus der Obst- und Gemüseverarbeitung oder Abfälle verwertet. Die Ausgangsstoffe werden mit Hilfe von Mikroorganismen in Biogas umgewandelt. Die Mikroorganismen wandeln Zucker, organische Säuren und Alkohole in Wasserstoff und Essigsäure und später in Biogas um. Das entstehende Biogas besteht zu 2/3 aus Methan und zu 1/3 aus Kohlendioxid. Der Brennwert des Biogases entspricht etwa 0,6 Litern (Biogas bezieht sich typischerweise auf ein Gemisch verschiedener Gase, die durch den Abbau von organischer Substanz in Abwesenheit von Sauerstoff entstehen) von Heizöl. 2.4.3 Bewertung Ich denke, dass die Nutzung von Biomasse in Zukunft bei der Erzeugung von elektrischer Energie geringer sein wird als bei der Nutzung als Brennstoff (Wärmeerzeugung). Die Biokraftwerke haben zu wenig Kapazität, um die Strombilanz signifikant zu beeinflussen, sind aber für die Behandlung von Bioabfällen unerlässlich. Seit 1996 wurden rund um Wolgast 17 Windenergieanlagen von privaten Investoren errichtet. Mit einer Leistung von 500 bis 1500 kW tragen sie ihren Teil dazu bei, unseren Strombedarf zu decken. Der in den Anlagen produzierte Strom wird zu einem staatlich festgelegten Förderpreis verkauft und ins Netz eingespeist. 4. Solarzellen am Beispiel des Kreiskrankenhauses Wolgast Nach der Inbetriebnahme einer thermischen Solaranlage im Jahr 1996 nahm das Kreiskrankenhaus Wolgast (Wolgast ist eine Stadt im Kreis Vorpommern-Greifswald, in Mecklenburg-Vorpommern, Deutschland ) ict im Jahr 2003 auch eine Photovoltaikanlage in Betrieb. Die Anlage hat eine Gesamtfläche von ca. 463m² und besteht aus 360 Solarmodulen, die auf zwei Plateaus im West- und Ostflügel installiert wurden. Die Anlage ging am 19.06.2003 in den Probebetrieb, wobei eine Gesamtleistung von 59,4 kW/h und ein Wirkungsgrad von 85% gemessen werden konnten. Seit der Übergabe der Anlage am 16.02.2004 an das Krankenhaus liefert die Anlage nach 6 Monaten Probezeit jährlich ca. 45000 kW/h elektrischen Strom. Die Gesamtinvestitionskosten für die Anlage betragen 370.738,73 . Das Krankenhaus erhielt jedoch vom Umweltministerium einen Zuschuss von 139.760,00 Euro . Die Eigeninvestitionen des Krankenhauses betragen damit 231.038,73 . Der gesamte produzierte Strom wird für 50 Cent verkauft (der Preis wird vom Staat zur Förderung festgelegt). Bei einer Gesamtinvestition von 370.738,73 und einem Jahresgewinn von ca. 20.000 wird es ca. 15 Jahre dauern, bis die Investitionskosten amortisiert sind und die Anlage einen Gewinn erzielt. 5. weitere Verfahren
5.1 weitere Verfahren zur Nutzung der Wasserkraft
5.1.1 die Salterente Die Salterente ist eine weitere Verfahren zur Nutzung der kinetischen Energie des Wassers. Diese Technologie befindet sich noch in der Entwicklungsphase. Es gibt auch noch keine Pilotanlagen im Bau (in der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die es aufgrund seiner Bewegung besitzt), Ionen oder Planung. Im Gegensatz zu Lauf- oder Speicherkraftwerken wird hier nicht der Höhenunterschied genutzt, sondern die Bewegung der Wellen. Die Salter-Ente ähnelt in ihrer Form einer Boje, ist aber fest mit dem Meeresboden verbunden. Wenn Wellen auf den Schwimmer treffen, beginnen diese oszillierenden Bewegungen. Diese Kreiselbewegungen können dann mittels Gyroskopen auf spezielle Pumpen übertragen werden, die dadurch eine Flüssigkeit mit hohem Druck durch ein Rohr pumpen. Am Ende des Rohres kann die kinetische Energie durch Turbinen und Generatoren in elektrische Energie umgewandelt werden. Mehrere Salterenten zusammen könnten einen recht hohen Wirkungsgrad erreichen, aber man weiß noch nicht, wie man die durch den komplizierten Aufbau sehr schnelle sequentielle Wartung meistern soll.
5.1.2 Gezeitenkraftwerke
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den durch den Wechsel von Ebbe und Flut erzeugten Strom zu nutzen. Eine Methode wurde erstmals bereits in den 50er Jahren im französischen Saint-Malo (in der Bretagne) gebaut. Bei diesem Projekt wurde ein Gezeitenschiff durch einen Damm begrenzt. Steigt der Wasserstand bei Flut, fließt das Wasser durch 24 Turbinen mit einer Leistung von je 10 MW in die Bucht. Sinkt der Wasserstand bei Ebbe, wird das Wasser zurück ins Meer geleitet. Obwohl das System leistungsfähig ist, hat es fast das gesamte Ökosystem der Bucht zerstört. Aus diesem Grund wird diese Art von Gezeitenkraftwerk heute nicht als zukunftsfähig angesehen. Die zweite Methode befindet sich noch in der Entwicklung, aber eine Pilotanlage wurde im Herbst 2002 gebaut. Das in deutsch-britischer Zusammenarbeit entwickelte System basiert im Wesentlichen auf dem Prinzip einer Windkraftanlage (siehe 2.3) und bietet einen neuen Ansatz zur Nutzung von Gezeitenkräften. Das System besteht aus einem fest verankerten Turm und einem oder zwei Rotoren. In der Pilotanlage haben die Rotoren einen Durchmesser von ca. 10 m und sind so montiert, dass sie auch bei Ebbe immer vollständig unter Wasser stehen. Die Anlage hat eine Nennleistung von 350 kW und läuft unter Volllast ca. 4000 Stunden pro Jahr. Dies entspricht der Auslastung einer Windkraftanlage. Das Potenzial dieser Anlagen liegt europaweit bei rund 12.000 MW; prinzipiell ist eine kommerzielle Nutzung möglich w (Eine Windkraftanlage ist eine Vorrichtung, die die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt), wobei Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens 2,5 m/s vorliegen. Diese Anlagen sind wirtschaftlicher und umweltfreundlicher als das alte Verfahren und könnten daher eine sinnvolle alternative Energiequelle sein.
5.2 Der Sonnenschornstein
Ein Sonnenschornstein ist eine Art Kreuzung aus einer Solaranlage und einer Windturbine. Ein Solarkamin besteht aus einer runden Kollektorfläche und einem Schornsteinrohr. Eine große, mit Glas bedeckte ebene Fläche dient als (Dieser Artikel bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Belüftung) Kollektorfläche. Dieses Glasdach wird zur Mitte hin immer höher und fließt dann in den Schornsteinrohr. Als die Sonnenstrahlen unter dem Glasdach auf den Boden fallen, erwärmt sie sich. Der Boden überträgt die Wärme an die Luft, die sich dann aufgrund ihres Auftriebs in die Mitte bewegt. Nun steigt die Luft mit einer Geschwindigkeit von ca. 15 m/s durch das Schornsteinrohr und treibt Turbinen an (siehe Bild 7). Eine Testanlage wurde bereits in den 80er Jahren von Deutschland in Spanien gebaut. Danach blieb das Projekt ungenutzt, obwohl 19.000 km² Kollektorfläche in Südeuropa (etwa die Fläche Schleswig-Holsteins) 75% des europäischen Strombedarfs decken könnten. Nach jahrelangem Leerlauf wird das Projekt nun 2008 mit dem Bau des ersten kommerziellen Kraftwerks in Australien beginnen. Nach ersten Schätzungen würde ein solares Schornsteinheizkraftwerk nach 40 Jahren Betrieb kostengünstigeren Strom produzieren als ein Kernkraftwerk und wäre damit neben der Wasserkraft die zweite erneuerbare Energiequelle, die nicht teurer ist als die Stromerzeugung in konventionellen Kraftwerken.
6. Fazit
Ich denke, dass ich in diesem Papier gezeigt habe, dass es technisch und finanziell möglich ist, unseren Energiebedarf in Zukunft durch erneuerbare Energien zu decken (Erneuerbare Energien sind Energien, die aus erneuerbaren Ressourcen gewonnen werden, die natürlich nach menschlichem Zeitrahmen wieder aufgefüllt werden, wie Sonnenlicht, Wind, Regen, Gezeiten, Wellen und Erdwärme) Quellen. Durch die Weiterentwicklung können erneuerbare Energieträger mit konventionellen Kraftwerken sowohl in Bezug auf Leistung als auch auf den Preis pro erzeugter Kilowattstunde konkurrieren. Auch die Gegner alternativer Energiequellen werden in einigen Jahrzehnten erkennen müssen, dass wir gezwungen sein werden, unseren Energiebedarf durch regenerative Quellen zu decken. Aus diesen Gründen ist es meiner Meinung nach leicht zu erkennen, dass gerade in diesem Bereich der Energieerzeugung die Zukunft unseres Planeten und der großen Wirtschaftssektoren liegt.