Arten der Energieerzeugung

Wärmekraft

Energiegwinnung in Wärmekraftwerken läuft in der Regel in mehreren Stufen: Zuerst muss mit Dampf eine Turbine in Bewegung gesetzt werden, die über einen Generator mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Alle Phasen der Stromerzeugung können Sie sich im Detail in unserer Flash-Animation ansehen. Darin erfahren Sie außerdem, welche Objekte bei der Energiegewinnung beteiligt sind und welche Funktion sie erfüllen.

Ganz genau genommen zählen auch Solarkraftwerke, Kernkraftwerke und geothermische Anlagen zur Kategorie der Wärmekraftwerke. Weil bei diesen Formen der Wärmekraftnutzung eine andere Technologie dahinter steckt, haben wir Informationen für Sie in den Abschnitten Sonnenenergie, Kernkraft und Geothermie gesondert zusammengestellt.

Energie aus Kernkraft zu gewinnen, ist an sich eine sehr wirtschaftliche und umweltschonende Methode, da keine Treibhausgase emittiert werden. Dennoch sind bis heute Restrisiken und das kritische Endlagerproblem geblieben. Energieversorger und Bundesregierung haben sich darauf geeinigt, dass Deutschland bis 2020 diese Form der Stromerzeugung völlig einstellt. Wie funktionieren nun aber die viel diskutierten Anlagen? Kernkraftwerke sind eigentlich Wärmekraftwerke, die meistens nach dem Tauchsiederprinzip arbeiten: Wasser erhitzen, zum Verdampfen bringen und mit dem Dampf eine Turbine betreiben. Das, was beim Tauchsieder die Heizspirale ist, sind beim Kernkraftwerk die Brennstäbe. Wobei der Begriff „Brennstäbe“ nicht ganz korrekt ist, denn es gibt bei der Kernkraft keinen Verbrennungsprozess.
 * Kernkraft


 * Sonnenenergie

Die Sonne ist abgesehen von Kernkraft und Erdwärme die einzige und entscheidende Energiequelle für die Erde. Öl, Erdgas und Kohle sind die Fossilien von Pflanzen – also kurz- oder langfristig gespeicherte Formen von Sonnenenergie. Auch Wind, Wasser und Meere werden durch die Sonnenwärme direkt in Bewegung versetzt. Selbst Pflanzen für Biomassekraftwerke wachsen dank der Sonne.

Sonnenenergie auch direkt für die Energie-Gewinnung zu nutzen, ist ein alter Menschheitstraum. Seit einigen Jahrzehnten lässt sich dies mit Solarzellen und Sonnenkollektoren gut realisieren. Die Sonnenenergie wird dabei zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.

Die erste solarthermische Großanlage, die aus mehreren Kraftwerken mit einer Gesamtleistung von 354 Megawatt besteht, wurde bereits 1984 in der kalifornischen Mojave Wüste in Betrieb genommen. In Deutschland kommt Sonnenenergie bisher nur in Einzelanlagen auf Hausdächern, in Kleingeräten wie zum Beispiel Parkautomaten, Taschenrechnern o. ä. zur Anwendung.


 * Geothermie

Tief in der Erde steckt ein gewaltiges Energiepotenzial, denn die Erde ist nur an der Erdkruste nahezu abgekühlt – im Inneren herrschen nach wie vor extrem hohe Temperaturen. In Mitteleuropa nimmt die Temperatur pro hundert Meter Tiefe um drei Grad Celsius zu. Allein unter der Fläche der Bundesrepublik steckt in einer Tiefe von 3.000 bis 7.000 Meter soviel Energie, dass wir uns damit für die nächsten zehn Jahrtausende komplett mit Strom und Wärme versorgen könnten.

Erdwärme hat gegenüber anderen regenerativen Energieformen wie Wind, Wasser und Sonne einen entscheidenden Vorteil: Sie unterliegt keinen meteorologischen Schwankungen und ist jederzeit in gleicher Menge verfügbar. Grund genug also, Techniken zu entwickeln, um diese Energiequelle in Zukunft verstärkt nutzen zu können.

Wasserkraft

Bei Wasserkraftwerken wird die Bewegungsenergie (kinetische) beziehungsweise Lageenergie (potenzielle) in elektrische Energie umgewandelt.

Das Nutzen von Bewegungsenergie wird „Aktionsprinzip“ genannt. Es ist bereits seit Jahrtausenden bekannt und zum Beispiel bei Stoßrädern im Einsatz.

Mit Lageenergie ist jene Energie gemeint, die eine Masse im ruhenden Zustand auf Grund der auf sie wirkenden Schwerkraft besitzt. Der Einsatz der Lageenergie wird auch als „Reaktionsprinzip“ bezeichnet – gut sichtbar zum Beispiel bei Wasserrädern, die vor allem durch fallendes Wasser betrieben werden, also das Gewicht des Wassers mitnutzen. Biomasse
 * Laufwasserkraftwerk
 * Gezeitenkraftwerk
 * Speicherwasserkraftwerk
 * Wellenkraftwerk
 * Pumpspeicherkraftwerk

Unter Biomasse versteht man einerseits pflanzliche Stoffe wie Holz, Stroh oder ölhaltige Samen. Andererseits auch menschliche und tierische Stoffwechselendprodukte (Exkremente), organische Abfälle aus Haushalt, Industrie und Gewerbe sowie Papier.

Alle diese Stoffe können genutzt werden, um Energie zu erzeugen. Oder richtiger gesagt, Sonnenenergie in andere nutzbare Energieformen umzuwandeln wie beispielsweise Wärme zur Stromerzeugung oder Biodiesel zum Betreiben von Motoren. Rund 2,5 Prozent des Stromes aus erneuerbaren Energien wird derzeit in Deutschland aus Biomasse erzeugt. Eine der innovativsten Anlagen der Welt ging 2003 im sächsischen Freiberg in Betrieb.

Windkraft

Der Rohstoff Wind ist, wie das Sonnenlicht, die Wasserkraft oder die Biomasse, eine erneuerbare Energiequelle. Bereits im 1. Jahrtausend vor Christus wurde Windenergie in nutzbare Energieformen umgewandelt. Experten gehen davon aus, dass heute maximal ein Drittel des derzeitigen Energiebedarfs der Welt mit Windkraft gedeckt werden kann. Denn selbst bei modernen Windkraftanlagen liegt der effektive Wirkungsgrad nur zwischen 25 und 30 Prozent. Für den sinnvollen Einsatz von Windkraftwerken sollte die Windgeschwindigkeit mindestens 18 km/h betragen. Dies ist in Deutschland besonders in den Küstengebieten sowie windbegünstigten Lagen der Mittelgebirge und Alpen der Fall. 1987 wurde in Deutschland die erste Windkraftanlage an der Westküste Schleswig-Holsteins in Betrieb genommen. Derzeit liefern Windkraftanlagen rund fünf Prozent des heimischen Strombedarfs.

Neben Motoren mit horizontaler Achse gibt es auch Windräder mit vertikaler Achse. Die Leistung vertikaler Windräder ist unabhängig von der Windrichtung, sie benötigen zum Anlaufen aber eine höhere Windgeschwindigkeit.

Brennstoffzelle

Diese Art der Stromerzeugung ist bereits seit 150 Jahren bekannt. Aber erst intensive Forschung, zum Beispiel innerhalb des Apollo-Programms, und moderne Technologie haben dazu geführt, dass wahrscheinlich bereits in wenigen Jahren die ersten leistungsstarken Laptops, Camcorder oder Hausheizungssysteme betrieben mit Brennstoffzellen auf dem Markt erhältlich sein werden. Autos mit Brennstoffzellen werden aus heutiger Sicht in 10 bis 15 Jahren Einzug in die Automobiltechnik halten, sowohl für den Fahrbetrieb als möglicherweise schon früher zur Speisung der Bordelektronik.

<p style="font: normal normal normal 12px/normal Arial, Helvetica, sans-serif; margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 5px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px;">Brennstoffzellen überzeugen nicht nur durch ihren hohen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 55 Prozent, sondern auch in Sachen Umweltschutz: Sie liefern beim Verbrennen von Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft Energie ganz ohne Schadstoffausstoß. Nichts als Wasser ist das Endprodukt.