Dienstag, 3. April 2012

Gastblog: Alternative Energien von jacqueaux

Im Februar habe ich im Zuge der Atomkraft-Diskussion von Lukasz Kroll einen wirklich ganz großartigen Artikel über Atomkraft erhalten und als Gastblogeintrag veröffentlicht. Es ging unter anderem um sogenannte Generation IV-Kraftwerke, die den jetzigen, einhunderttausend Jahre strahlenden Atommüll verbrennen, und deren Endprodukte nur noch dreihundert Jahre oder weniger strahlen. Ich habe den Artikel gerne gelesen und fand ihn informativ und objektiv.
Zugleich habe ich jacqueaux darum gebeten, einen Artikel zu alternativen Energien zu schreiben, den ich sehr gelungen und informativ finde.
Ohne lange Reden, hier ist er.


Regenerative Energieträger
von jacqueaux

Situation:
Deutschland ist ein rohstoffarmes Land. Neben der Armut an energetisch nicht relevanten Rohstoffen, sind auch die energetisch relevanten Rohstoffe spärlich. So gibt es auf dem Bundesgebiet nur geringe Mengen an Erdöl (2% bis 3% Abdeckung des Bedarfs) und Erdgas (ca. 10% bis 15 % Abdeckung des Bedarfs), so dass wir zu über 90% auf Importe angewiesen sind. Stein- und Braunkohle sind zwar in vorerst ausreichenden Mengen vorhanden, sind aber klimatechnisch noch kritischer zu sehen als Öl und Gas, und können zudem den Mangel an Öl und Gas auf keinen Fall kompensieren. Auch weltweit gesehen werden die Ressourcen an fossilen Energieträgern immer knapper, was zusammen mit dem rasant steigenden weltweiten Energieverbrauch in näherer Zukunft zu einem Versorgungsengpass führen wird. Die Zahlen, wie lange das Öl noch reicht schwanken zwischen 30 und 150 Jahren. Was aber kaum jemand bestreitet ist, dass der Ölpreis weiterhin stark ansteigen wird. Wie lange können oder wollen wir uns das leisten?
Dass das Verbrennen dieser fossilen Energieträger zudem große Mengen CO2 freisetzt, ist ein weiterer Grund, warum man Alternativen finden muss. Diese sollten in möglichst unbegrenzter Menge einigermaßen kostengünstig und preisstabil vorfügbar sein und möglichst wenig negativen Einfluss auf die Umwelt haben. Daher ist die Atomenergie nicht wirklich eine Alternative, denn auch sie benötigt Rohstoffe, die endlich sind, ebenfalls importiert werden müssen und beim Abbau und bei der Entsorgung riesige Probleme bereiten.

Was wird denn ungefähr benötigt?
Der Weltenergiebedarf der Menschheit lag 2010 bei etwa 140.000 Milliarden kWh, Tendenz schnell steigend, was ungefähr dem Energieinhalt von 14 Milliarden Tonnen Öl entspricht. Alleine in Deutschland wurden ca. 4.000 Milliarden kWh an  Energie benötigt.
Was gibt an regenerativen Energiequellen?
Die Sonne: Der größte Energielieferant ist die Sonne. Sie liefert jedes Jahr eine Energiemenge von etwa 1.500.000.000 Milliarden kWh auf die Erdoberfläche. Das ist ca. 10.000-mal so viel wie 2010 auf der ganzen Welt benötigt wurde. Es gibt heute verschiedene Möglichkeiten die Sonnenenergie nutzbar zu machen.
1.    Photovoltaik (PV): Hierbei wird die Sonnenenergie direkt in Strom umgewandelt. Der Wirkungsgrad der heutigen PV-Zellen liegt bei ungefähr 7% bis 18%, abhängig vom Typ. In Deutschland ergibt das bei Südausrichtung, einer Neigung von ca. 35% einen jährlichen Stromertrag von ca. 100 kWh bis 150 kWh pro m² Kollektorfläche. Würde man auf einer südgerichteten Dachfläche eines ordentlich gedämmten Einfamilienhaus-Neubaus ca. 60 m² Photovoltaik installieren, würde das bilanziert ausreichen, um das Gebäude komplett mit Energie zu versorgen.
2.    Solarthermie: Hier wird mit Hilfe der Sonne  eine Flüssigkeit (bei den hier üblichen solarthermischen Anlagen ist dies meist ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch) erhitzt. Diese Energie wird dann entweder direkt als Wärmeenergie verwendet (Flachkollektoren, Röhrenkollektoren, Schwimmbadabsorber) oder in Strom umgewandelt (Dish-Konzept, Parabolrinnenkraftwerke). Der effektive Wirkungsgrad der zur direkten Wärmeerzeugung genutzten solarthermischen Systeme liegt je nach Randbedingungen bei 40% bis 70%, die jährlich nutzbare Wärmemenge bei 400 kWh bis 500 kWh pro m². Mit ca. 2 m² einer südgerichteten solarthermischen Anlage können ca. 60% des Warmwasserbedarfs einer Person gedeckt werden. Da auch in Deutschland im Sommer Temperaturen von über 100°C erreicht werden können, sind solarthermische Module auch zur Erzeugung von Prozesswärme interessant.
3.    Auftriebskraftwerke: Diese Kraftwerke bestehen aus einer großen, zur Mitte hin leicht ansteigenden Glasfläche, in deren Zentrum sich ein hoher Kamin befindet. Durch Sonneneinstrahlung erwärmt sich die Erde und Luft unter der Glasfläche, wobei letztere durch den Auftrieb zum Kamin strömt und durch diesen mit aufgrund des Kamineffekts hoher Geschwindigkeit nach oben strömt. Hierbei werden Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben. Auftriebskraftwerke sind für unsere klimatischen Verhältnisse weniger geeignet, sondern sind eher in Gebieten mit hoher Strahlungsintensität und Sonnenscheindauer empfehlenswert.
Ein Nachteil solarer Energie sind die ungünstigen Tages- und Jahreskurven: So steht die Sonnenenergie zum einen nur tagsüber zur Verfügung, zum anderen sind Einstrahlungintensität und -dauer im Winter deutlich niedriger als im Sommer. Auch Schlechtwetterperioden können die solaren Erträge deutlich reduzieren.

Der Wind: Eine weitere mittlerweile auch sehr wichtige Energiequelle ist der Wind. Auch hier ist ein riesiges Potenzial vorhanden. Untersuchungen zufolge liegt das nutzbare Energiepotential von Wind weltweit bei ca. 1.300.000 Milliarden kWh, in Deutschland bei ca. 4.100 Milliarden kWh.
Bei Wind gibt es eigentlich nur eine Nutzungsmöglichkeit, Windenergieanlagen. Windenergieanlagen wandeln die Bewegungsenergie der Luft in Strom um. Sie sind sowohl auf dem Land als auch auf dem Meer (Offshore) möglich. Da auf dem Meer der Wind in aller Regel beständiger und stärker weht, sind Offshore-Anlagen bei gleicher Größe ertragreicher als Anlagen auf dem Land.
Auch der Wind weht natürlich  nicht das ganze Jahr über gleichmäßig, aber im Gegensatz zu Sonne ist er relativ unabhänigig von Tages- und Jahreszeit

Das Wasser: Wasser wird schon seit Menschen seit über 2000 Jahren verwendet und war lange der bedeutendste regenerative Energieträger. Das wirtschaftlich nutzbare Potential von Wasserkraft wird weltweit derzeit auf ca. 8.000 Milliarden kWh geschätzt. Um die Energie des Wassers zu nutzen, gibt es verschiedene Möglichkeiten:
•    Wellenkraftwerk: die Bewegung der Wellen wird über schwimmende Elemente aufgenommen und über „Gelenke" in Strom umgewandelt.
•    Gezeitenkraftwerk: hier wird die Strömung bei Ebbe und Flut ausgenutzt und in elektrische Energie umgewandelt
•    Strömungskraftwerk: Strömungskraftwerke sind sowohl in Flüssen als auch im Meer möglich. Sie funktionieren im Prinzip wie Windenergieanlagen, nur eben dass hier Wasser statt Wind die „Rotorblätter“ in Bewegung setzt
•    Fluss-, Speicher-, Pumpspeicherkraftwerke: Diese Kraftwerke nutzen die Bewegungsenergie von fallendem Wasser und wandeln diese wieder über Turbinen in Strom um. Ein großer Vorteil der Speicherkraftwerke ist, dass der Strom bei Bedarf erzeugt werden kann. Bei Pumpspeicherkraftwerken kann sogar überschüssiger Strom sogar „gespeichert“ werden, indem man damit wieder Wasser in den Speicherbehälter (Stausee) pumpt, um bei Bedarf später damit wieder Strom zu erzeugen.
Wasser als Energiequelle hat zwar ein deutlich geringeres Potential als der Wind oder die Sonne, ist aber deutlich geringeren Schwankungen unterlegen und teilweise bedarfsgerecht abrufbar.

Die Erde: 99% der Erdmasse hat eine Temperatur von über 1000°C.  Das Energiepotential das hier vorhanden ist, könnte problemlos den Weltenergiebedarf der nächsten Jahrhunderte decken. Das Problem ist eher die technische Umsetzung. Aber auch heute wird die Geothermie schon über verschiedene Methoden zur Energiegewinnung genutzt:
•    Geothermiekraftwerke: Hier wird über bis zu mehrere tausend Meter tiefe Bohrungen Wasser und heiße Erdschichten geleitet und entweder direkt in Fernwärmenetze eingespeist oder über entstehenden Wasserdampf (bzw. den Dampf anderer verdampfbarer Flüssigkeiten) mit Hilfe von Turbinen Strom gewonnen.
•    Wärmepumpen: Dies sind meist dezentrale, in Gebäuden genutzte Wärmeerzeuger, die über einen Primärkreislauf der Erde Wärme entziehen, und diese über ein Arbeitsmedium auf ein höheres Temperaturniveau heben (gleiches Prinzip wie beim Kühlschrank, nur dass hier die Warmseite genutzt wird). Neben diesen Wärmepumpen gibt es auch Wärmepumpen, die dem Wasser oder der Luft Wärme entziehen.
Der große Vorteil der Geothermie ist die komplette Unabhängigkeit von Tages- und Jahreszeiten und dem Wetter.

Die Biomasse:
Die Nutzung von Biomasse zur Energieerzeugung ist eigentlich eine indirekte Nutzung von Sonnenenergie, da Pflanzen (vereinfacht ausgedrückt) die Sonnenenergie in Biomasse umwandeln.
•    Holz: Der bekannteste biogene Energieträger ist Holz. Dieses wird meist in Form von Scheiten, Hackschnitzeln und Pellets einfach verbrannt und damit in Wärme umgewandelt. Allerdings ist es auch möglich über z.B. Holzvergasung Strom aus Hackschnitzeln oder Holzpellets zu erzeugen. Derzeit wird in Deutschland nur ein recht kleiner Anteil des Holzertrages zur Wärmeerzeugung genutzt. Mit dem in den letzten Jahren deutlichen Zuwachs von Hackschnitzel- und Pelletkesseln wird man jedoch früher oder später die Ertragsgrenze der deutschen Wälder erreichen. Jährlich stehen in Deutschland über 20 Mio. m3 ungenutztes nachwachsendes Waldholz zur Verfügung, was einer Energiemenge von ca. 70 Milliarden kWh entspricht. Neben Waldholz wird auch Holz aus Kurzumtriebsplantagen zur Energieerzeugung genutzt. Hier ist der Ertrag pro Hektar deutlich höher, aber wie bei Energiepflanzen ist der Anbau umstritten
•    Energiepflanzen: Das sind schnell wachsende Pflanzen mit hohem Energieinhalt (z.B. Raps, Mais, Sonnenblumen, Weizen), die meist in Biogasanlagen zur Energieerzeugung verwendet werden. Sie sind sehr umstritten, da der Anbau meist in Konkurrenz zum Lebensmittelanbau steht und diese Monokulturen auch für das Ökosystem nicht gerade eine Bereicherung sind. Derzeit laufen allerdings Studien über die Nutzung von Wildpflanzenmischungen als Energiepflanzen, die auf landwirtschaftlichen und Industriebrachen, also bisher ungenutzten Flächen, angepflanzt werden können.
•    Bioabfälle: In Deutschland werden pro Person ca. 100 kg Bioabfall pro Jahr produziert, dazu kommen landwirtschaftliche Abfälle. Derzeit werden Bioabfälle nur teilweise und meist ineffektiv energetisch verwertet. Der Energieinhalt der privaten Bioabfälle beträgt immerhin ca. 8 Milliarden kWh pro Jahr, was ungefähr dem Energiebedarf von 250.000 Wohngebäuden entspricht.
•    Seetang: Die Nutzung von Seetang/Algen zur Energieerzeugung (Biokraftstoffe) steckt noch in den Kinderschuhen und besitzt ein derzeit noch nicht abschätzbares Potential.
•    Sonstiges: Auch Gülle und Klärschlamm sind bisher fast ungenutzte Energieträger. Derzeit gibt es Projekte, in denen Klärschlamm mittels eines neuen Verfahrens (HTC- hydrothermale Carbonisierung) in Kohle umgewandelt wird. Das Verfahren eignet sich auch zur sehr effektiven Verwertung von sonstiger holzfreier Biomasse.
Biomasse hat im Vergleich zu anderen regenerativen Energieträgern ein eher geringes Potential, ist aber in seiner Nutzung komplett unabhängig von den äußeren Bedingungen. Weiterhin hat Biomasse den Vorteil, dass sie recht gut gelagert und bei Bedarf eingesetzt werden kann.

Zusammenfassung:
Regenerative Energieträger haben ausreichend Potential, um Deutschland und auch den Rest der Welt komplett mit Energie zu versorgen. Das Problem sind derzeit die noch recht hohen Kosten der regenerativen Energieerzeugung und die unregelmäßige Verfügbarkeit v.a. von Sonnen- und Windenergie. Die Kosten werden mit zunehmender Weiterentwicklung der Technik und Produktion in den nächsten Jahren sicher weiter sinken, so dass hier auch ohne Subventionen konkurrenzfähige regenerative Energieerzeugung möglich sein wird. Die großen Unregelmäßigkeiten von Sonnen und Wind müssen auf der eine Seite durch auf Abruf nutzbare Energieträger wie Erdwärme und Biomasse, und auf der anderen Seite durch Speichern der Energie abgefangen werden. Das Speichern von Strom ist allerdings auch auf absehbare Zeit uneffektiv und teuer und in ausreichenden Kapazitäten auch nicht annähernd möglich. Derzeit gibt es aber schon Anlagen, die überschüssigen Strom dazu nutzen, um aus Wasser (und CO2)Wasserstoff (bzw. Methan) herzustellen und diese Gase in das Erdgasnetz einspeisen. Das deutsche Erdgasnetz hat eine Speicherkapazität von ca. 120 Milliarden kWh, so dass hier auch längere Windflauten oder Schlechtwetterperioden abgefangen werden könnten.
Da es sich ja hier nicht um eine wissenschaftliche Arbeit handelt, habe ich mal die Quellennachweise weggelassen. Ich hoffe, dass sich gerade bei den doch sehr großen Zahlen (ich habe die verschiedenen Energieeinheiten immer in kWh umgerechnet) keine Fehler eingeschlichen haben. Einige Techniken habe ich stark vereinfacht beschrieben, um hier nicht den Rahmen zu sprengen (z.T. bin ich auch nicht so tief in der Materie drin) und auch bestimmt das ein oder andere vergessen. Ich hoffe aber, dass ich zumindest einen Überblick über die unterschiedlichen regenerativen Energieträger und ihr Potential liefern konnte.

Kommentare:

Spelllord hat gesagt…

Joa ganz nett
also Wasserkraft ist eigentlich, bis auf das Wellenkraftwerk, immer Gewinnung von Bewegungsenergie aus fallendem Wasser. Der unterschied ist eigentlich nur die Potenzielleenergie die sich aus Masse, Erdbeschleunigung und Höhe ergibt P= m*g*h wobei hier die Höhe, die Wasserspiegeldifferenz ist und da reichen heutzutage schon 3m um das nutzen zu können.

Ja nun zur Geothermie, dies ist der Oberbegriff unter dem die Tiefegeothermie und Oberflächennahegeothermie zusammengefasst werden.
Den Ausdruck Geothermiekraftwerk kann man eigentlich stehen lassen aber denn Ausdruck Wärmepumpen nicht, denn der beschreibt ein System zur Erhöhung des Temperaturniveaus.
Die Oberflächennahegeothermie die hier sicher gemeint ist hat zwar oft eine Wärmepumpe aber sie besteht nun mal aus mehr als dieser.

Naja hoffentlich bin ich verständlich ;)

Ace hat gesagt…

Spelllord, Du weißt, ich nehme Gastblogeinträge immer gerne. Wenn Dir also ein Thema in den Fingern juckt, nur zu. Dein Wissen ist augenscheinlich groß genug. ^^

Spelllord hat gesagt…

nur wenn ich nicht schreiben muss xD

jacqueaux hat gesagt…

@ Spelllord
Wasser:
Auch Stömungskraftwerke arbeiten nicht unbedingt mit aus Potentialenergie entstandener Bewegungsenergie sondern mit der Bewegungsenergie (woher auch immer die entstanden ist)des Wassers.

Oberflächengeothermie: Das stimmt, das habe ich nicht so sauber formuliert. Mittels der Wärmepumpe (die je nach Typ übrigens auch Wasser oder Luft als Wärmequelle nutzen kann) wird die im Erdreich enthaltene Wärme auf ein nutzbares Temperaturniveau gebracht. Dabei wird meist über Sonden eine Sole durch die Erde gepumpt. Die Sole erwärmt sich dort um wenige Grad, kommt dann in die Wärmepume und wird dort wieder entwärmt. Ein sekundärer Kreislauf wird nach dem (umgekehrten) Kühlschrankprinzip auf eine deutlich höhere und damit nutzbare Temperatur gebracht.

So ausführlich wollte ichs in der Übersicht nicht machen, aber es stimmt schon, wirklich korrekt wars nicht

Spelllord hat gesagt…

Man rechnet grundsätzlich mit Potenziellerenergie am Anfang da das am einfachsten ist und man dann auch einen Wirkunggrad erechnen kann
Bewegungsenergie ist Potenzielleenergie blos umgewandelt hier gilt nämlich das Energie erhaltungs Gesetzt
und um auf der anderen Seite des Dams auf das selbe Potentielleenergieniveau zu kommen muss ja Energie in eine andere Form umgewandelt werden

was ich zur Erdwärme vergessen hab wir haben in Deutschland einen durchschnitlichen 3K/100m Gradienten
also pro 100m Tiefe wird die Erde bei uns 3°C wärmersomit kann man ganz gut selber ausrechenen wie Tief man bohren muss um auf 100°C zukommen
und den Ausdruck Sole mag ich persönlich nicht so da er eigentlich für ein Wasser-Salzgemisch steht
dessen wegen bevorzuge ich den Ausdruck Wärmeträgermedium da der Algemeiner ist
obwohl der Ausdruck Sole auch in einigen Fachbüchern benutzt wird

naja ich laber hier wieder :D

jacqueaux hat gesagt…

Bei Kraftwerken, die über einen höhenunterschied arbeiten ist das richtig, wenn es aber um ein reines Strömungskraftwerk geht, gibt es keine Potentialenergie. Hier wird über die Strömungsgeschwindigkeit und die Masse gerechnet, wie bei Windenergieanlagen.

Spelllord hat gesagt…

Also wird von Anfang an mit Kinetischerenergie gerechnet?
gibts da eine bestimte Quelle bei Wikipedia Windenergie steht nur P=(m(Punkt)*c^2)/2=0,5*Dichte*A*c^3

ich hätte da gerne eine zusätzliche Quelle

jacqueaux hat gesagt…

hier gibt es zwei Vorträge über Strömungsturbinen von einem Dr. A. Ruprecht:
http://www.ihs.uni-stuttgart.de/fileadmin/IHS-Startseite/Institut/Veranstaltungen/7._Seminar_KWK/Beitraege/12_Ruprecht_WK_ohne_Aufstau_Konzepte_Grenzen.pdf

http://www.iset.uni-kassel.de/oceanenergy/MEF2006/Meeresenergieforum_2006_Ruprecht_DL.pdf

Ich hoffe, das hilft weiter

Ace hat gesagt…

Ich melde mich dann, wenn ich Eure Kommentare als eigenen Blogeintrag bringen will. XDDD

Spelllord hat gesagt…

also ich könnte jetzt ja spitzfindig werden und behaupten das Strömungen grundsätzlich durch höhenunterschiede, ob geologisch oder thermisch verursacht, entstehen

aber neeeee :D

ach Ace aber bitte nur Anonymisiert veröffentlichen ;)

Ace hat gesagt…

Das dürfte nur bei hirntoten Lesern etwas bringen, und die verirren sich nicht auf meinen Blog. Alle anderen schauen in die Kommis und wissen zumindest, das Spelllord beteiligt ist. ^^

Spelllord hat gesagt…

wie hier denken Menschen? o.O
ich glaub ich bin im falschen Blog ;)

ach ja danke für das entspammen

jacqueaux hat gesagt…

"also ich könnte jetzt ja spitzfindig werden und behaupten das Strömungen grundsätzlich durch höhenunterschiede, ob geologisch oder thermisch verursacht, entstehen"

wenn du mir jetzt noch eine praktisch nutzbare Formel gibst, in der eine Temperaturdifferenz die Leistung einer Strömung beschreibt, werde ich mich tief verneigen und all mein Wissen neu überdenken ;-)

Ace hat gesagt…

Spelllord: Tut mir leid, musst mit den Menschen vorlieb nehmen. Schimpansen und Papageien waren aus, leider auch Aras. ^^

Nathan hat gesagt…

ein netter Überblick was heute noch als Alternative energiequellen gilt
sehr informativ wenn auch sehr allgemein
zusammen mit dem beitrag über KKws der neustengeneraion kann ich mir eine sehr CO2 neutrale energiegewinnung vorstellen

Ace hat gesagt…

jacqueaux, das hier ist gewissermaßen Dein Thread. ^^

jacqueaux hat gesagt…

@ nathan:
wenn ich hier bei jeder Energiequelle noch weiter in die Tiefe gehen würde, könnte ich ein Buch daraus machen. Mir ging es vor allem drum, mal einen Überblick über die verschiedenen Quellen und ihr Potential zu geben.
Wenn wir jetzt noch davon ausgehen, dass nach und nach unsere Häuser besser gedämmt, die Fahrzeuge effektiver UND sparsamer (wäre z.B. mit dem Umstieg auf Elektrofahrzeuge durchaus möglich), die Menschen und die Industrie energiebewusster (nach gut, daran glaube ich nicht wirklich) werden, dann brauchen wir deutlich weniger Energie und kommen sicher auch ganz ohne Atomkraft aus. Noch nicht morgen, aber vielleich in 20 oder 30 Jahren.

Ace hat gesagt…

jacqueaux: Wenn man sich die Zahlen mal anschaut, dann merkt man schnell, dass die Energie, die Atomkraftwerke erzeugen, ungefähr der Menge entsprechen, die wir ins Ausland exportieren. Eigentlich brauchen wir Atomkraft gar nicht mehr.
Allerdings hätte ich schon gerne ein paar Flüssigsalzreaktoren, um den ganzen Atommüll los zu werden, der sich angehäuft hat.

Anonym hat gesagt…

Ein guter Beitrag, allerdigs muss Ich immer bisschen meckern.
Erstens: du identifizierst richtig die Energiemenge die von der sonne kommt. Allerdings kommt die windenergie (oder die Energie die die Bewegungen der Atmosphere antreibt) und die Ganze Energie in der Biosphere von dieser Sonnenenergie. Es sind also nicht 100% von dieser Energie nutzbar, ohne dabei wind und Biomasse zu opfern.
Zur Photowoltaik eine Seite: http://www.sma.de/de/news-infos/pv-leistung-in-deutschland.html
Ich empfehle mal im Kalender den 20.12.11 zu finden, 0,5 GW Spitzenleistung von 22 GW installiert... die ganze Woche davor und danach sah ähnlich aus.
Zur Solarthermie: Bitte benutze nie wieder den begriff Warmwasserbedarf. Laut Definition ist dass nur dass Wasser das man beim Duschen und Händewaschen verbraucht. Das macht etwa 10% der Heizkosten aus. 60% von 10% sind da eben nur 6%...
Bei windenergie ist der Ertrag einer Windanlage Praktisch nur von der Wingeschwindigkeit abhängig. und zwar zur 3ten Potenz. Wenn die Windgeschwindigkeit also sich verdoppelt, Steigt der ertrag 8fach, wenn die Geschwindigkeit sich halbiert fällt der Ertrag 8fach. Ein Horror dies zu regulieren. Dazu gibt es noch längere Windstillen, die über wochen andauern können.
Geothermie steht noch an seinen Anfängen, für mich ist sie aber gleich nach der Wasserkraft sehr interessant. (Übrigens die Wärme im Erdinneren kommt vom Radioaktivem Zerfall von Thoriun und Uran, du bist also auch irgendwie for-Atom.)
Die Energiespeiccher. Für die gilt das selbe was für Endlager gilt: Man sollte mit der Energieerzeugung erst anfangen, wenn dieses Problem gelöst ist. Ob es eine Ekonomische lösung für dieses Problem gibt... Wir reden von einen geschäftsmodell in dem man etwas kauft, dann speichert (teiweise monatelang) und dann den Teil der bei der Speicherung nicht verloren gegangen ist wieder verkauft. Ohne Gigantische Subventionen oder Preisunteschieden von mehreren hundert Prozent nicht vorstellbar.
Und die Technologie ist auch eine Große unbekannte. Die umwandlung in Methan ist schon mit hohen verlusten verbunden, die umwandlung von Methan in Strom addiert da weitere Effizienzverluste. Andere, Effizientere Energiespeicherungsoptionen sind seht Teuer bis Astronomisch Teuer. Zumindest in dem umfang der nötig sein wird.

MFG Kroll

Ace hat gesagt…

Kroll: Die Antwort auf Deinen Kommentar gebührt natürlich jacqueaux. Ich habe ihm schon Bescheid gesagt. Ich hoffe, er meldet sich hierzu. ^^

jacqueaux hat gesagt…

@ anonym:
Wer will denn 100% der Sonnenenergie nutzen? Es geht hier um Größenordnungen. Wir können ja auch kaum die ganze Erde mit PV-Anlagen zupflastern (ich glaube, da hätten wir auch zuerst ein Rohstoffproblem). Und natürlich gibt es Tage, an denen PV-Anlage kaum was bringen, dafür gibt es auch Schönwetterperioden, in denen die Module sehr produktiv sind. Aber ich glaube, ich habe diese Schwankungen auch erwähnt.
Dann werde ich das Wort Warmwasserbedarf so lange nutzen, wie ich Warmwasserbedarf meine. Es geht hier im Brauchwasser! Immerhin kann dann meine Gastherme oder ein anderer Wärmeerzeuger im Sommerhalbjahr komplett ausbleiben, egal ob es 6%, 10% oder 30% vom Gesamtwärmebedarf sind. Das hängt stark von dem Heizwärmebedarf des Gebäudes ab. Bei einem Passivhaus kann der Warmwasserbedarf gerne in ähnliche Größenordnungen kommen, wie der Heizwärmebedarf! Davon abgesehen gibt es auch Gebäude, die komplett solar heizen! Natürlich mit etwas mehr Aufwand als 4m² Solarthermie auf dem Dach.
Ja, das stimmt, die Windenergie ist von der Windgeschwindigkeit abhängig. Und wenn viel Wind weht, gibt es viel Energie. Und jetzt gibt es zwei Möglichkeiten, wenn zu viel Wind weht: ich stelle Windenergieanlagen ab, das heißt, ich habe 0% Energie aus diesen Anlagen. Oder ich wandle das Ganze in Wasserstoff (effektiver aber nur begrenzt ins Gasnetzt einspeisbar) oder Methan (weniger effektiv aber beliebig einspaeisbar)um, mit einem Wirkungsgrad von z.B. 30%(ich kenne den exakten WIrkungsgrad nicht, die größenordnung müsste aber passen). Und beim zurückumwandeln in Strom komme ich auf 50% Wirkungsgrad (ist bei moderne Kraftwerken locker möglich), so dass ich einen Gesamtwirkungsgrad von 15% bekomme. Das ist wenig, ungefähr so viel wie ein PV-Modul, aber immer noch unendlich viel besser als die 0% beim Abschalten. Und genau deshalb hat das System eine gute Chance sich zu etablieren.

Ace hat gesagt…

Hm. Reicht Euch der Platz hier, oder wollt Ihr das Ganze als gemeinsamen Blogpost haben? Ich bin da flexibel.

Anonym hat gesagt…

Ich glaube Platz gibt es genug, aber schließlich ist dass dein blog, und deine entscheidung.
@ jacqueaux.
Die Schwankungen beim Solarstrom hast du erwähnt, die Folgen aber meiner Meinung nach verharmlost. Wenn über längere Perioden solarmodule weniger als 10% ihrer installierten leistung produzieren, gerade im winter, wenn der Verbrauch von Energie steigt, und dann noch eine Flaute (im winter nicht selten) kommt, muss praktisch der Ganze energiebedarf durch Speicher gedeckt werden. Diese speicher (besonders wenn sie im sommer einmal voll, im winter einmal leer gemacht werden) bedeuten zusatzkosten (und subventionen) die alle kosten die men bei der erzeugung von regenerativem strom gesehen hat in den schatten stellen könnten.
Den Begriff Warmwasserbedarf mag Ich nicht, weil er sehr irreführend ist. Viele die sich in das Thema nicht vertiefen verstehen den unterschied zwischen Warmwasserbedarf und Heizbedarf nicht. Die Instalation von 4m^2 Solarthermie ist oft mit dem austausch des gesammten, immer noch intakten, heizungssystems verbunden. Da entstehen kosten, die im keinen verhältniss zum nutzen stehen.
Zur gebeuden die komplett solar heizen: Meistens haben die immer noch eine normale Heizung für notfälle. Wieso? am 22.12.11 erreichten PV Module 2,5% der nennleistung... Nimmt man an Solarthermien schneidet da 5 mal besser ab, hat man immer noch eine gewaltige Lücke zwischen dem was geliefert sein sollte, und was geliefert wird. Entweder man schließt diese mit einer konventionellen Heizung, oder man hat im Sommer Überproduktionen, die ausreichen, um das Haus in eine Sauna zu verwandeln.
Zur Verwandlung von Regenerativen Strom in Methan. Da bin Ich eindeutig dafür, unter einer Voraussetzung: Das Gas wird nicht für die Stromproduktion verwendet.
Jedes mal wenn CO2 freier Strom entsteht bedeutet das für die Stromversorger dass sie Ihre Emissionsrechte verkaufen könne. so Verringern die ganzen Kilowatstunden ökostrom nicht im geringsten die Co2 Emissionen.
Sollte dieser Strom als Gas zum Privatverbraucher kommen, die beim Emissionshandel ja nicht Teilnehmen, bedeutet dass (und nur dass) verringerte Emissionen.
Auch die Speicher von Erdgas müssten ausgebeut werden... Es reichte aus dass die Lieferungen aus Rusland teilweise kleiner waren, als vereinbart, und Deutschlends Sicherheitsreserven neigten sich dem Ende. (siehe http://www.freiepresse.de/NACHRICHTEN/WIRTSCHAFT-BOERSE/Wirtschaftsministerium-bestaetigt-Gasknappheit-in-Sueddeutschland-artikel7902996.php). Da ist es offensichtlich dass auch hier ein gigantischer ausbau der Reservelager nötig ist.
Ob 15% Effizienz beim Speichern akzeptabel ist... Vielleicht besser gleich in Technologien investieren, die vorhersehbarer Strom liefern, dafür weniger Windmühlen (solaranlagen) hinstellen.

jacqueaux hat gesagt…

Ganz ehrlich, ich will darüber diskutieren, welche regenerative Energieform in welchen Mengen sinnvoll ist, da alles seine Vor- und Nachteile hat. Fakt ist, die Schwankungen von Sonnen- und Windenergie müssen abgefangen werden. Und es wird sich früher oder später das System durchsetzen, mit dem die Unternehmen am meisten Gewinn einfahren. Wenn Windgas wirtschaftlich ist, wird es seinen Platz bekommen, ansonsten eben eine Nische ausfüllen. ICh bin der Meinung ein gesunder Mix der verschiedenen regenerativen Energieträger ist ideal, um sowohl sehr effektiv als auch halbwegs konstant Energie zu erzeugen. Und ich bin dafür Windgas unbedingt in Strom umzuwandeln, allerdings mit Kraft-Wärme-Kopplung (mit einem Gesamtwirkungsgrad von ca. 90%) und eher dezentral, aber das ist wieder ein anderes Thema, über das man Stunden diskutieren könnte.
Was ich mit meinem Beitrag zeigen wollte, dass es sehr viele Methoden regenerativer Energiegewinnung gibt, und dass diese ein zum Teil erhebliches Potential haben.
Um all die angesprochenen Probleme und aufgekommenen Diskussionspunkte in den Griff zu bekommen, werden wir meiner Meinung nach aber auch deutlich Energie einsparen müssen, sowohl bei Gebäuden als auch im Verkehr und der Industrie.

Spelllord hat gesagt…

@anonym
das mit der Gasknapheit lag daran das wir in die Schweiz und Östereich exportiert haben die es sehr benötigt haben

@jacqueaux
bei Neubauten ist es kein Problem zu sagen das die dämmen sollen
das Problem liegt bei den Altbauten da die Besitzer nicht mit Gesetzen einfach dazugezwungen werden können ihr Haus zu dämmen

Ace hat gesagt…

Spellie: Es gibt Zuschüsse und ermäßigte Kredite vom Staat für nachträgliche Dämmung. In welchem Umfang und welche Breite weiß ich leider nicht. Ist aber schon interessant zu sehen, wie die Politik umschwenkt, obwohl milliardenschwere Lobbies noch immer an der Energieverschwendung, äh, Milliarden verdienen und verdienen wollen.

jacqueaux&Kroll: Macht ruhig weiter, aber sagt mir Bescheid, wenn Ihr eine größere Plattform haben wollt.
Und schön, dass Euer Informationsaustausch sachlich und in aller Freundlichkeit verläuft. ^^V

Spelllord hat gesagt…

ja das stimt aber viele alte Menschen wissen erstens nichts von den Subventionierungen und zweitens rentiert es sich oft nicht für die
wenn die 70 sind und die es sich erst nach 10 Jahren auszahlt die wissen doch nicht einmal ob die noch solange leben

Ace hat gesagt…

Generell zahlt es sich für die Umwelt und für die Erben aus. ^^
Davon abgesehen ist siebzig heutzutage noch kein Alter, von dem man sagen kann, das Ende des Lebens wäre bereits in überschaubarer Reichweite. Menschen, die heute siebzig sind, haben weit größere Chancen, die Hundert zu erreichen als Menschen, die vor dreißig Jahren siebzig wurden. ^^

Jacqueaux hat gesagt…

Ja, wie Spelllord schon angedeutet hat, gibt es zwar Subventionen in allen möglichen Varianten, aber selbst als "Experte" ist es da gar nicht so leicht einen Überblick zu behalten. Und dann liegen Amortisationszeiten auch oft weit über 10 Jahren, trotz Förderungen. Allgemein habe ich das Gefühl, dass das Thema Energie sparen und Nachhaltigkeit bei der breiten Masse noch nicht angekommen ist. Für eine neue schicke Küche oder ein neues Bad gibt man lieber Geld aus als für energetische Maßnahmen.

Ace hat gesagt…

Dabei wissen wir alle doch seit Hot Shots 2 - Der Mutter aller Filme, dass man die Wärmedämmung nach ein paar Wintern wieder raus hat - selbst in einem buddhistischen Kloster in Zental-Siam.

Nein, im Ernst, die Einsparungen durch verminderte Heizkosten werden nicht im Einklang mit den Investitionskosten vermittelt. Würde ich heutzutage bauen oder renovieren, würde grundsätzlich ein Niedrigenergiehaus mit Solar/Bodenwärme bei raus kommen.

jacqueaux hat gesagt…

Ganz so einfach ist es nicht. Man hat auf jeden Fall erst mal höhere Investitionskosten meist in Form eines Kredits, den man auch finanziell stemmen muss. Und wenns dann an die Schmerzgrenze geht, fallen eben zuerst die dicken Brocken wie Wärmepumpe mit Erdsonden weg oder auch eine solarthermische Anlage.
Dass man stattdessen vielleicht auf den schicken Anbau mit Wintergarten verzichten könnte, wollen die meisten Bauherren nicht verstehen. Aber vielleicht kommt dieses Bewußtsein ja in den nächsten Jahren noch.

Ace hat gesagt…

Hm, ein Wintergarten ist ja eigentlich die Urform der Nutzung von Solar-Energie.

Ansonsten gebe ich Dir natürlich Recht, das da noch einiges an Aufklärung stattfinden muss, um die Gewichtungen zu rekalibrieren. D.h., das der Endverbraucher den Nutzen einer Investition in diesem Sektor besser einschätzen kann.

jacqueaux hat gesagt…

Ja, das Problem geht meiner Meinung nach noch weiter. Deshalb das Beispiel mit dem Anbau. Wieviel Energieeinsparung bringt es, wenn ich zwar ein Niedrigenergiehaus baue, aber dafür mit 2 Personen eine Wohnfläche von 200 m² habe und ein Auto mit supereffektivem Motor fahre, das aber 2 t wiegt, schlechte cw-Werte (*Fläche) hat, total übermotorisiert ist und selten mehr als eine Person transportiert? Oder ist es "energiesparend", wenn ich ein Drei-Liter-Auto fahre, eine spezielle Schulung für Spritsparendens Fahren gemacht habe, aber die 100 m zum Briefkasten, die 150m zu Bäcker und überhaupt immer mit diesem Auto fahre, obwohl ich gut mit dem ÖPNV angebunden bin, oder hätte das Fahrrad benutzen können?
Meiner Meinung: Nein! (Wobei das ja schon wieder ein eigenes Thema wäre)

Ace hat gesagt…

Wobei nicht genutzte oder schlecht genutzte Wohnfläche nicht unbedingt ein Argument ist - das dicke Auto, das acht oder mehr Liter Sprit frisst und einfach nur teuer sein soll, hingegen schon.
Das zweite Argument für das Drei Liter-Auto, da sogar für die Fahrt zum Briefkasten genutzt wird, ist zweischneidig. Denk Dir den Umstand anders herum, nämlich die Fahrt zum einhundertfünfzig Meter entfernten Briefkasten mit dem Achtzehn Liter-Jeep.
Ich denke, jeder Fortschritt in die richtige Richtung ist positiv zu bewerten, und natürlich sind Energieverschwendungen nicht mehr zeitgemäß. Vor allem der Ölverbrauch ist mehr und mehr antiquiert - das haben auch die großen Tankstellenbetreiber begriffen, als sie ihre Schmutzkampagne gegen E10 betrieben haben, um den Verkauf des teils mit Biosprit angereicherten Superbenzins im Kopf der Bürger zu verleiden. Ist aber nur teilweise gelungen.
Aber kommunistische Ansätze wie Brauchen zwei Personen zweihundert Quadratmeter Wohnfläche gehen meines Erachtens am Thema etwas vorbei. Auch wenn sich die Heizfrage stellt.

Jacqueaux hat gesagt…

Ich habe ja auch nicht in Frage gestellt, ob 2 Personen 200 m² Wohnfläche brauchen, sondern ob man es noch als energiesparend bezeichnen kann. Oder anders herum: Wieviel Energieeinsparung erreichen wir, wenn wir den Durchschnittsverbrauch pro m² Wohnfläche um 20% senken, sich aber gleichzeitig die durchschnitlliche Wohnfläche um 25% erhöht? (Soviel ist es natürlich bei weitem nicht, mir geht es hier um den Denkansatz). Um wirklich einen Effekt zu erzielen, muss der Pro-Kopf-Verbrauch gesenkt werden, und nicht der Pro-m²-Verbrauch oder ähnliches. Alles andere ist nur eine Milchmädchenrechnung.

Ace hat gesagt…

Das geht aber auch in die andere Richtung. Zwanzig Prozent Erhöhung der Energie-Effizienz sind bei zweihundert Quadratmetern eine wesentlich höhere Ersparnis als bei neunundsiebzig Quadratmetern.

jacqueaux hat gesagt…

Ein vielleicht noch interessanter Nachtrag zum Thema Windgas/Umwandlung von überschüssigem reg. Strom in Gas zu Speicherzwecken: In einem aktuellen Artikel einer Fachzeitschrift wird der Gesamtwirkungsgrad der Gasspeicherung mit 40% angegeben, was deutlich über den von mir angenommenen Wirkungsgrade liegt. Die Kapazität liegt schon heute bei 200.000 GWh, die wohl bei regenerativer Stromerzeugung notwendige Speicherkapazität soll bei nur 30.000 GWh liegen.

Ace hat gesagt…

Zu dem Artikel ein Link wäre natürlich perfekt.

Aber auch so steht schon mal die Aussage im Raum, dass die Umwandlung von Windkraft in Gas (bzw. die Produktion von letzterem durch überschüssigen Windstrom) weitaus effizienter ist als wir hier bisher angenommen haben.

jacqueaux hat gesagt…

Zeitschrift "Sonne, Wind & Wärme" Ausgabe 7/12

Ace hat gesagt…

Danke. Prompte Lieferung.
Übrigens hat dieser Post hiermit vierzig Kommentare. Das ist, glaube ich, Rekord auf meinem Blog. ^^