In diesem Bereich stellen wir alternative Energiegewinnungsmethoden / Möglichkeiten vor. Dabei wollen wir allerdings auch bestehende System betrachten und Möglichkeiten zu Optimierung der Anlagen / System vorstellen.Bei bestehenden Anlagen kann beim genauerer Betrachtung mit kleinen Eingriffen eine höhere Energieeffizienz erreicht werden. Dazu werden Sie Hinweißen bei den einzelnen vorgestellten alternativen Methoden erhalten, bzw. wird ein zusätzlicher Themenbereich in dieser Seite eingefügt werden.Die unterstrichen Überschriften sind verlinkt und führen Sie direkt zu dem Themenbereich mit Bsp.!Die unterstrichenen Worte innerhalb der Beiträge führen zu weitern Seiten mit Infomaterial!Im Bereich Formulare stehen verschiedene Flayer zu diesem Themenbereich zur Verfügung. Alternative EnergieWas sind alternative Energien überhaupt?Hier zunächst die Ressourcen die genutzt werden können.SonnenenergieErdwärmeFossile Brennstoffe aus regenerativen StoffenWasserkraftWindkraftDie Umgebung in der wir uns AufhaltenAbfallprodukte / Nebenprodukte aus unserm täglichen Leben die anfallen!Das sind die Grundgruppen die zur Verfügung stehen!Jede Ressourcen hat seine Vor und Nachteile, dabei wollen wir auch auf die einzelnen CO2 Emission eingehen, einige Stoffe belasten die Umwelt mehr und andere Wiederum geben nur so viel ab wie sie bei der Herstellung aufgenommen haben. Ebenso soll hier der Wirkungsgrad eine Rollen spielen sowie der Aufwand an Energie für die Nutzbarmachung der Ressource. gegenüber der Energieerzeugung gestellt wird. Ein weiterer Rolle könnten die Transportwege spielen sowie die Verfügbarkeit der Energie.Viel Punkte müssen daher genauer gegeneinander gestellt werden, bis die Energiegrundlage für ein Gebäude oder Energiekonzept für ganze Siedlungen bestimmt werden kann, speziell wenn auf regenerative Energien zurück gegriffen werden soll.Da es leider sehr viele Energiekonzepte gibt, können wir hier nur eine grobe Übersicht zur Verfügung stellen, einige Ressourcen lassen sich kombinieren andere wiederum nicht.Theoretisch ist es möglich den Lebensraum komplett durch alternative Energien zu Versorgen. SonnenenergieBei Sonnenenergie handelt es sich um Strahlungsenergie, die in elektrischen Energie oder Wärme umgewandelt wird. Wir sprechen hier über Photovoltaik oder Solarthermie ( Solarwärme).Photovoltaik:Die Photovoltaik Technologie wird im allgemeine zur Stromerzeugung genutzt, leider geht ein Großteil der zur Verfügung stehenden Strahlungsenergie (ca. 1000 Watt/m²) verloren, da es bisher nicht gelungen ist Solarzellen herzustellen die einen höheren Wirkungsgrad erzielen.Es gehen Rund 80 – 85 % der Strahlungsenergie verloren, trotze diesem geringen Ertrags ist die Nutzung unumgänglich da diese Energieform a ganzjährig genutzt werden kann und theoretisch nicht verseigen kann.Die Solarzellen teilen sich in 3 Kategorien, was sich auch in der Stromgewinnung zeigt.Dünnschichtmodule auf Amorphes Siliziumbasis ca. 5 – 8 % Wirkungsgradmultiekristalline Module auf Siliziumbasis ca. 10- 16 % Wirkungsgradmonokristalline Module auf Siliziumbasis ca. 18,5- 20 % WirkungsgradDas sind die üblichen erhältlichen Produkte, es gibt allerdings noch weitete Module(invertierte „triple-junction“-Solarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid und Gallium-Indium-Arsenid zwischen 35 und 40 % Wirkungsgrad, allerdings auch fast unbezahlbar.Die Solaranlage besteht allerdings nicht nur aus den Solarzellen, auch die Komponenten sind maßgeblich am Wirkungsgrad beteiligt, die Anlage kann nur so gut sein wie das schwächste Glied in der Kette.Verkabelung , Kontoakte , Wechselrichter, Verschattungen, Ausrichtung der Anlage, Vergrößern Vergrößern![]() ![]() ![]() Einlaufschütz, Treibgutrechen, Umspannwerk sowie Rohrleitungen zwischen dem Wasserschloss und dem Maschinenhaus. Vergrößern Die Wasserkraftwerke lassen in Bauarten einordnen da jedes ein wenig anders Funktioniert als das andere.LaufwasserkraftwerkBei einem Laufwasserkraftwerk wird ein Fluss gestaut und mit dem abfließenden Wasser elektrischer Strom produziert.SpeicherkraftwerkBei einem Speicherkraftwerk wird das Wasser über einen Zeitraum (mehrere Stunden bis mehrere Monate) gespeichert, um bei Bedarf wertvolle Spitzenenergie zu erzeugen.PumpspeicherkraftwerkEin Pumpspeicherkraftwerk ist ein Speicherkraftwerk, bei dem mit überschüssigem Strom Wasser aus einer niedrigen Lage in einen höher gelegenen Stausee gepumpt wird, um später Spitzenstrom zu erzeugen. Pumpspeicher-Kraftwerke bieten als einzige Energieanlagen die Möglichkeit, Elektrizität wirtschaftlich und in nennenswertem Umfang mit Hilfe potentieller Energie (Speicherwasser) zu speichern.KavernenkraftwerkEin Kavernenkraftwerk verwendet künstlich geschaffene Hohlräume (Kavernen) als Energiespeicher oder als Standort für Kraftwerkskomponenten.GezeitenkraftwerkEin Gezeitenkraftwerk nutzt die Energie aus dem ständigen Wechsel von Ebbe und Flut.WellenkraftwerkIn Wellenkraftwerken wird, im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk, nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt.MeeresströmungskraftwerkEin Meeresströmungskraftwerk nutzt die kinetische Energie von Meeresströmungen.Strom-BojeEine Strom-Boje wandelt die kinetische Energie des Wassers in elektrische Energie um. Bei diesem neuartigen Typ wird das Landschaftsbild und der Wasserspiegel nicht verändert.Hier noch ein paar Fotos von verschiedenen Anlagen., für mehr Informationen können sie den Link zu Wikipedia nutzen , der führt Sie direkt zur Wasserkraft. Vergrößern Vergrößern Vergrößern WindkraftDie Windkraft ist eine Ressource die fast unbegrenzt zur Verfügung steht, allerdings ist die Windkraft an strategisch günstigen Orten aufzustellen, da sonst kein optimaler Ertrag eingefahren werden kann. Im Gegensatz zur Stromgewinnung mit Solarzellen ( Photovoltaik) hat die Windkraftanlage eine gute Umweltbilanz. Die Energie die benötigt wird um eine Windkraftanlage herzustellen ist in der Regel bereits nach 1.5 bis 2 Jahre Laufzeit wieder zurückgewonnen. Im Vergleich bei einer hochwerteigen Solaranlage dauert das 7- 10 Jahre. Daher ist diese eine sehr evozierte Art Strom herzustellen, mit dem Nachteil das diese Windkraftanlage einen Gewissen Geräuschpegel hat und für das Landschaftsbild etwas darunter leidet da diese Anlage in der Regel sich nicht so einfach in das Landschaftsbild integrieren lässt.Die Technik:Die heutigen Windkraftanlagen entwickelten sich aus der Windmühlentechnik und dem Wissen über die Aerodynamik. Die ersten Anlagen zur Stromerzeugung sind Ende des 19. Jahrhunderts entstanden.1920 zeigte Albert Betz, dass physikalisch bedingt höchstens 59,3 % der Energie des Windes nutzbar sind. Seine Theorie zur Formgebung der Rotorblätter ist auch heute noch Grundlage für die aerodynamische Auslegung der Anlagen.1957 wurde von Ulrich W. Hütter die Grundlage für alle modernen Windkraftanlagen gelegt: das Windtestfeld, das später nach ihm benannt wurde, wurde in der Nähe von Geislingen an der Steige auf der Schwäbischen Alb in Betrieb genommen.Anfang der 1980er Jahre setzte sich das Dänische Konzept bei Windkraftanlagen durch. Im Gegensatz zu anderen Versuchsanlagen wie beispielsweise GROWIAN wurde dabei auf eine einfache Konstruktion mit der heute allgemein üblichen horizontalen Rotationsachse, drei luvseitigen Rotorblättern und drehzahlstarrer Betriebsführung gesetzt, um so robuste Anlagen zu erhalten, deren Größe erst mit den Jahren immer weiter anstieg. In Dänemark wurden damals die Grundlagen für die moderne Windenergienutzung gelegt.Bestandteile einer Windkraftanlage:Eine Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und Rotorblättern, und einer Maschinengondel, die den Generator und häufig ein Getriebe beherbergt. Es gibt auch Anlagen ohne Getriebe. Die Gondel ist drehbar auf einem Turm gelagert, dessen Fundament die notwendige Standsicherheit gibt. Dazu kommen die Überwachungs-, Regel- und Steuerungssysteme sowie die Netzanschlusstechnik in der Maschinengondel und im Fuß oder außerhalb des Turmes. VergrößernRotorgeschwindigkeit:Eine weitere wichtige Kennzahl ist die sog. Schnelllaufzahl λ (lambda). Sie gibt das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors (Blattspitzengeschwindigkeit) zur Windgeschwindigkeit an. Dreiblattrotoren, wie sie heute bei großen Anlagen Standard sind, erreichen bei einer Schnelllaufzahl von 7 bis 8 den größten Wirkungsgrad. Daraus resultieren Blattspitzengeschwindigkeiten in der Größenordnung von etwa 250 bis 300 km/h unabhängig vom Rotordurchmesser. Durch den Betriebspunkt mit dem höchsten Leistungsbeiwert und der Auslegungsschnelllaufzahl ergibt sich auch die Auslegungswindgeschwindigkeit.Die Regelung der Rotordrehzahl erfolgt entweder über den so genannten Stalleffekt (Strömungsabriss) oder über eine Veränderung des Anstellwinkels des Rotorblattprofils (Pitchen; von Englisch to pitch = neigen). Vergrößern Vergrößern VergrößernWeiter Infos können z.B. über Wikipedia eingeholt werden, folgen Sie dem Link! Die Umgebung in der wir uns AufhaltenDas hört sich salopp an ist aber tatsächlich möglich da es sich hier um ein Mix handelt aus Sonnenenergie Umgebungswärme und gespeicherter Wärme handelt. Hier wird der Umgebung durch verschiedene Verfahren die Wärme entzogen und unter Zuhilfenahme von elektrischer Energie.In der Regel spricht man hier von der Wärmepumpenheizung.Heizungen mit Wärmepumpen werden seit rund 30 Jahren in Wohngebäuden eingesetzt, sind technisch ausgereift und zuverlässig. Sie erschließen die im Erdreich, dem Grundwasser oder der Umgebungsluft gespeicherte Sonnenwärme und geben diese an den Heizkreislauf oder das Warmwasser ab. Am effizientesten sind Erdwärmepumpen, da das Erdreich im Gegensatz zur Außenluft auch im kalten Winter relativ konstante Temperaturen aufweist.Wärmepumpenheizungen sind als Zentralheizungen einsetzbar. Es gibt sie in allen Größen und Leistungsklassen Haupteinsatzgebiet sind Ein- und Zweifamilienhäuser. Richtig konzipiert und eingestellt arbeiten sie wirtschaftlich und effizient.Und so funktioniert’s… Vergrößern Ein Umweltwärme-Heizungssystem besteht hauptsächlich aus Wärmekollektoren und einer elektrisch angetriebenen Wärmepumpe. Im geschlossenen Kreislaufsystem sorgt die Pumpe dafür, dass der flüssige Wärmeträger die Wärmeenergie von den Kollektoren zur Heizung transportiert. Dieses Prinzip kommt zum Beispiel auch in Kühlschränken zur Anwendung – nur umgekehrt. Wird aus dem Kühlschrank die Wärme herausgepumpt und in den Raum abgegeben, so entzieht die Wärmepumpenheizung der Umwelt Wärme und bringt sie ins Haus.Wärmepumpen funktionieren nach einem relativ komplexen technischen Prinzip. Am Beispiel einer Erdwärmepumpe lässt es sich vereinfacht folgendermaßen beschreiben:Eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit mit sehr niedriger Temperatur durchströmt den Erdkollektor.Aus dem wärmeren Erdreich nimmt sie Wärme auf und wechselt dadurch ihren Zustand von flüssig zu gasförmig.Dieses Gas wird anschließend von einer Pumpe unter starkem Druck verdichtet. Dadurch erwärmt es sich nochmals stark – so wie auch das Ventil eines Fahrradschlauches beim Aufpumpen heiß wird.Nun gibt das heiße Gas die Wärme an das Wasser im Heizungssystem ab und wird wieder flüssig – steht aber immer noch unter hohem Druck.Bevor der Wärmeträger erneut in den Kollektor strömt, wird der Druck abgelassen und die Flüssigkeit kühlt sich auf ihre ursprüngliche Temperatur ab.Da nur Wärmepumpen mit geringem Stromverbrauch energetisch sinnvoll sind, müssen sie sorgfältig geplant und die einzelnen Komponenten aufeinander abgestimmt sein. Die richtige technische Einstellung der Anlage im laufenden Betrieb spielt daher eine wichtige Rolle. Ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl. Sie beschreibt das Verhältnis der Nutzenergie in Form von Wärme zur aufgewendeten Energie in Form von Strom. Um eine Einheit Strom im Kraftwerk zu erzeugen, müssen rund drei Einheiten fossiler Brennstoffe verfeuert werden. Wärmepumpen sind daher nur dann energetisch sinnvoll, wenn sie eine Jahresarbeitszahl höher als drei aufweisen. Besonders effizient sind Grundwasserwärmepumpen, die jedoch nur noch selten genehmigt werden. Aber auch Erdsonden-Wärmepumpen erreichen in der Praxis Arbeitszahlen von 3,5 oder höher. Luftwärmepumpen sind zwar einfacher zu installieren, energetisch aber nicht so wirkungsvoll wie Erdwärmepumpen. Der Grund: Die Außenluft hat im Winter sehr niedrige Temperaturen bis weit unter null Grad. Das Erdreich ist ab einer Tiefe von etwa einem Meter dauerhaft frostfrei. Ab zehn Meter Tiefe herrschen das ganze Jahr nahezu konstant zehn Grad.Zwei Techniken stehen zur Verfügung, um die in der Erde gespeicherte Energie zu nutzen: zum einen über einen horizontalen großflächigen Wärmeaustauscher und zum anderen über den vertikalen Wärmeaustausch mit Erdwärmesonden. Beim horizontalen System erfolgt der Entzug der Wärme aus dem Erdreich großflächig über im Boden verlegte Wärmeaustauschrohre, die so genannten Erdreichkollektoren. VergrößernHorizontale Erdreichwärmeaustauscher werden in Schlangenform unterhalb der örtlichen Frostgrenze in einer Tiefe von ein bis zwei Metern verlegt. Für eine 9 Kilowatt-Heizleistung wird je nach Bodenbeschaffenheit eine Fläche von knapp 200 bis 500 Quadratmetern benötigt.Vertikalen Wärmeaustausch mit Erdwärmesonden. Link nutzen ! ( Erdwärme) Abfallprodukte / Nebenprodukte aus unserm täglichen Leben die anfallen!Holz als Abfallprodukt:Diesen Bereich haben wir in regenerative Stoffen behandelt, folgen Sie dem Link! Kraft Wärme Kopplung (KWK):Anlage, bei der Energie aus einem Brennstoff in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt wird. In den meisten Fällen sind das Kraftwerke, die dann als Heizkraftwerke für die öffentliche Versorgung fungieren oder Industriekraftwerke, die Prozesswärme (z.B. in der chemischen Industrie) bereitstellen. Die Abgabe von ungenutzter Abwärme an die Umgebung wird dabei weitgehend vermieden.Das Spektrum der elektrischen und thermischen Leistung von KWK-Anlagen reicht von wenigen Kilowatt bis zu mehreren hundert Megawatt. Seit ca. 10 Jahren kommen zunehmend etwa Waschmaschinen große, so genannte Mini- und Mikro-KWK-Anlagen für den Einsatz in Einfamilienhäusern, Wohngebäuden, kleineren Gewerbebetrieben und Hotels auf den Markt. Die mit 700 MW elektrischer Leistung zur Zeit größte KWK-Anlage Europas steht in England. Damit stehen heute für das gesamte Spektrum des Wärmebedarfs KWK-Lösungen zur Verfügung.Im Gegensatz zu thermischen Wärmekraftwerken, die nur auf Stromproduktion ausgelegt sind, wird bei KWK-Anlagen durch die gleichzeitige Abgabe von Strom und Wärme ein sehr viel höherer Nutzungsgrad (bis zu 90 Prozent) erreicht, wodurch Brennstoff eingespart werden kann, wenn Abnehmer der Wärme zur Verfügung stehen, wie z. B. in Form eines Fernwärmenetzes. Bei den mit Wasserdampf als Betriebsmedium arbeitenden Heizkraftwerken der öffentlichen Versorgung – das sind in der Regel Entnahme-Kondensationsanlagen – geht diese Steigerung des Nutzungsgrades allerdings mit einer Verringerung der Stromproduktion einher, da der Dampf vor den letzten Turbinenstufen entnommen werden muss, damit seine Temperatur zum Heizen ausreichend hoch ist. Im Gegensatz dazu wird bei Kraftwerken ohne Kraft-Wärme-Kopplung die Restwärme über den Kondensator und Kühlturm an die Umwelt abgegeben. Im Vergleich zu den derzeit besten Technologien der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme erzielen KWK-Anlagen je nach Versorgungssituation Primärenergieeinsparungen von ca. 10 bis über 30 %.Technik:Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird ein Teil des entstehenden Dampfes in einem Kraftwerk für Heizzwecke ausgekoppelt. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad der Stromgewinnung, der Gesamtnutzungsgrad steigt aber auf 60-90%.Das Prinzip der KWK kann mit jedem Brennstoff und jeder Energiequelle mit einem Temperaturniveau ab ca. 210 °C genutzt werden. In Betracht kommen neben fossilen Energien wie:Brennstoffe: Standard: Steinkohle, Braunkohle, Erdgas und Heizölerneuerbare Energien: wie Biogas, Klärgas, Deponiegas, Pflanzenöl, Holz, Pellets, Bioethanol, Solarthermie und Geothermiesowie Siedlungsabfälle: (Müllverbrennung und Deponiegas) und Wasserstoff (Wasserstoffwirtschaft) genauso wie die Kernenergie.KWK-Anlagen können unter anderem sein:Dampfturbinen-,Gasturbinen-,Gas- und Dampfturbinen (GuD)-, Sterlingmotor als GeneratornatriebVerbrennungsmotoren– oderBrennstoffzellen-AnlagenVon Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung spricht man, wenn die Anlage zusätzlich Kälte erzeugen kann. Dabei wird die Nutzwärme des Prozesses genutzt, um eine Absorptionskältemaschine anzutreiben. Trotz der deutlich höheren Investion im Vergleich zu einer Kompressionskältemaschine, kann die KWKK-Anlage wirtschaftlich betrieben werden, weil durch die Wärmenutzung zur Klimatisierung im Sommer die Laufzeiten erhöht werden.Die folgende Abbildung erläutert das grundsätzliche Prinzip eines Motor-BHKWs: Vergrößern Auch hier Stellen wir Ihnen eine Link zu Wikipedia zur Verfügung der Sie zu dem Themenbereich führt. Für weitergehende Informationen bitten wir Sie mit uns per Mail Kontakt aufzunehmen, dann können wir Ihnen auf Ihre Bedürfnisse angepasst Informationen zur Verfügung stellen. |