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Thermische
S O L A R E N E R G I E –
Sonnenwärme
Im Innern
der Sonne verschmelzen bei Temperaturen um 16 Millionen Grad
Wasserstoffkerne zu Heliumkernen. Die bei dieser Fusion pro Sekunde
frei werdende Energiemenge (385 Millionen Billiarden Kilowatt / 3,85 .
1026) würde ausreichen, den heutigen Energiebedarf der Menschheit
für eine Million Jahre zu decken. Doch kommt zum Glück nur ein
geringer Teil dieser Energiemenge auf der 150 Millionen Kilometer entfernten
Erde an (~1,3675 kW/m2 = Solarkonstente). An einem Tag erreicht
die Erde immer noch 50-mal mehr Sonnenenergie, als die Weltbevölkerung in
einem ganzen Jahr verbraucht. Die Intensität der Sonneneinstrahlung auf der
Erde nimmt mit der Entfernung der Breitengrade vom Äquator beständig ab.
Hier entstehen auch, je nach Jahreszeit, noch erhebliche Schwankungen.
Gerade im Winter, wenn besonders viel Wärme
benötigt wird, erreicht die Sonneneinstrahlung ihr Minimum. Die Sonne steht
im Winter niedrig am Himmel. Die Sonnenstrahlen müssen einen sehr weiten Weg
(schräg durch die Atmosphäre) zurücklegen, um uns zu erreichen und werden
dabei abgeschwächt. Zur Heizungsunterstützung taugt die Strahlung nun
nicht mehr. Im Sommer ist es umgekehrt: Die solare Einstrahlung ist höher
aber es besteht kaum Bedarf an Heizwärme.
Schaubild: jährliche
Solarenergieeinstrahlung in Kilowatt pro m²
 |
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In Deutschland fallen im Mittel 1,125
Kilowatt Solarenergie
auf einen m² Erdoberfläche.
(München: 1,150
Hamburg: 0,949
–
Durchschnitt 1981 - 2004).
Zum Vergleich: Spanien 2,0 und Sahara
2,5 kW.
Hamburg liegt nach Auskunft des Deutschen Wetter-dienstes (DWD)leider im Bereich der geringsten
Sonneneinstrahlung bundesweit. |
In Deutschland wurde 2008 der Wärmebedarf zu 0,3
% durch solarthermische Anlagen gedeckt (Europa: 0,1
%)
! (Quelle: SBZ, 11/2008
sbz-online.de)
Warmwasser
möchte der Mensch ständig zur Verfügung haben. Im Sommer kann die
Energie zur Warmwasserbereitung auch in unseren Breitengraden über
Solarkollektoren abgedeckt werden. Bis zu 65% solare Abdeckung der Energie
für Warmwasser kann im Laufe eines Jahres erreicht werden. Doch Vorsicht:
Zur Kosteneinsparung führt der Einsatz von Solartechnik im
Eigenheim noch nicht: Im deutschen Energiemagazin „Brennstoffspiegel“ (1/2003) wird vorgerechnet, dass bei heutigen Brennstoffpreisen eine
Refinanzierung erst nach 75 Jahren erreicht wird. Kein Fachmann geht von
einer finanziellen Amortisation während der Lebensdauer der Anlage aus. Eine
Solaranlage sollte also mit dem Ziel angeschafft werden, einen persönlichen
Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Es darf auch nicht vergessen
werden, dass eine thermische Solaranlage regelmäßig gewartet werden muss, um
eine möglichst lange Lebensdauer zu gewährleisten. Durch dass jährliche Spindeln der Wärmetauscherflüssigkeit (zur
Sicherstellung des Frostschutzes im Winter) entstehen Wartungskosten, aber auch
die Anlagentechnik ist zu überprüfen. Solaranlagen müssen extra
versichert werden. Hausrat-, Glasbruch-, Gebäude- oder
Elementar-Schadensversicherungen decken Schäden an Solaranlagen in der Regel
nicht ab.
Der Warmwasserspeicher einer Solaranlage für Brauchwasser wird
so dimensioniert, dass er den Wasserbedarf von zwei Tagen aufnehmen kann.
Folgt auf einen Sonnentag ein wolkenverhangener Tag, lässt sich dieser noch
überbrücken. Pro 100 l Speicherinhalt werden ca. 1,5 m² Kollektorfläche auf
dem Dach benötigt. Dass heißt: Je mehr Speicherkapazität benötigt wird, desto größer muss natürlich
auch die zur Verfügung stehende Dachfläche sein! In einem Haushalt mit einem
täglichen Warmwasserbedarf von 120 l ergibt sich also eine Speichergröße von
240 l und eine Kollektorfläche von etwa 4 m². Mit diesem Anlagentyp sparen
Sie ca. 10 - 15 % Ihrer Brennstoffkosten ein. Eine typische
Einfamilienhaus-Anlage hat einen 300 Liter- Speicher, 4,5 m² Kollektorfläche
und kostet ca. 5.000,- Euro.
5.000,- € : 12,5% Ihrer Jahres-Brennstoffkosten
=
Jahre Amortisationszeit
(nicht berücksichtigt: laufende Anlagekosten, Zinsen,
...)
Damit eine thermische Solaranlage langfristig Energie umwandelt, muss die
Wärmeträgerflüssigkeit regelmäßig ersetzt werden. Auch sollten die
Rohrleitungen mit einem Solarreiniger gespült werden. So lassen sich
Blockaden und Ablagerungen entfernen. Sie beeinträchtigen sonst die
Effizienz der Anlage und beschleunigen den Polypropylenglykolabbau in der
Solarflüssigkeit.
Schäden an der Solaranlage
sind in der "normalen" Gebäudeversicherung meistens nicht abgedeckt. Hierfür
bieten die Versicherer eine spezielle Solaranlagen-Versicherung an.
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Die
Solaranlagenversicherung
dient meist nur der Eigenabsicherung. Schäden die Dritten zugefügt
werden (z.B. durch Teileabriss beim Sturm) sind in der
Haftpflichtversicherung nur dann abgedeckt, wenn die Anlage
zuvor der Versicherung gemeldet
wurde! Eine Anpassung der Police kann zu einer Erhöhung der Beitragszahlung führen, bitte fragen Sie Ihre Versicherung.
Es gibt
auch spezielle Betreiberhaftpflicht- und Montageversicherungen
sowie die Photovoltaik-anlagenversicherung als
sogenannte Allgefahren-versicherung.
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oben:
Schaden durch verzogenen Rahmen; ½ Jahr nach
dem Einbau barst die Glasabdeckung durch
Spannung. Passanten können durch herabfallende Glasscherben verletzt
werden. |
Neu ist der Solar-Anlagenpass. Hier dokumentiert der
Installationsbetrieb die Qualität der Anlage nach den Stand der Technik und
die fachgerechte Montage. Schlüsselkomponenten der Anlage werden genannt,
Prüfberichte runden den Pass ab. Versicherungen gewähren oft einen
Preisnachlass in der Beitragszahlung, wenn ein Anlagenpass den sicheren Betrieb der
Anlage dokumentiert.
Die Photovoltaikanlage ist in die bestehende
Blitzschutzanlage des Gebäudes zu integrieren und extra abzusichern. Ragt
die Solaranlage über die normale Dachfläche hinaus, muss evtl. ein eigenes
Blitzschutzsystem eingebaut werden.
Die Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage müssen
Hauseigentümer der Bundesnetzagentur mitteilen, sonst bekommen Sie kein Geld
für den ins Netz eingespeisten Strom. Als Stromerzeuger werden Sie dann zum
Kleinunternehmer und genießen einige Steuervorteile - zahlen aber auch
Steuern auf die Gewinne aus der Stromerzeugung!
Die
ideale Anwendung für Solartechnik sind Klimageräte. Hier steht der
Energiebedarf in direkten zeitlichen Zusammentreffen mit der höchsten
Sonneneinstrahlung. Auch die solare Beheizung von Freibädern im
Sommerhalbjahr ist sinnvoll. Informationen zu den aktuellen
Förderkonditionen für Solaranlagen der Unternehmensvereinigung
Solarwirtschaft e.V. (UVS) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)
finden Sie unter: www.solarfoerderung.de
+
www.eghh.de
Damit die thermische Solaranlage im Winter
nicht einfriert besteht die Solarflüssigkeit aus Wasser mit einem
Frostschutzmittel (meist Propylenglykol im Verhältnis 60:40). Die
Flüssigkeit sollte, wie der Kühlerfrostschutz im Automotor, jährlich
gespindelt werden um Schäden auszuschließen. Muss die Solarflüssigkeit
ausgewechselt oder entsorgt werden, ist sie als "Sondermüll" zu behandeln
und muss in der entsprechenden Sammelstelle entsorgt werden.
Bevor Sie sich als Bauherr festlegen, was zu Ihrer
Sonnenwärmeanlage gehören muss, ermitteln Sie anhand der folgenden
Checkliste:
-
Was
erwarte ich von der Anlage?
-
Welche
Fragen sollte ich im Gespräch mit den Anbietern stellen,
damit ich
bestmöglich bedient werde?
Die
Checkliste nützt auf dreierlei Weise:
-
Sie
ermitteln Ihre eigenen Bedürfnisse treffender, schon bevor Sie mit einem
Anbieter ins Gespräch kommen.
-
Und Sie
verhandeln mit dem Anbieter auf Augenhöhe: Stellen Sie ihm die Fragen laut
Checkliste, die Ihnen am Herzen liegen und schätzen Sie an der Qualität
der Antworten ein, mit wem Sie es zu tun haben.
-
Drittens
hilft Ihnen die Checkliste, verschiedene Angebote leichter zu vergleichen.
Die
Checkliste "Augen auf beim Solarkauf" entstammt der fortlaufenden
Zusammenarbeit zwischen dem Bund der Energieverbraucher e.V., der Technischen
Universität Freiberg und Soli-Fer Solardach GmbH.
Der Tipp für Vermieter:
Anschaffungskosten für eine Solaranlage können gemäß einer Entscheidung des
Bundesfinanzhofs (BFH, Az. IX R 52/02) als "Erhaltungsaufwand"
geltend gemacht werden; eine Steuerersparnis ergibt sich somit von Beginn
an. Die Anschaffungskosten können auf den Mietzins aufgeschlagen werden.
Bei den gegenwärtigen Brennstoffpreise macht die Mieterhöhung allerdings
meist immer noch mehr aus, als an Heizkosten eingespart wird.
Weitere
Informationen:
ð
Solarwaerme-Plus.de
ð
Solarwirtschaft.de
Photovoltaik –
Strom
von der Sonne
Die Photovoltaik ist mit
maximal 14% Wirkungsgrad für Privathaushalte wirtschaftlich
indiskutabel. Die hohen Herstellungskosten der Siliziumzellen lassen eine
ökonomische Nutzung nur in einigen exponierten Anwendungen zu (z.B. für
Parkticket-Automaten). Die Gewinnung von reinem Silizium ist extrem
energieaufwendig und daher wenig umweltfreundlich. Noch in den Kinderschuhen
steckt die Erforschung von kostengünstigen transparenten Kunststofffolien,
die photovoltaisch Strom erzeugen. Auch hier muss die großflächige Anwendung
(z.B. als Beschichtung auf der Gebäudehülle oder Fensterscheiben) noch sehr
viel effektiver werden. Aber die Zukunft lässt hoffen! Die Norddeutsche
Affinerie hat hauchdünn beschichtete flexible Kupferbänder entwickelt die
Strom erzeugen. Sie sind deutlich kostengünstiger herzustellen als
herkömmliche Siliziumzellen. Gegenwärtig sind in Deutschland rund 350 MW in
Photovoltaikanlagen installiert, das entspricht rund 0,3% der gesamten
Kraftwerksleistung. Von der Solarenergie-Lobby wird gefordert, die
Einspeisevergütung ins öffentliche Netz, von gegenwärtig 48 Cent/kWh auf 90
Cent/kWh anzuheben, um eine kostendeckende Vergütung für Solarstrom zu
gewährleisten. Dafür soll auf steuergetragene Zuschüsse und Darlehen
verzichtet werden. Die in Photovoltaikanlagen erzeugte elektrische Energie
ist ca. 30 mal teurer als konventionell erzeugter Strom. Der für die
Herstellung von Silizium-Solarzellen erforderliche Energieaufwand ist in
fünf bis sieben Jahre Betriebszeit wieder von der Anlage erwirtschaftet. Die
niedrige Volllaststundenzahl der Anlagen (bedingt durch nächtliche
Lichtpausen und bewölkten Himmel) verhindert die Wettbewerbsfähigkeit von
Photovoltaikanlagen auf absehbare Zeit, auch wenn die Anlagen inzwischen die
diffusen Lichtstrahlen nutzen können.
Laut der Zeitschrift
Photon hat sich der Preis für Solarpaneele enorm erhöht.
Weil gleichzeitig die Vergütung über das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG)
sinkt, lohnt sich der Kauf einer Solarstromanlage immer weniger. Vor
allem Landwirte, Hauptabnehmer der Branche, haben das erkannt: Die
Kreditsumme für Solaranlagen bei der landwirtschaftlichen Rentenbank ging
allein im
ersten Halbjahr 2006 um zwei Drittel zurück.
Die deutsche Solarbranche
will dennoch Ihren Umsatz von 2008 bis 2010 auf 10 Mrd. Euro in etwa verdoppeln und
bis 2020 verdreifachen. Aufgrund der ausufernden Förderkosten will der Bund die
Vergütung für Solarstrom nach dem EEG weiter kürzen. Ginge die Förderung
unvermindert weiter, kämen nach einem Gutachten des Rheinisch-Westfälischen
Instituts für Wirtschaftsforschung 63 Mrd. Euro Folgekosten auf den Staat
zu. Derzeit wird jeder Arbeitsplatz in der Solarbranche mit 153.000,- Euro
subventioniert, heißt es in den Berechnungen von Branchenkennern.
ð
Hamburger Solarförderprogramme
ð
www.eghh.de
Die Solarhybrid-Technologie
ist eine neu entwickelte Kombination zur Strom- und Wärmeerzeugung.
Sonnenstrahlung bietet verschiedene Spektren zur Energiegewinnung:
Sichtbares Licht wandelt die Fotovoltaik in Strom um, Infrarotstrahlung
wandelt die thermische Anlage in Wärme um. Die Fotovoltaikzellen werden
dabei über
100°C heiß, verlieren über 25°C jedoch mit zunehmender Temperatur an
Effizienz. Die Solarhybrid-Technologie stoppt die Aufheizung bei ca. 60°C.
Der thermische Kreislauf unter den Zellen führt die Wärme aus dem Kollektor
ab. Am effektivsten arbeiten die Kollektoren, wenn wie bei einer
Schwimmbadheizung oder in Krankenhäusern ständig warmes Wasser gebraucht
wird. Trotz des technischen Fortschritts hat die Solarenergienutzung
hierzulande noch einen großen Nachteil: Im Winter gibt es zu wenig Sonne und
im Sommer wird fast immer zu viel Energie Produziert. Es fehlen noch immer
ökonomische Speichermedien, die überschüssige Energie des Sommers bis zum
Winter speichern können. Ihre Entwicklung steckt leider noch in den Kinderschuhen.
Solarstrom ungeeignet für
Wärmepumpe
Werbeaussagen, die
suggerieren, dass eine Wärmepumpe zum Heizen mit Solarstrom vom eigenen Dach
versorgt werden kann, sei nicht zu trauen, betont die Fachzeitschrift
"Sonnenenergie" (1/2008): "Der überwiegende Strom wird nicht während der
Heizperiode erzeugt, und das Stromnetz kann nur bedingt als Speicher genutzt
werden." Die Idee einer solchen autarken Versorgung aus regenerativen
Energien sei eine Vision, könne sogar kontraproduktiv wirken. "Würde man zum
überwiegenden Teil mit Wärmepumpen heizen wollen, würde dies zu einem
verstärkten Ausbau der Kraftwerkskapazitäten führen", schreibt der Autor
Matthias Hüttmann von der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie, denn der
Stromverbrauch ist im Winterhalbjahr höher als im Sommer. Zum Teil werde
sogar damit geworben, dass sich mit der Solarstromvergütung auch die
Wärmepumpe finanzieren lasse. Das ist alles andere als seriös. Die
Stromvergütung geht komplett für die Finanzierung der Solaranlage drauf!
Vorsorglicher Rückruf von
BP
Solarprodukten
Bei einigen
BP Solar Photovoltaik-Produkten,
die ab 2003 installiert wurden, wurde ein
potentielles Sicherheitsrisiko festgestellt. Es besteht die Möglichkeit,
dass die elektrische Isolierung Schäden aufweist. Unter Umständen kann es zu
einem elektrischen Kurzschluss zwischen den Leiterbahnen im
Photovoltaik-Modul oder Photovoltaik-Laminat und der tragenden Konstruktion kommen. Die
Gefahr eines Stromschlags bei Berührung der Anlage kann nicht vollständig
ausgeschlossen werden. Um jegliches Risiko zu vermeiden, werden vorsorglich
alle Solarprodukte (ab 2003) einer intensiven Überprüfung unterzogen
bzw. ausgetauscht.
BITTE BERÜHREN SIE AUF KEINEN FALL DIE MODULE / LAMINATE
UND
DIE TRAGENDE KONSTRUKTION DER SOLARANLAGEN.
Sofern Sie
diesen Sicherheitshinweis beachten,
kann nach Angaben der BP Solar nichts
passieren.
Windenergie
Wie hinter fast allen
Energieformen auf der Erde steckt auch hinter der Windenergie die Sonne als
treibender Motor. Sonne und Wasserkreislauf bilden auf dem Globus Zonen mit
hohen und tieferen Atmosphärendruck. Die Luft strömt vom Hochdruckzentrum
zum Tiefdruckzentrum – Wind entsteht. Er treibt die großen Rotoren der
Windkraftanlagen an, die in nachgeschalteten Generatoren (dem Fahrraddynamo
gleich) Strom erzeugen.
Vielfach werden diese
modernen „Windmühlen“ jedoch als optische Umweltverschmutzung angesehen die
das Landschaftsbild beeinträchtigen, Geräusche emittieren und Schlagschatten
werfen. In Schleswig-Holstein starben bereits etliche Seeadler und
Zugvögel in den
Rotoren der Windkraftanlagen. Die Einwände sind letztlich nicht vollständig
auszuräumen; schließlich aber sollte die Güterabwägung den Ausschlag geben.
Als Vorzüge der Windkraftwerke
gegenüber erschöpflichen, aber auch anderen erneuerbaren Energieformen
zählen die Befürworter auf: Windkraftanlagen verzehren keine betrieblichen
Energierohstoffe, emittieren keine Treibhausgase oder sonstige Schadstoffe,
erzeugen keine radioaktiven Spaltprodukte und verursachen nur einen
minimalen tatsächlichen Landschaftsverbrauch (der
Turmquerschnitt am Boden und die Zufahrtswege). Unter den Rotoren bleibt die
landwirtschaftliche Nutzung des Bodens möglich.
Windkraftkritiker argumentieren hingegen:
Konventionelle Kraftwerke können durch Windkraftanlagen ergänzt aber
keinesfalls ersetzt werden. Im Gegenteil. Viele Windkraftanlagen benötigen
Erregerstrom (Magnetisierungsstrom) zur Umwandlung der Bewegungsenergie in
elektrische Energie. Diesen „Blindstrom“ können sie nicht selbst herstellen.
Ohne konventionellen Kraftwerksstrom können die Windkraftanlagen, selbst bei
guten Windverhältnissen, keinen Windstrom erzeugen. Da es auch mal
„Windflauten“ gibt, muss für jedes Wind-Kilowatt ca. die gleiche Menge an
Reservekapazität in konventionellen Kraftwerken bereitgehalten werden. Mehr
Windkraft bedeutet also, dass auch noch mehr konventionelle Kraftwerke
gebaut (oder ausgebaut) werden müssen. Die E.ON Energie AG schätzt in ihrem
„Energie Panorama“ (11/2002), dass Windkraftanlagen nur etwa 15 Prozent der
„traditionellen“ Stromerzeugung ersetzten können. Das bedeutet, dass die
derzeit in Deutschland installierte Windkraftkapazität von rund 10.000 MW
nur rund 1.500 MW gesicherte Leistung ersetzen können. Ihr tatsächlicher
Anteil an der Stromproduktion beträgt ca. fünf Prozent. In der
ZDF-heute-Sendung vom 6.8.03 wurde vorgerechnet, dass die
Windkraftförderung insgesamt 2,6 Mrd. € kostet. Bei rund 50.000 Jobs in der
Windkraftbranche wird jeder Arbeitsplatz auf diese Weise mit etwa 52.000 €
jährlich subventioniert (wenn auch nicht aus Steuermitteln, so doch über
Millionen Stromrechnungen). Die Zeche zahlt am Ende immer der Verbraucher.
Die Auslastung der Windkraftanlagen betrug im Jahre 2003 im Durchschnitt 17
%. Bei besserem Windangebot könnten rund 20% erreicht werden. Zum
Vergleich: Wasserkraftanlagen erzielen im Mittel 68 % Auslastung.
Neuerdings wird vermehrt auf Offshorewindparks
in den Gewässern der deutschen Bucht gesetzt. Doch auch hier sind die
Auswirkungen auf die maritime Welt genau zu prüfen. Die Offshoretechnik ist
aufwendig und teurer. Dafür ist die „zeitliche Windausbeute“ wesentlich
höher als an Land. 21 Windparks sind in der Nordsee beantragt, zwei sind
bislang genehmigt worden. Schon aus Platzgründen können nicht alle Windparks
realisiert werden. Bis 2020 wird ein Potential von 10.000 MW
Offshore-Windenergie gegenüber 45.000 MW Onshore erwartet.
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Versicherer von Windkraftanlagen haben allein 2002 rund 40 Millionen Euro für Schäden
an den Anlagen gezahlt: Getriebe und Generatoren versagen den Dienst,
Rotorblätter bekommen Risse und splittern. Im Winter setzen sie Eis an, laufen unrund oder schleudern Eisbrocken in
die Umgebung. Manchmal bricht ein Rotorblatt ab. In Vahlenbruch ist am 7.1.2008
der ganze 60-Meter-Rotor auf ein Feld gestürzt (1,5 Mio. € Schaden). Blitzeinschläge und Orkan
ruinierten ganze Anlagen. Nach einem Unwetter über Norddeutschland blieb von
dieser Windkraftanlage in Tüttendorf nur noch eine Ruine übrig. Blitzeinschlag
entzündete die Gondel in 60 Meter Höhe. Zu hoch für die örtliche Feuerwehr, sie
konnte die Anlage nur „kontrolliert“ abbrennen lassen.
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Die
Windenergie lieferte im „windarmen“ Jahr 2002 mit 17 Mrd. kWh rund drei
Prozent der deutschen Stromerzeugung. Im ersten Halbjahr 2003 sank die
„Ausbeute“ mit 8,95 Mrd. kWh um rund neun Prozent, obwohl die Zahl der
Anlagen um sieben Prozent stieg (auf 14.283 Anlagen). Ende September 2004
drehten sich 16.017 Windräder bundesweit, der Exportanteil stieg auf 58 %.
Seit 2003 geht der
Bau von Windrädern für den heimischen Markt
jedoch wieder zurück. Laut BWE lag das Minus im ersten Halbjahr 2007 bei 25
%. "Ein Hinweis, dass sich die Rahmenbedingungen für Windkraft verschoben
haben", so der Präsident des Bundesverbandes der Windenergie Hermann Albers
zum Abschluss der Leitmesse "Husum Wind" 2007.
ð 4 Abendlatt-Artikel
ï
ð
weiterführende Artikel ï
W A S S E R K R A F T
Strom aus dem Meer: Erstes Kraftwerk wurde vor Schottland
montiert.
Die
Ocean Power Delivery Ltd (OPD)
aus Edinburg entwickelte das weltweit erste schwimmende
Meereswellenkraftwerk. Der Prototyp "Pelamis" ging im April 2004 vor den Orkney-Inseln im Norden Schottlands ans Netz.
Das 120 m lange, 750 t schwere und in 50 m Tiefe verankerte
Kraftwerk bewegt sich schlangenähnlich mit Scharniergelenken, an denen
hydraulische Motoren die mechanische Energie vom Auf und Ab und den
Seitwärtsbewegungen der Wellen in Strom umsetzen.
Die Generatoren erzeugen selbst bei moderatem Wellengang
Strom, die Menge ist zuverlässig kalkulierbar. Das Kraftwerk leistet 750 kW.
Der Strom wird in ein Kabel eingespeist und an Land transportiert.
Der Internationale Weltenergierat in London errechnete, dass Wellenkraft 15%
des weltweiten Strombedarfs decken könnte, in Großbritannien sogar ein
Viertel. Wellenstrom kostet derzeit 7 bis 10 Cent pro kWh, durch größere,
serienmäßig produzierte Kraftwerke wollen die Entwickler den Preis binnen
zehn Jahren auf 4 Cent pro kWh drücken.
Die Auslastung von Wasserkraftanlagen ist, im Vergleich mit solartechnischen
Anlagen, sehr hoch.
Auch an der Möglichkeit der Osmose-Nutzung
(Konzentrationsaustausch z.B. zwischen Süß- und Salzwasser) als Stromquelle
wird geforscht:
ð Osmose
als Stromquelle
Geothermie & Erdstrom
Der
Energiestrom, der mit der Wärme aus dem Erdinneren an die Oberfläche dringt,
beträgt im Durchschnitt lediglich 0,08 Watt pro Quadratmeter. Dieser
schwache Energiestrom macht den Oberflächen-Erdwärmepumpen das Leben so
schwer, da sie eine relativ hohe Aufwandsenergie von außen benötigen
(meistens STROM). In der Tiefe sieht die Situation etwas anders aus: Alle
100 Meter steigt die Umgebungstemperatur um ca. 3°C an. Doch das
Herauffördern der Wärmeenergie ist ebenfalls mit einem hohen
Energieverbrauch verbunden.
Das (theoretische) technische Potential der geothermischen Stromerzeugung in Deutschland liegt beim 600-fachen des
deutschen Jahresstrombedarfs. Entnimmt man jedoch nur soviel Tiefenwärme,
wie aus dem Erdinnern ständig nachströmt, ergibt sich daraus ein jährliches
Angebotspotential von 300 Terawattstunden. Das entspricht immerhin rund 60 Prozent des
derzeitigen deutschen Stromverbrauchs. Die Erdwärme kann neben Strom aber
auch gleichzeitig als Heizwärme dienen. Die Wirtschaftlichkeit geothermischer Anlagen verbessert sich durch die gleichzeitige Nutzung ganz
entscheidend. Die Kosten von Erdstrom liegen allerdings
deutlich über
denen
anderer regenerativer Stromquellen (mit Ausnahme der Photovoltaik). Anders
als bei anderen regenerativen Systemen ist Erdstrom aber verlässlich
verfügbar (tages- und jahreszeitlich unabhängig). Unter Umweltgesichtspunkten ist der Erdstrom sehr vorteilhaft, da nur sehr
geringe Emissionen entstehen. Nimmt man als Szenario an, dass fünf Prozent
der Stromerzeugung durch Erdwärme bereitgestellt würden, wären dafür 350
Anlagen mit einer Leistung von je 10 Megawatt erforderlich. Je Kraftwerk
müssten dafür 70 Millionen Euro investiert werden, also insgesamt 24,5
Milliarden Euro. Die Technologie befindet sich noch weitgehend im
Forschungs- und Entwicklungsstadium.
weitere Infos:
ð geothermie.de
Marktanreizprogramm erneuerbare Energien
Mit dem „Marktanreizprogramm zur Nutzung
erneuerbarer Energien“ (MAP), das 1999 startete, motiviert das
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) dazu, die neuen
Energietechnologien zu nutzen und mildert damit die meist deutlich höheren
Kosten für den Endverbraucher etwas ab. Bereits Mitte August waren die
Fördermittel 2006 schon wieder aufgebraucht. Zwar wurde für 2007 das Budget
um ca. 21% erhöht. Dennoch ist es höchst ratsam sehr schnell zu reagieren,
wenn Sie nicht, wie viele Verbraucher, leer ausgehen wollen. Immer öfter
werden Anträge nicht mehr angenommen oder bereits gestellte abgelehnt, weil
der Fördertopf leer ist.
Der Bund fördert mit dem
Marktanreizprogramm den Bau von:
-
Anlagen zur Verbrennung fester Biomasse (z.B. Pelletöfen)
-
Wärmepumpen
(wenn der Betriebsstrom aus
erneuerbaren
Energien stammt)
-
Wasserkraftanlagen
-
Geothermieanlagen
-
Solarkollektoren
-
Biomassekessel
-
Biogasanlagen
Nicht gefördert werden:
-
Eigenbauanlagen und Prototypen
-
Gebrauchte Anlagen
- Biomasseanlagen
(für Holz aus gewerblicher Be- und Verarbeitung)
-
Einzelfeuerstätten (Öfen zur Beheizung nur eines
Raumes)
-
Verbrennungsanlagen für Abfälle und ähnliche brennbare Stoffe
Förderprogramme
der Kreditanstalt für Wiederaufbau
ð (KfW)
Biomasse hat unter den regenerativen Energieträgern
in
Deutschland das weitaus größte Potenzial.
In
Deutschlands Wäldern wachsen jährlich 60 Millionen Festmeter Holz zu. Der
jährliche Holzeinschlag liegt bei 40 Millionen Festmetern. Durch die
insgesamt vorhandene Biomasse könnten etwa 5% des derzeitigen fossilen
Energieeinsatzes in Deutschland nachhaltig ersetzt werden. Zusammengenommen
betrachtet sind damit durchaus noch erhebliche Möglichkeiten einer
verstärkten Nutzung der Biomasse gegeben. Zudem kann Biomasse zur
Verminderung der CO2–Belastung
beitragen, weil sie in der Gesamtbilanz vom beginnenden Wachstum bis zum
Ende des Verbrennungsprozesses als weitgehend CO2-neutral
anzusehen ist. Während des Pflanzenwachstums wird CO2
aus der Luft, mit Hilfe des Sonnenlichts (Photosynthese), in Sauerstoff
umgewandelt. Exakt diese Menge CO2
wird bei der energetischen Nutzung mit den Abgasen wieder an die Umgebung
abgegeben und von den nachwachsenden Pflanzen wieder aufgenommen. Auch beim
Verrottungsprozess des Pflanzenmaterials im Erdboden würde exakt diese Menge
CO2
wieder entstehen und in die Atmosphäre gelangen. Ein Kreislauf bzw. eine
neutrale CO2–Bilanz.
Pflanzen und Bäume speichern Sonnenenergie, Produzieren Sauerstoff und
wachsen wieder nach. Meeresalgen binden ca. 50 % des vom Menschen
verursachten CO2 und produzieren etwa zwei Drittel des globalen
Sauerstoffs.
Bei
wolkenlosem Himmel fallen auf jeden Quadratmeter Erdoberfläche im
Durchschnitt 1.000 Watt, bei Bewölkung kann dieser Wert auf 50 Watt sinken.
Etwa 0,1 % dieser Energie wird von Land- und Wasserpflanzen in Biomasse
umgewandelt und gespeichert. Dieser Wert erscheint zunächst gering, da sich
dies jedoch täglich auf der gesamten Erdoberfläche wiederholt, stellt die
Biomasse insgesamt ein großes Energiepotential dar. Allein der jährliche
Biomassezuwachs in den Wäldern der Erde (170 Milliarden Tonnen) entspricht
etwa dem 25-fachen Energieäquivalent der jährlich geförderten Erdölmenge.
Der Sonne verdanken wir fast sämtliche fossilen und erneuerbaren Energien
auf der Erde. Auf acht Prozent der deutschen Ackerflächen wurde 2003
nachwachsende Rohstoffe angebaut. Damit wurden zwei Prozent des deutschen
Primärenergieverbrauchs über Biomasse bereitgestellt. Dieser Anteil lässt
sich leicht auf acht bis neun Prozent erhöhen. Mit der dadurch
verbundenen jährlichen Einsparung von 95 Mio. Tonnen CO2 könnten
rund 38 Prozent des Klimaschutzziels erreicht werden.
> Potentiale regenerativer Energie
(PDF) <
Zur
Energiegewinnung sollte möglichst nur Biomasse genutzt werden, die für höherwertige
Verwendungsmöglichkeiten weniger geeignet ist. Gefällte Bäume könnten,
passend zugeschnitten, direkt als Brennstoff dienen. Forstwirtschaftlich
erzeugtes Holz ist jedoch ein sehr wertvolles Material, das als Baustoff in
der Holzindustrie bessere wirtschaftliche Verwendung findet. Es kann später
in Form von Abrissholz als Brennstoff dienen. Aber auch die Rückstände der
holzverarbeitenden Industrie, wie Rinde, Sägemehl und Restholz, können so
genutzt werden. Die energetische Nutzung von land- und forstwirtschaftlichen
Nutzpflanzen bietet eine gute Umwelt- und Klimaverträglichkeit. Zusätzlich
entstehen durch den Anbau von Energiepflanzen neue Absatzmärkte und für die
Land- und Forstwirtschaft sowie den Brennstoffhandel. Ökologische und
ökonomische Kreisläufe mit regionaler Wertschöpfung entstehen.
Natürlich
darf der Anbau von Energiepflanzen (z.B Ölpalmen) nicht zur Brandrodung von
Regenwäldern führen und auch beim heimischen Rapsanbau müssen wir uns fragen
was wir eigentlich wollen - essen oder tanken?
Weitere
Energie-Nutzpflanzen sind u.a.:
-
Chinaschilf (Miscanthus) Eine mehrjährige Landschilfpflanze,
die ab dem dritten Jahr Wuchshöhen bis zu vier Meter erreicht und sich vegetativ
vermehrt. Sie stammt aus Asien und wird in vielen deutschen Gärten als
Zierpflanze kultiviert. Seit etwa 10 Jahren wird der Anbau von Chinaschilf
in Deutschland erforscht. Die Pflanzung erfolgt im Mai. Erträge ab dem
dritten Jahr: 10 - 22 t Trockenmasse / ha.
-
Hanf
(die energetische Nutzung wird z.Z. in Österreich und
den Niederlanden untersucht)
-
Mais
(zur Erzeugung von Biogas durch Vergärung oder Maisstroh-Briketts / -Pellets)
-
Ölpflanzen
(z.B. Raps, Rübsen, Sonnenblume, ..., zur Brenn- und Kraftstoffherstellung)
-
schnell wachsende Baumarten
(z.B. Balsampappel, Weide, Aspe, Birke, Erle, Rubinie)
Das Chinaschilf (Miscanthus) bietet sich vor
allem als nachwachsender Rohstoff an. Aufgrund seines hohen
Siliziumgehaltes ist es als Baustoff sehr geeignet, während bei der
Verbrennung relativ viel Schlacke entsteht. Schon der Ertrag von einem
Hektar pro Jahr bietet ausreichend Material für ein Einfamilienhaus
mittlerer Größe.
Sonstige
Umweltauswirkungen
Durch den Ersatz von fossilen durch biogene Energieträger werden nicht nur
die CO2-Emissionen
vermindert, sondern auch die mit der Produktion von fossilen Brennstoffen
einhergehenden Umweltauswirkungen weitgehend vermieden. Diese sind je nach
betrachtetem Energieträger unterschiedlich:
-
Erdöl:
Wird Heizöl ersetzt, werden auch die Belastungen der Weltmeere und
Landflächen durch Öleinträge reduziert. Insgesamt belaufen sich die in die
Weltmeere eingetragenen Ölmengen auf über 500.000 Tonnen Öl pro Jahr.
- Stein-
und Braunkohle:
Durch den Ersatz von Kohle durch
Biobrennstoffe werden die mit der Förderung einhergehenden
Umweltbelastungen reduziert. Beispielsweise wird das beim Kohlebergbau
anfallende Grubenwasser zum größten Teil direkt in die Flüsse gepumpt und
macht diese zur Trinkwasserverwendung unbrauchbar. Landschaftsverbrauch und
Abraum stellen neben dem treibhausaktiven Methan (Hauptbestandteil des
Grubengases) und Staub, der bei der Aufbereitung, dem Umschlag und Transport
in Größenordnungen von 0,2 kg pro Tonne Kohle freigesetzt wird, weitere
Belastungen der Umwelt dar.
-
Erdgas:
Bei
der Substitution von Erdgas werden im wesentlichen Methan-Emissionen
vermieden, die bei der Förderung und dem Transport von Erdgas entstehen. Die
Klimawirksamkeit von Methan CH4 ist 30 mal höher als von CO2.
Ökologische Nachteile biogener Energieträger
1.)
Die Flächeninanspruchnahme
(wird bei nachwachsenden Rohstoffen
kontrovers diskutiert)
2.)
Verringerung der Artenvielfalt
(bei
großflächiger, nutzungsintensiver Landbewirtschaftung)
3.) Belastung von Grundwasser
und Gewässern mit Nitrat
(bei
Düngung / Eintrag von Gülle)
4.) Wasserverknappung
(durch eine erwartete Verdoppelung des
landwirtschaftlichen Wasserverbrauchs bei der Massenproduktion von
Biobrennstoffen)
5.)
Beitrag zum stratosphärischen Ozonabbau
(durch Lachgas). Wie schon erwähnt
ist die Klimabilanz nachwachsender Energieträger, nicht nur durch deren CO2–Neutralität
positiv gegenüber fossilen Energien.
Flüssige
Bioenergieträger / Rapsölmethylester (RME)
Die
bedeutendste Kulturpflanze zur Ölgewinnung in Deutschland ist die
Rapspflanze. Aus ihr lassen sich Rapsöl bzw. nach chemischer Umesterung
(Veränderung des molekularen Aufbaus) Rapsölmethylester gewinnen – auch
Biodiesel genannt. Das Rapskorn enthält ca. 40-45% Rapsöl. Bei der
anschließenden Extraktion wird das restliche Öl durch das Lösungsmittel
Hexan aus dem Rapskuchen herausgelöst. Da das gewonnene Rapsöl noch nicht
motorentauglich ist, muss es weiter aufbereitet werden. Dies kann durch eine
chemische oder physikalische Raffination geschehen. Beide Verfahren bestehen
aus verschiedenen Schritten, für die meist mehrere Varianten existieren.
Physikalische Raffination (Destillation) oder chemische Raffination:
Entschleimung / Entsäuerung / Entfärbung /
Dämpfung (Desodorierung). Bei der Umesterung werden die physikalischen
Eigenschaften des Pflanzenöls an die Anforderungen der auf Dieselkraftstoff
abgestimmten Motoren angepasst. Dazu wird das Rapsöl in Verbindungen
gespalten die herkömmlichen Dieselkraftstoff wesentlich näher kommen als
Rapsöl und mit ca. 10% Methylalkohol versetzt. Auch zur Verwendung als
Heizöl sollte Rapsölmethylester (RME) eingesetzt werden, da Rapsöl nicht
ohne weiteres in modernen Heizanlagen eingesetzt werden kann.
Die Umwandlung
von Rapsöl in RME erfordert einen recht hohen Energieeinsatz. Aus
energetischer Sicht spricht also wenig für den Ersatz von
Mineralölprodukten durch RME. Doch die hervorragenden Umwelteigenschaften
(schnelle biologische Abbaubarkeit) rechtfertigen den Gebrauch von
Rapsölmethylester z.B. in Wasserschutzgebieten, Überschwemmungs- und
Hochwasserschutzgebieten sowie in anderen sensiblen Schutzzonen. RME ist in
21 Tagen zu ca. 95 bis 98% biologisch abbaubar, Mineraldieselkraftstoff nur
zu 20 bis 30%. Die EU überlegt z. Z. die grundsätzliche Beimischung von
Fettsäuremethylester bzw. Biodiesel dem konventionellen Dieselkraftstoff per
Verordnung vorzuschreiben. Dieses Gemisch soll problemlos in Dieselmotoren,
nicht aber in Öl-Zentralheizanlagen, eingesetzt werden können. Das Gemisch
entspricht der DIN EN 590 für Dieselkraftstoff. Heizöl darf nach DIN 51603-1
jedoch keine biogenen Bestandteile enthalten. Hersteller von Folien für die
Tankinnenauskleidung weisen darauf hin, dass Biodiesel diese Folien stärker
angreifen kann als mineralisches Öl.
ð
Biodiesel.de
Bis 2020 könnte, bei einer Vervierfachung der
Anbaufläche auf ca. 3,45 Mio. ha, rund ein Viertel des
deutschen Kraftstoffs aus Biomasse gewonnen werden. Statt
Flächenstilllegungsprämien zu kassieren, lassen sich einige Bauern bereits zum "Landwirtschaftlichen Energiewirt"
schulen und nutzen eine neue Chanse.
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