Alternative Energien
Möglichkeinen zur alternativen
Energieerzeugung
Heutzutage wird der Energiebedarf durch
die Ausbeutung nicht erneuerbarer Ressourcen (Kohle,
Holz) gedeckt beziehungsweise durch die Erzeugung
von Atomenergie. Bald werden diese Ressourcen allerdings
nicht mehr vorhanden sein und es wird nach Alternativen
gesucht werden müssen. Zu den bestehen alternativen
Energieressourcen gehören die Solarenergie, die
Windkraft und die Wasserkraft. In den folgenden Beispielen
möchte ich einige davon näher erläutern
wollen.
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Photovoltaik ist besser
bekannt unter dem Begriff der Sonnenenergie
(Solar- energie). Die Sonne ist eine unerschöpfliche
Energiequelle. Die Sonnenenergie setzt in
Siliziumplatten Elektronen frei und man gewinnt
dadurch elektrische Energie. Als Solarenergie
bezeichnet man die durch Sonne erzeugte Energie.
Die Intensität der Sonnenstrahlung, auch
als Solarkonstante bezeichnet, beträgt
an der Grenze der Atmosphäre 1,367 Kilowatt
pro Quadratmeter. Durch Sonnen- kollektoren
wird die Sonnenenergie in thermische Energie
umgewandelt. Diese Nutzung der Sonnenenergie
ist die am meisten verbreitetste. Die Sonnenenergie
ist eine regenerative Energie und wird in
vielen Ländern genutzt und in Deutschland
staatlich gefördert, wenn die getätigte
Investition bei der Steuererklärung
entsprechend angegeben und geltend gemacht
wird.
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Solare Energie ist bei der Gewinnung
total umweltneutral und zählt außerdem
zu einer der größten alternativen Energiequellen.
Vorteile:
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Sie ist unbegrenzt verfügbar. |
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werden keine Treibhausgase
(CO2) und Rußpartikel freigesetzt. |
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Energieverluste werden
reduziert. |
Nachteile:
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Keine konstante Energieversorgung, da tages-
und jahreszeitenabhängig.
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Die Herstellung der
Anlagen verbraucht Chemikalien und Wasser. |
1.1. Flachkollektoren
Hiermit wird Warmwasser gewonnen. In fast allen normalen
Haushalten wird diese Energieform zur Warmwasserzubereitung
genutzt.
1.2. Wärmepumpen
für die Warmwasserzubereitung und Raumheizung
werden Wärmepumpen
genutzt. Die Wärmepumpe nimmt Wärme aus
der Luft, dem Wasser auf und pumpt diese auf eine
höhere Temperatur.
1.3. Sonnenkraftwerken
Wie im oberen Teil schon erwähnt, wird die Sonne
mit Sonnenkraftwerken in elektrischen Strom umgewandelt.
Man unterscheidet, Sonnenfarmen, Solarzellenkraftwerke
und Sonnenturmkraftwerke. Bei den Sonnenturmkraftwerken
werden Spiegel zur Sonne gerichtet. Somit werden hohe
Temperaturen erreicht. Sonnenfarmen sind beckenartige
Kollektoren, die die Sonnenstrahlen aufnehmen. An
diesen Sonnenfarmen befindet sich ein Rohr. In diesem
wird Wasser erhitzt und es kommt zu einem Wärmeaustausch.
Solarzellenkraftwerke nennt man auch photovoltaische
Stromerzeugung. Wie oben schon erwähnt werden
mit Hilfe von Siliziumplatten Elektronen frei und
es kommt zur Energiegewinnung.
2. Die Windkraft
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Wind ist eine gute und wichtige
Energiequelle. Die Luft wird in Strom durch
große Windräder umgewandelt.
Der Wind bewegt die Rotorblätter. Diese
treiben einen Generator an und Strom wird
produziert. Die Windenergie ist eine indirekte
Form der Sonnenenergie, dass heißt,
dass durch die unterschiedliche und ungleichmäßige
Einstrahlung der Sonne die Erdoberfläche
auch verschiedenartig erwärmt wird.
Ein Nachteil bei dieser alternativen Energie
ist, dass die Speicher für diese Energie
fehlen. Ebenfalls wird durch den Betrieb
der Windräder ein erheblicher Lärm
verursacht. Die Windenergie wird heute schon
für die unterschiedlichsten Zwecke
verwendet (zum Antrieb von Segelschiffen;
für das Windsurfen; für Ballons).
Zur Stromerzeugung werden Windenergieanlagen
genutzt.
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Da der Wind nicht immer gleichmäßig
ist, kann diese Energieart nur mit anderen Energiequellen
genutzt werden. Um diese Schwankungen auszugleichen
benutzt man Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicherwerke
und Schwungradspeicher. Mit Hilfe dieser Anlagetechniken
kann die Luftmasse in kinetische Energie umgewandelt
werden. Man unterscheidet die Kraftwerke nach der
Rotorachsenstellung, ob diese vertikal oder horizontal
ist. Weiterhin nach der Anzahl der Rotorblätter
und die Art des Generators. Bis zu den jetzigen Erforschungen
ist man sich einig, dass horizontale Rotorachsen die
am besten geeigneten sind. Rotoren wandeln die Windenergie
in mechanische Drehbewegungen um. In Windkraftanlagen
unterscheidet man asynchrone und synchrone. In diesen
unterscheidet sich die Gleichstromzufuhr.
3. Die Wasserkraft
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Das Wasser wird durch Tribunen
in elektrische Energie umgewandelt. Am
Besten lässt sich diese Art der Energiegewinnung
an schnell fließenden und wasserreichen
Flüssen anwenden. Man unterscheidet
verschiedene Turbinenarten:
- Die Kaplanturbine
dreht sich ähnlich wie ein Laufrad
einer Schiffsschraube. In einer Fallhöhe
von 10 bis 70 Meter kann diese Turbine
im Wasserstrom genutzt werden.
- Die Francistriurbine
funktioniert ähnlich wie die Kaplanturbine.
Die Fallhöhe befindet sich allerdings
bei 50 bis 800 Metern und kann somit größere
Wassermengen umwandeln. Mit einem Gezeitenkraftwerk
wird die Ebbe und die Flut ausgenutzt.
Diese Art der Wasserkraft wird ebenfalls
mit Tribunen ermöglicht.
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Zudem unterscheidet man auch
verschiedene Arten von Wasserkraftwerken:
- Laufwasserkraftwerke benötigen
hohe Investitionskosten. Sie können dafür
aber lange genutzt werden ohne dass sie erneuert
werden müssen. Wegen ihrer geringen Fallhöhe
werden sie als Niederdruckanlagen bezeichnet.
Die Laufwasserkraftwerke haben keine hohe Umweltbelastung
und Schadstoffbelastungen treten nicht auf.
- Speicherkraftwerke sind vor
allen Dingen an hochgelegenen Seen geeignet. Über
Druckrohrleitungen werde den Turbinen das Wasser
zugeführt. Das Wasser muss nicht sofort genutzt
werden, wie es bei den Laufwasserkraftwerken der
Fall ist. In den Speicherkraftwerken kann es sich
in einem Becken sammeln. Bei höherem Elektrizitätsbedarf
kann dieses Wasser dann verwendet werden.
- Pumpspeicherkraftwerke sind
Kraftwerke mit denen Wasser in Speicherbecken
gepumpt wird, die höher liegen. Mit Hilfe
von elektrischen Pumpen wird bei geringem Stromverbrauch
dieser Prozess vollbracht. Das Wasser stürzt
daraufhin ins Tal und treibt dort Turbinen an,
welche mit Generatoren verbunden sind. Die Kraftwerke
müssen nicht immer genutzt werden, man kann
sie nach Bedarf benutzen.
- Gezeitenkraftwerke, wie oben
schon kurz angedeutet, produzieren Energie aus
den Gezeiten der Ebbe und Flut. Der Nachteil dieser
Kraftwerke ist, dass die Leistungsfähigkeit
mit den Gezeiten verschoben ist und nur an wenigen
Erdteilen die Voraussetzung dafür gegeben
ist.
- Wellenkraftwerke dienen ebenfalls
zur Stromerzeugung. Mit Hilfe von Wellen wird
dieses Kraftwerk betrieben. Diese werden beispielsweise
in eine Betonkammer gelenkt, wodurch die Luft
zusammengepresst wird und somit die Turbine angetrieben
wird. Die Bewegung der Welle kann auch zur Energienutzung
genutzt werden.
Bildquelle der
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