300.000 V * 800 A =
240.000.000 W =
240.000 kW =
240 MW ≈
300.000 PS
240.000.000 W =
240.000 kW =
240 MW ≈
300.000 PS
| Grund- sätzliches |
Allgemein elektrische Energie |
Energie- speicher |
Standby | Energie- sparlampen und LED |
Fernseh- geräte |
Laptop anstelle PC |
Ökostrom | Energie- management |
Heizung Warmwasser Isolierung |
Auto Verkehr |
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Allgemeines zur Erzeugung elektrischer Energie: Spannung, Strom, Leistung, eine Kilowattstunde - was ist das? Durch z.B. eine Glühbirne für das Fahrlicht im Auto fließen bei 12 Volt (V) Spannung 5 Ampere (A) Strom - die Birne hat somit eine Leistung von 12 V * 5 A = 60 W (Watt). Ein Heizlüfter leistet 220 V * 9 A ≈ 2000 W = 2 kW (Kilowatt). Nach einer halben Stunde (h) hat er 2 kW * 0,5 h = 1 kWh verbraucht; nach 5 Stunden 2 kW * 5 h = 10 kWh. Fährt man mit dem Rad in der Ebene und ohne Wind gemütlich mit etwa 18 km/h, leistet man ungefähr 50 W; wie auch ein halber Quadratmeter Fotovoltaik. Um 1 kWh zu erzeugen, müsste man so 1000 Wh / 50 W = 20 h (Stunden) strampeln! - und ein durchschnittlicher Haushalt verbraucht etwa 10 kWh pro Tag! Energie mit supraleitenden Kabeln kann bald mit vernünftigem Aufwand übertragen werden; pdf von IASS Potdam: Derzeit setzt man noch auf HGÜ: Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ); Link zu Wikipedia An der Stromproduktion sind Atomkraft, Steinkohle und Braunkohle mit jeweils 10 bis 20 %, Gas mit 10 %, Öl usw. mit 5 % und regenerative Energien mit etwa 25 % beteiligt. Niemand kann hier absolut richtige Werte angeben, weil oft nicht sauber zwischen z.B. brutto verbrauchter Primärenergie, direkt am Kraftwerk abgegebener Leistung und wirklich beim Kunden netto an der Dose nutzbar ankommender Energie unterschieden wird; von den versteckten Kosten ganz zu schweigen (Deutschland unterstützte die Steinkohle noch mit zuletzt jährlich rund zwei Milliarden Euro. Zwischen 1997 und 2006 brachte der Bund dafür allein fast 30 Milliarden Euro und Nordrhein-Westfalen fast weitere 5 Milliarden Euro auf. Bis 2018 wird mit zusätzlichen gut zehn Milliarden Euro gerechnet. Subventionen seit Bestehen der Kernenergie bis jetzt 160 Milliarden ohne die Kosten für Endlagerung, Schäden, Polizeieinsätze usw! - Studie Greenpeace. Die "installierte Leistung" entspricht bei Windkraftanlagen der Leistung bei optimalem Wind und bei Fotovoltaik der maximal möglichen Leistung (peak) bei voller Sonneneinstrahlung. Die durchschnittlich gewonnene Energie liegt je nach Standort (Küste/Binnenland, Deutschland/Nordafrika) darunter: im Schnitt über das Jahr und alle Windkraftanlagen in D bei etwa 20 % = ein Fünftel; bei Fotovoltaik in D wegen der Nachtstunden und einiger sehr trüber/dunkler Tage nur bei etwa 10 % = ein Zehntel der möglichen Spitzenleistung. Dafür erzeugt Solar zu Zeiten der Spitzenlast (mittags) den meisten Strom (in Bayern bei voller Sonne etwa die Hälfte des gesamten Bedarfes!) und liefert auch bei bedecktem, aber hellem Himmel nennenswerte Anteile. Bei optimalem und flächendeckendem Wind erzeugen die Windkraftanlagen eventuell auch mehr (zuviel) Energie, als z.B. von 01:00 bis 04:00 Uhr benötigt wird - überschüssige Energie sollte künftig verstärkt gewandelt und gespeichert werden, um Tage mit Flaute zu überbrücken. Speichermöglichkeiten siehe weiter unten und auf der eigenen Seite "Energiespeicher". Derzeit (Statistik Ende 2017) existiert auf der Welt eine installierte Energie bei Windkraft von über 540 GW (1 GW = 1 Gigawatt = 1.000.000.000 Watt); das entspricht einer durchschnittlichen Dauerleistung von etwa 108 GW ≈ 100 AKW. Allein 2017 kamen über 65 GW hinzu; das entspricht einer durchschnittlichen Dauerleistung von 13 GW. Im Vergleich: ein Kernkraftwerk erzeugt um 1 GW; entsprechend in einem Jahr, wenn es durchgehend Tag und Nacht mit voller Leistung lief = 1 GW * 365 Tage * 24 h = 8760 GWh (Gigawattstunden) = 8,76 TWh (Terawattstunden) = 8.760.000.000 kWh (Kilowattstunden) = 8.760.000.000.000 Wh (Wattstunden). Statistiken des Bundesverbandes Windenergie Statistiken Fraunhoferinstitut Parabolrinnenkraftwerke, die Sonnenenergie in elektrische Energie wandeln, werden in zunehmender Zahl, Größe und Über-Nacht-Speicherfähigkeit gebaut. Allerdings könnten Parabolrinnenkraftwerke mit Konzentratorzellen (Wirkungsgrad über 40 %) bald billiger aufzubauen sein als die derzeit genutzte Technik mit Wärmetauscher und Dampfturbine. Offshore-Windkraftanlagen erzeugen im Schnitt zwar etwa 40% mehr Strom als Onshore, kosten aber wohl mehr als doppelt so viel und benötigen lange, teure Verbindungsleitungen und aufwenigere Wartung (deswegen wirbt die Lobby bei den Politikern heftig um Unterstützung, erhielt auch eine circa doppelt so hohe Einspreisevergütung wie Onshore, die letztendlich von den normalen Stromkunden erbracht werden muss). Energiequellen unter Wikipedia Viele große und kleine Biomassekraftwerke erzeugen dezentral Wärme und Strom. Biodiesel und Bioethanol treten bereits derart in Konkurrenz mit Erdöl verarbeitenden Raffinerien, dass diese sich schon über nicht voll ausgelastete Anlagen beschweren. Übrigens: allein für Bioethanol nutzt man derzeit nur etwa 2 % der landwirtschaftlichen Ernte, für die Fleischproduktion hingegen 60 % ... Auch für elektrische Energie gibt es viele sinnvolle Speichermöglichkeiten; direkt oder indirekt über mechanische oder thermische Energie oder elektrochemische Wandlung: Energiespeicher unter Wikipedia Kleines Beispiel: große Kühlhäuser könnten in Zeiten von viel/zuviel Strom z.B. aus Windenergie ihre Temperatur um einige Grad tiefer senken als notwendig und halten. Bei Strom-"Flaute" würde die Kühlung abgeschaltet - mit der heutzutage sehr guten Dämmung dieser Häuser würde die Temperatur einige Tage ausreichend niedrig bleiben. Auch Elektrospeicheröfen könnten wieder guten Gewissens in Zeiten überschüssigen Stromes aufgeladen werden. Anreize, dies zu tun, würden dem Stromangebot entsprechend gleitende Preise liefern. Mit Hilfe von Wettervorhersagen zu Wind und Sonne wäre eine automatische Vorausplanung und Steuerung möglich. Das Fraunhoferinstitut für Windenergie und Systemtechnik (IWES) und das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung (ZSW) schlagen vor, über die altbekannte Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen und diesen mit Kohlendioxid zu Methan (entspricht Erdgas) reagieren zu lassen (siehe auch Sabatier-Reaktion). Das Methan kann problemlos in die vorhandenen Erdgasnetze eingespeist werden. Der Wirkungsgrad ist mit 60 % akzeptabel. Das deutsche Erdgasnetz kann 200 TWh speichern; das entspricht 20 Kernkraftwerken, die ein Jahr lang pausenlos laufen. Bericht des ZDF . IWES . ZSW In begrenztem Umfang (Aussagen schwanken zwischen 5% und 20%) ist auch möglich, vorerst "nur" den recht einfach und mit einem Wirkungsgrad von 70 bis 90 % durch Elektrolyse erzeugbaren Wasserstoff parallel zum importierten Gas in das Erdgasnetz einzuspeisen. Das planen schon E.ON und Greenpeace: E.ON baut Power to Gas-Pilotanlage in Falkenhagen Windgas von Greenpeace Höhere Preise als mit Gas könnte man mit flüssigen Kohlenwasserstoffen erzielen, die leichter und lange speicherbar und für Kfz, Heizung usw. nutzbar wären. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart arbeiten gemeinsam mit der Universität Stuttgart und der Universität Bayreuth an einem zukunftsweisenden Ansatz: Sie optimieren die Erzeugung und Verbrennung von synthetischen flüssigen Kohlenwasserstoffen (KWS) und untersuchen ihr Potential als Energiespeicher zur Realisierung der Energiewende. Der Erntefaktor errechnet sich aus dem Verhältnis der von einem Kraftwerk über die Lebensdauer erzeugten Leistung zu der für Herstellung, Aufbau und Betrieb benötigten Energie. Er liegt bei Windkraftanlagen um 20, bei Fotovoltaik um 5 und bei Berücksichtigung der verbrauchten fossilen Brennstoffe bei Kohle, Atom, Gas und Öl nur bei 0,3. Diese Werte differieren stark zwischen den bestehenden Studien. Hoch radioaktive und langlebige Isotope können bereits heute, allerdings bis jetzt nur labormäßig und noch nicht großindustriell, durch sogenannte Transmutation in stabile Elemente oder Stoffe mit Halbwertszeiten von einigen Jahrzehnten gewandelt werden: ein Beschleuniger wie CERN schiesst Protonen in einen Tank geschmolzenen Bleis, das daraufhin ein Vielfaches an schnellen Neutronen abgibt, die sogar Plutonium "zermahlen" können. Gleichzeitig wird auch noch Energie erzeugt. Problem: die Ausgangsstoffe müssen möglichst rein vorliegen, können aber wegen ihrer sehr starken Strahlung nur schwierigst auf den Wandlungsprozess vorbereitet werden. Auch wenn der hoch radioaktive Müll eines Tages so eventuell besser entsorgt werden könnte, bleiben Kernspaltungs-Atomkraftwerke gefährlich. Studien rechnen zwar "nur" mit einem "größten anzunehmenden Unfall" (GAU) in 10.000 Jahren - das aber nur im Durchschnitt; ein Unfall kann jederzeit oder nie passieren. Teilt man außerdem 10.000 Jahre durch die mehr als 400 AKW weltweit, ergibt sich eine Zeitspanne von dann wirklich nur noch 25 Jahren! Völlig unkalkulierbar bleiben z.B. aus Kostengründen minimierte Sicherheitsspezifikationen, mangelhafte Bauaufsicht gepaart mit schlampiger Bauausführung, technisches und menschliches Versagen im Betrieb und Terroranschläge. Gesteuerte Abstürze von Flugzeugen oder Angriffe von radikalen und best ausgerüsteten Kampfgruppen bedeuten höchste Gefahr für die bedenklich wenig gesicherten Anlagen. Dokumentation von Greenpeace zu Terrorangriffen mit panzerbrechenden Waffen. Abklingbecken, in denen oft mehr aktives Material als im Reaktor selbst lagert, das jahrzehntelang gekühlt werden muss, sind nur durch ein normales Dach "geschützt". Die Kühlpumpen und Notstromaggregate wurden teils nahe beieinander eingebaut, Kabelbündel in einem einzigen Schacht geführt (anfällig für Überspannungen, Blitz und Feuer) usw. Und die Folgen würden besonders mitten in Europa sehr folgenschwer und weitreichend sein und sich über viele Jahre auswirken - alleine die Halbwertszeiten mancher Isotope können Quadrillionen Jahre erreichen, womit oft noch kein stabiles und nicht strahlendes Element verbleibt, sondern meist über eine Zerfallsreihe verschiedene Isotope mit eigenen Halbwertszeiten entstehen. Bis zum Ende des Zerfalls addieren sich so die Halbwertszeiten. Warum sollten wir dieses extrem hohe und nicht zu versichernde Risiko ohne Not eingehen? Leider lief in Japan, 25 Jahre nach Tschernobyl, eine atomare Katastrophe ab ... und das durch moderne, dem Stand der Technik entsprechende AKW verursacht. Trotzdem ging die Sache vorerst noch "glücklich" ab: läge östlich von Fukushima Land, wäre es hoch radioaktiv verseucht worden. Die Sperrzonen und dauerhaften Überprüfungszonen von Tschernobyl haben etwa zweimal die Größe von Franken! Vergleichen Sie doch mal die beiden Karten über diese links (Achtung: Maßstäbe sind unterschiedlich) ... Zudem reichen die bekannten Uranvorräte nur noch etwa 60 Jahre; stark abhängig vom Verbrauch in den nächsten Jahrzehnten. Aus China wird von einem neuen Forschungsergebnis berichtet, dass Kernbrennstäbe vielfach aufbereitet und genutzt werden könnten; bestätigt ist diese Information allerdings noch nicht. In Deutschland sind derzeit 9 KKW in Betrieb (aber nicht immer alle am Netz): Liste mit Daten und Laufzeiten der Kernreaktoren in Deutschland Im Schnitt liefert jedes der verbliebenen AKW nur etwa 1,3 % der elektrischen Energie - das ist extrem wenig im Vergleich zum Gefahrenpotenzial und weniger als man durch Energiesparlampen oder Standbyabschaltung einsparen könnte. In der aktuellen Diskussion jedoch wertet man die Abschaltung eines oder mehrerer AKW als "versorgungsgefährdend"; das Einsparen gleicher oder größerer Energiemengen im Bereich einiger Prozent hingegen als vernachlässigbar oder sogar lächerlich. Flüssigsalzreaktoren würden wahrscheinlich wesentlich weniger Probleme verursachen als die bei den üblichen AKWs genutzte Technik. Der erste Prototyp entstand 1954 - die weitere Entwicklung wurde jedoch leider nicht voran getrieben. Flüssigsalzreaktoren bei Wikipedia Ob Kernfusionskraftwerke zukünftig eine nennenswerte oder gar tragende Rolle spielen werden, bleibt vorerst Spekulation. Derzeit erzeugt die Versuchsanlage JET fast soviel Energie wie zum Heizen des Plasmas benötigt wird; Nachfolger ITER soll 30 mal so viel liefern. Der Stellarator Wendelstein 7-X soll im Dauerbetrieb Energie erzeugen. Die Kernfusion mit Hilfe einer Vielzahl von Hochleistungslasern befindet sich im Versuchsstadium und könnte auch irgendwann möglich werden. Ein Fusionskraftwerk könnte mit einem Kilogramm Helium3 eine Kleinstadt ein Jahr lang mit Energie versorgen. He3 existiert auf dem Mond in großen Mengen; es laufen bereits Planungen für Förderung und wirtschaftlichen Transport. |
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300.000 V * 800 A = 240.000.000 W = 240.000 kW = 240 MW ≈ 300.000 PS |
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