Solar-, Wasser- und Windenergie

Solarenergie (Sonnenenergie)

Basiswissen

Die Sonne ist die größte Energiequelle der Erde, alles Leben auf der Erde ist von ihr abhängig.

Solarenergie ist die Energie, die in der Sonne durch ständige Kernfusionen entsteht und die teils als elektromagnetische Strahlung auf die Erde gelangt.

Nur ein Teil der Energie der Sonne die an der Atmosphäre der Erde ankommt durchdringt sie, Manche Teile werden in Wärme umgewandelt und manche wieder ins Weltall abgestrahlt. Wie viel Strahlung zur Erde durchdringt, hängt vom Zustand, das heißt von der Zusammensetzung der Erdatmosphäre ab.

Solarstrom

Es gibt zwei Arten der Nutzung von Solarenergie: Die Erhitzung von Wasser durch Solarenergie und die direkte Erzeugung von Strom durch Solarenergie.

Erzeugung von Solarstrom (Photovoltaik)

Das Wort [1]Photovoltaik besteht aus dem griechischen Wort für Licht (Photon) und dem Namen des Physikers Alessandro Volta.

Es bezeichnet die mit Solarzellen, die aus verschiedenen Halbleitermaterialien ( Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden z.B Silizium) erfolgende Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

Solarstrom in Deutschland

Die Stromerzeugung aus Photovoltaikanlagen wird in Deutschland derzeit stark gefördert. Dementsprechend wachsen auch die Zuwachsraten der Solaranlagen und inzwischen ist Deutschland führend auf dem Gebiet der Stromgewinnung durch Photovoltaik. 2006 wurden Anlagen mit einer Leistung von ca. 800 Megawatt in Betrieb genommen, 2008 geht man bereits von einer Leistung von mindestens 2.000 Megawatt aus.

Vor- und Nachteile des Solarstroms

Der entscheidende Vorteil an Solarstrom ist, dass der Preis im Gegensatz zur Erzeugung von Strom durch konventionelle Anlagen eher sinken wird. Auch wenn Solarstrom bis jetzt als eher teuer gilt wird er bald auf den "normalen" Preis sinken oder villeicht auch drunter. Aber selbst wenn der Strom billiger wird, sind und bleiben die Investitionskosten in eine Photovoltaikanlage sehr hoch. Allerdings ist die Energieeffizienz der Solarzellen zur Gewinnung von Solarstrom bis heute nicht optimal.

Wasserenergie

Basiswissen

Die Wasserenergie ist nur eine Art von umgewandelter Sonnenenergie, die entsteht, wenn die Sonne Wasser verdunsten lässt, sodass dieses [2]Höhenenergie gewinnt. Das Prinzip des Kreislaufes von Wasser und der Effekt dieses Kreislaufes machen sich viele Wasserkraftwerke zunutze. Da der Kreislauf aus Verdunsten und Abregnen sich kontinuierlich und natürlich wiederholt, die nutzbare Energie also nicht verbraucht werden kann, gilt Wasserenergie als erneuerbare oder regenerative Energie.

Wasserkraftwerke

Klassische Wasserkraftwerke befinden sich an Flussläufen, die zu einem See aufgestaut werden, um möglichst viel potenzielle Energie zu sammeln. Durch Öffnungen in der Staumauer wird ein Teil des Wassers abgelassen, der herabstürzt und Turbinen antreibt. Diese, durch das Wasser in Drehung versetzt, geben die Energie an Generatoren weiter, die die letztendliche elektrische Energie erzeugen. Allerdings gibt es noch andere Kraftwerktypen.

Wasserkraftwerkstypen

Laufwasserkraftwerke erzeugen Strom aus dem fließenden Wasser eines aufgestauten Flusses, Speicherkraftwerke stauen den Fluss über einen längeren Zeitraum, nur von Zeit zu Zeit wird hier Wasser abgelassen und eine große Menge Strom produziert. Pumpspeicherkraftwerke schließlich nutzen übrigen Strom, um das zuvor hinabgeflossene Wasser wieder nach oben zu pumpen. Gezeitenkraftwerke erzeugen Strom aus der Energie, die das Wasser der Meere bei seinem ständigen Heben und Senken abgibt. Dies gelingt mittels eines Staudammes am Eingang einer Bucht und einer Turbine, die darunter plaziert ist. Meeresströmungskraftwerke hingegen nutzen die Energie natürlicher Meeresströmungen wie etwa des Golfstroms. Unter Wasser stationierte Turbinen werden durch die langsame, kontinuierliche Bewegung des Wassers angetrieben und erzeugen so Strom.

Vor- und Nachteile der Wasserenergie

Der größte Vorteil an Wasserenergie ist die unbegrenzte Menge die uns zur Verfügung steht. Ausserdem ist der CO2-Ausstoß bei der Erzeugung von Strom aus Wasserkraft nicht vorhanden was diese Form von Energiegewinnung sehr umweltfreundlich macht. Allerdings stellen auch hier die hohen Kosten des Baus der Wasserkraftwerke ein großes Problem dar.

Windenergie

Basiswissen - Wind

Wind ist die Bewegung von Luftmassen in der Erdatmosphäre. Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche ungleichmäßig. Es entstehen Druckunterschiede, die durch Luftströmungen von den Hoch- zu den Tiefdruckzonen ausgeglichen werden. Windparks sind Anlagen, die versuchen die Kräfte dieser sich bewegenden Luftmassen zu nutzen und Strom zu erzeugen.

Windparks

Windparks sind die zusammensetztung von mehreren Windrädern. Vor allem in guten Windgebieten, etwa in Küstenregionen oder auf freiem Gelände, versprechen Windparks – mehr als drei Anlagen an einem Standort – einen hohen Energieertrag. Größe und Leistung der Windturbinen in den Windparks sind in den letzten Jahren rasant gewachsen. Produzierte ein Windrad noch vor 15 Jahren gerade einmal 200 kW, so sind es heute schon zwischen 1000 und 2500 kW.

Wie Funktioniert Die Umwandlung in Strom?

Die Rotorblätter einer Windkraftanlage setzen die [3]Bewegungsenergie der Luftteilchen in [4]Rotationsenergie um. Diese Energie, die damit an der sich drehenden Achse verfügbar ist, wird mittels eines [5]Generators in elektrische Leistung umgesetzt.

Windparks in Deutschland

Die Nutzung der Windkraft hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten in Deutschland, aber auch in vielen anderen Ländern innerhalb und außerhalb Europas rasant entwickelt. Allerdings wird der Ausbau der Windkraft an Land künftig in Deutschland aus Platzgründen weniger stark zunehmen als in den letzten zwei Jahrzehnten.

Vor- und Nachteile der Windkraft

Die Nutzung der Windkraft ist eine umweltfreundliche Form der Energiegewinnung: Wind ist eine unerschöpfliche Energiequelle. Windkraftanlagen stoßen während ihres Betriebes weder Treibhausgase aus noch brauchen sie die Zufuhr von Brennstoffen. Was an Energie für Bau, Betrieb und Demontage einer Windkraftanlage eingesetzt werden muss, hat sie schon in kurzer Zeit wieder produziert. Als technisch hochentwickelte Industrieanlagen haben Windräder Auswirkungen auf die Umgebung. Es kann daher kaum verwundern, dass ihre Nutzung nicht nur Begeisterung hervorruft, sondern auch Fragen und Kritik.

Je mehr Windkraftanlagen gebaut werden, desto mehr Menschen sind davon betroffen. Viele akzeptieren die Anlagen als notwendig für eine moderne Energieversorgung, einige finden sie sogar schön. Manche fühlen sich jedoch von optischen oder akustischen Effekten gestört oder sehen das Landschaftsbild durch die Anlagen beeinträchtigt; Naturschützer fürchten um die Tierwelt.