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Ein Überblick zu erneuerbaren Energiequellen

Referat / Aufsatz (Schule) 2014 19 Seiten

Energiewissenschaften

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Begriffsbestimmungen und Übersicht

3. Hauptteil
3.1 Sonnenenergie (Solarenergie)
3.1.1 Photovoltaik
3.1.2 Solarthermie
3.1.3 Thermikkraftwerk
3.1.4 Fallwindkraftwerk
3.2 Windenergie
3.2.1 Windkraftanlage
3.3 Wasserkraft
3.3.1 Laufwasserkraftwerk
3.3.2 Pumpspeicherkraftwerk
3.4 Bioenergie
3.4.1 Biogasanlage
3.5 Sonstige erneuerbare Energien

4. Vor- und Nachteile von erneuerbaren Energiequellen

5. Fazit

6. Literaturverzeichnis

7. Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

Diese Hausarbeit im Rahmen einer GFS im Kurs Metalltechnik (T-M) handelt über das immer wichtiger werdende Thema „Erneuerbare Energien“. Planet-Wissen beschreibt: „Nach Berechnungen vieler Experten lässt sich die derzeitige ErdölFörderrate nicht mehr steigern. Gleichzeitig wird der Klimawandel immer deutlicher. Die Meldung über schmelzende Gletscher, immer häufigere Wetterkapriolen, austrocknende Flüsse sind an der Tagesordnung.“1 Somit wird einem klar, dass es so auf unserer Welt nicht mehr weiter gehen kann und wird. Energie mit Hilfe von erneuerbaren Energien herzustellen, ist daher die beste Möglichkeit, um Ressourcen und Kohlenstoffdioxidemissionen zu sparen.

2. Begriffsbestimmungen und Übersicht

Erneuerbare Energien, aber auch regenerative Energien oder alternative Energien genannt, beschreiben eine Energieform, welche im Rahmen des menschlichen Zeithorizonts praktisch unerschöpflich sind. Diese Energien regenerieren sich wie- der selbstständig und unabhängig von ihrer Nutzung. Dabei haben die erneuerba- ren Energien im Jahre 2012 einen Anteil von 22% in der Stromerzeugung in Deutschland. Im Vergleich dazu hat die Kernenergie gerade einmal 16%: Tendenz sinkend.

In dieser Hausarbeit werde ich nicht zu sehr vertieft in dieses umfangreiche Thema eingehen. Sie wird vielmehr die Vielfalt und die Vor- und Nachteile von dem immer wichtig werdenden Thema veranschaulichen, da dies sonst den Rahmen sprengen würde. Außerdem werden nur die wichtigsten und verbreitesten Arten der erneuerbaren Energiegewinnung veranschaulicht.

3. Hauptteil

3.1 Sonnenenergie (Solarenergie)

Unsere Sonne ist eine sehr wichtige Energiequelle. Sie versorgt uns Menschen und die Lebewesen, die es schon lange vor uns gab, seit Millionen von Jahren mit lebensnotwendigem Licht und Wärme. „Die von der Sonne auf die Erde abge- strahlte Leistung ist circa 174 PW (Petawatt). Etwa 30 % der Strahlung werden reflektiert, sodass circa 122 PW die Erde (Erdhülle und Erdoberfläche) erreichen. Das sind etwa 1.070 EWh (Exawattstunden) im Jahr und damit derzeit circa das 10.000 fache des Weltjahresenergiebedarfs.“2 Sie ist dafür verantwortlich, dass es überhaupt Leben auf diesem Planeten gibt. Die Sonne kann man in mehreren Bereichen nutzen und damit Energie gewinnen.

3.1.1 Photovoltaik

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Energieumwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Eine Solarzelle besteht aus verschiedenen elektrisch leitfähigen Halbleitermaterialien3. Dabei spielt das Halbleitermaterial Silizium (Si) eine sehr wichtige Rolle in der Solarzelle. In der Solarzelle sind zwei Silizium-Plättchen, welche aufeinander liegen. Diese Plättchen wurde mit Bor und Phosphor bearbeiten, um eine elektrische Span- nung entstehen zu lassen. An der Seite der zwei Plättchen sind metallische Kontakte be- festigt, die den entstandenen Strom abtransportieren.

3.1.2 Solarthermie

Als Solarthermie bezeichnet man die Umwandlung von Sonnen- in verwertbare Wär- meenergie. Das wichtigste Bauteil einer thermischen So- laranlage ist der Kollektor, welcher meistens als Flachkol- lektor gebaut wird. Dieser Kol- lektor nimmt die Sonnenener- gie auf und wandelt diese in

Wärme um. Dabei spielt eine Flüssigkeit wie Öl eine sehr große Rolle. Diese nimmt die Wärme auf, welche der Solarabsorber abgegeben hat. Danach wird die Flüssigkeit durch Rohre zu einem Nutzort, also zum Beispiel zu einem Wärmespeicher oder Pufferspeicher, gepumpt. Um thermische Verluste zu minimieren, wird der Solarabsorber in einem wärmegedämmten Kasten mit transparenter Abdeckung, welches meistens Glas darstellt, gebaut.

Mit diesem Wärmespeicher kann man dann zum Beispiel das Wasser in dem Haus erwärmen, ohne dass die Heizölheizung Öl verbrennen muss. Das Prinzip der thermischen Solaranlage kann man in den Anlagen begutachten.4 5

3.1.3 Thermikkraftwerk

Ein Thermikkraftwerk gehört sowohl zu den Kraftwerken, welche durch Sonnen- energie, als auch zu den Kraftwerken, welche durch die Windenergie betrieben werden. Beide Faktoren, also Sonne und Wind, sind für dieses Kraftwerk ent- scheidend. Unter Thermik versteht man aufsteigende Luftmassen die in Bodennä- he durch die Sonneneinstrahlung erwärmt wurden. Warme Luft steigt wie bekannt- lich auf. Dieses Naturgesetz wird in einem Thermikkraftwerk genutzt und es wird damit elektrische Energie gewonnen. Dieses Kraftwerk nutzt schon die seit der Antike bekannte physikalischen Grundgesetze, wie den Schornsteineffekt, das Treibhauseffekt und das Windrad. Die Sonnenstrahlen erhitzen die Luft, die sich unter dem runden Glasdach, welches an den Seiten offen ist, des Kraftwerks be- findet. Die erwärmte Luft steigt unter dem leicht ansteigenden Glasdach auf und gelangt zur Mitte des Kraftwerks, wo sich ein großer Schornstein befindet. Die warme Luft entweicht durch den Schornstein, dadurch entsteht ein kontinuierlicher Aufwind. Dieser Aufwind kann genutzt werden um eine Turbine, welche sich un- terhalb des Schornsteins befindet, anzutreiben. Bisher wurde nur ein Kraftwerk dieser Art gebaut, da es noch in der Testphase ist und man zu wenig über diese Technologie Bescheid weiß. Das Kraftwerk steht in Spanien und wurde schon in dem Anfang der achtziger Jah ren gebaut. Es hat nur eine vergleichsweise kleine Glasflä- che (Kollektorfläche) von 45.000 m². Dies entspricht ei- nem mittleren Radius von 122 m. Geplant ist ein weiteres Thermikkraftwerk in der Wüste Australiens mit einem Durchmesser von 5 km.6 7

[...]


1 Planet-Wissen: “Erneuerbare Energien“

2 Wikipedia: „Erneuerbare Energien“

3 Halbleitermaterialien: Ein Stoff, der unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig wird und bei tiefen Temperaturen isolierend wirkt, nennt man Halbleiter.

4 Gymglinde: „Solarthermie“

5 Solarserver: “Solarthermie”

6 Vgl. Wikipedia: „Thermik“

7 Vgl. Wikipedia: „Thermikkraftwerk“

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Titel: Ein Überblick zu erneuerbaren Energiequellen