Inhaltsverzeichnis
Sonnenkollektoren
Photovoltaik
Windenergie
Brennstoffzellen
Biomasse
Holz
Geothermie für das Eigenheim
Wasserenergie
Sonnenkollektoren
Einfaches Prinzip - grosse Wirkung
Das Herzstück einer thermischen Solaranlage ist der Kollektor.
Ein Flachkollektor besteht aus einem selektiv beschichteten Absorber,
der zur Absorption ("Aufnahme") der einfallenden Sonnenstrahlung
und ihrer Umwandlung in Wärme dient. Der Absorber wird von
einer Wärmeträgerflüssigkeit (ein Gemisch aus Wasser
und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel) durchströmt,
die zwischen Kollektor und Warmwasserspeicher zirkuliert. Thermische
Solaranlagen werden über einen Solarregler in Betrieb genommen.
Sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Speicher um
einige Grad übersteigt, schaltet die Regelung die Solarkreis-Umwälzpumpe
ein und die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert
die im Kollektor aufgenommene Wärme in den Warmwasserspeicher.
Die Sonnenkollektoren [1] wandeln das einfallende Sonnenlicht
in Wärme um und geben diese an ein frostsicheres Glykol-Wasser-Gemisch,
das durch den Kollektor zirkuliert, ab. Die aufgeheizte Wärmeträgerflüssigkeit
fließt weiter zum Warmwasserspeicher [3]. Dort wird die Wärme
über einen Wärmetauscher an das Brauchwasser abgegeben.
Die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit fließt
zum Kollektor zurück, das erwärmte Wasser steigt im Speicher
nach oben.
Anlagentypen
Solarspeicher sind prinzipiell so dimensioniert, dass die Solarwärme
über mehrere Tage gespeichert werden kann, so können Sie
auch morgens und abends oder an einem Regentag solar duschen. Durch
die hohe, schlanke Bauform bilden sich Wasserschichten mit unterschiedlicher
Temperatur. Das warme Wasser ist leichter und befindet sich oben
im Bereitschaftsteil. Unten kann das kalte Wasser mit Solarenergie
erhitzt werden. Wird oben warmes Wasser entnommen, strömt unten
kaltes nach und die Schichtung bleibt erhalten. Solarspeicher lassen
sich grundsätzlich unterscheiden in reine Trinkwasserspeicher
und so genannte Kombispeicher, die zur Trinkwassererwärmung
und zur Unterstützung der Raumheizung dienen.
Speicher zur Trinkwassererwärmung
Mittels eines Wärmetauschers in der unteren Speicherhälfte
wird die vom Kollektor gelieferte Solarwärme auf das Trinkwasserübertragen.
Wenn die Temperatur im oberen Speicherteil nicht hoch genug ist,
wird das Trinkwasser über einen zweiten Wärmetauscher
in der oberen Hälfte z.B. von einem Gaskessel oder Ölkessel
erhitzt. Trinkwasserspeicher sind innen emailliert, kunststoffbeschichtet
oder komplett aus Edelstahl.
Speicher für Trinkwasser und Heizung (Kombianlage)
Mit einer Kombianlage können Sie die Solarwärme
zusätzlich zur Trinkwassererwärmung auch zur Raumheizung
nutzen, z. B. in der Übergangszeit und an sonnigen Wintertagen.
Diese weitergehende Solarnutzung lässt sich mit verschiedenen
Kombispeichertypen realisieren.
System mit zwei Speichern
Zusätzlich zum Trinkwasserspeicher wird ein Pufferspeicher
mit dem Heizwasser aufgestellt. Immer wenn der Trinkwasserspeicher
heiß ist, wird die Solarwärme zur Beheizung des Pufferspeichers
verwendet. Ansonsten erwärmt der Heizkessel den Pufferspeicher,
der die Wärme für die Heizkörper liefert.
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Photovoltaik
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Licht
in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Begriff setzt sich
zusammen aus dem griechischen Photo (Licht) und dem Namen des Physikers
Alessandro Volta, nach dem auch das Volt benannt ist.
Wussten Sie, dass die Sonne innerhalb von 3 Stunden soviel Energie
liefert wie die gesamte Erdbevölkerung in einem ganzen Jahr
verbraucht? Diese Sonnenenergie können Sie mit einer Photovoltaik-Anlage
auch für die Stromerzeugung in Ihrem eigenen Haus nützen.
Was leistet eine Photovoltaik-Anlage?
Ein Einfamilienhaus mit 4 Personen benötigt ca. 3.500 kWh pro
Jahr. Um den gesamten Strombedarf abzudecken, sind ca. 35 m2-Photovoltaik-Module
nötig. Der Stromertrag ist jedoch vom Standort und der Ausrichtung
der Anlage abhängig.
Funktion einer Solarzelle
Um die Funktion einer Solarzelle wirklich zu verstehen, sind einige
Kenntnisse in Physik und Chemie erforderlich. Der folgende Abschnitt
ist deswegen stark vereinfacht. Dennoch erfordert er ein grundlegendes
Wissen über die Elektrizität.
Eine Solarzelle besteht aus Halbleitermaterialen. Meist handelt
es sich dabei um Silizium, da Silizium das zweithäufigst vorkommende
Element auf der Erde ist und zudem umweltfreundlich verarbeitet
werden kann. Um Silizium leitfähig zu machen, wird es dotiert.
Damit meint man die kontrollierte „Verunreinigung“ mit
anderen Elementen. Dabei entsteht je nach zugegebenem Material ein
positiver oder negativer Ladungsträgerüberschuss. Silizium
mit positivem Ladungsträgerüberschuss bezeichnet man als
p-leitend, solches mit negativem Ladungsträgerüberschuss
als n-leitend. Solarzellen bestehen aus einer Schicht n-leitendem
und einer Schicht p-leitendem Silizium. An der Grenze der beiden
Schichten bildet sich ein elektrisches Feld. Dieses trennt die positiven
und negativen Ladungsträger. In der einen Schicht befinden
sich deswegen mehr positive, in der anderen mehr negative Ladungsträger
– eine Spannung entsteht. Werden nun auf beiden Schichten
Drähte angeschlossen, beginnen die Ladungsträger zu fliessen
– ein Strom entsteht. Natürlich sind die Ladungsträger
sehr schnell abgeflossen, doch woher kommen neue? Natürlich
"von der Sonne": Trifft ein Lichtstrahl auf ein Siliziumatom,
so entsteht daraus ein positiver und ein negativer Ladungsträger
und wie wir bereits wissen, werden diese wieder vom elektrischen
Feld an der Grenze der beiden Schichten getrennt und es entsteht
erneut eine Spannung.
Die Spannung einer Solarzelle hängt stark vom verwendeten
Halbleitermaterial ab. Bei Silizium ist es etwa 0.5 Volt. Dieser
Wert ist relativ unabhängig von der einfallenden Lichtstärke.
Die Stromstärke hingegen nimmt bei stärkerer Bestrahlung
zu. Bei einer 100 cm2 grossen Siliziumsolarzelle wird bei einer
Bestrahlungsstärke von 1000 Watt pro Quadratmeter ein Strom
von etwa 2 Ampère erreicht. Damit erreicht die Zelle einen
Wirkungsgrad von ca. 10%. Mit modernen Solarzellen werden Wirkungsgrade
von bis zu 20% erreicht.
Um die Leistungen zu erbringen, welche für den jeweiligen Einsatzbereich
erforderlich sind, werden die Solarzellen zu grösseren Einheiten
zusammengeschaltet. Eine Reihenschaltung bewirkt dabei eine höhere
Spannung, eine Parallelschaltung eine grössere Stromstärke.
Für den praktischen Einsatz werden die Zellen in Ethylen-Vinyl-Acetat
eingebettet, mit einem Metallrahmen versehen und mit Glas abgedeckt.
Der überschüssige Strom wird in das öffentliche Netz
eingespeist und Sie bekommen die von Ihnen gelieferte Strommenge
vergütet! Ein ev. nötiger zusätzlicher Strombedarf
wird vom öffentlichen Stromnetz abgedeckt.
Woraus besteht eine Photovoltaik-Anlage?
Photovoltaik-Modul:
Das Photovoltaik-Modul besteht aus Siliziumzellen, die das Sonnenlicht
in elektrische Energie umwandeln. Silizium hat den großen
Vorteil, dass es umweltverträglich ist und ausreichend in der
Erdrinde vorkommt.
Wechselrichter:
Dieser verwandelt den erzeugten Gleichstrom in den haushaltsüblichen
Wechselstrom und macht eine Einspeisung in das öffentliche
Stromnetz möglich.
Montagezubehör:
Mit hochwertigem Montagezubehör wird die Photovoltaik-Anlage
installiert und somit eine optimale Funktion und Langlebigkeit Ihrer
Anlage garantiert.
Was spricht für eine Photovoltaik-Anlage?
Saubere und umweltfreundliche Energie schützt aktiv die Umwelt
Unabhängigkeit durch eigene Stromerzeugung
Hoher Solarstromertrag 25-Jahre-Leistungsgarantie der Photovoltaik-Module
Witterungsbeständig, selbstreinigend und geräuschlos
Einfache und rasche Montage Vielseitige Montagearten möglich
(Indach, Aufdach, Freiaufstellung) Auf bestehenden Dächern
nachrüstbar Auch als architektonisches Highlight einsetzbar
(z.B. moderne Fassade) Kann mit einer solaren Warmwasseraufbereitungs-
und/oder - heizungsanlage optimal kombiniert werden.
Wieso sich eine Photovoltaik-Anlage rechnet?
Attraktive Refinanzierung und Förderungen
Hohe Nettorendite
Öffentliche Netzbetreiber haben eine Abnahme- und Vergütungspflicht
Festgelegter Vergütungssatz garantiert
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Windenergie
Funktion
Moderne Windkraftanlagen nutzen das Auftriebsprinzip, d.h. der Wind
erzeugt beim Vorbeiströmen an den Flügeln der Windkraftanlage
einen Auftrieb, ähnlich wie beim Flugzeug, der den Flügel
in Rotation versetzt. Maximal können dem Wind dadurch 60 %
der Energie entzogen werden. Im Bestpunkte erreichen moderne Windkraftanlagen
heute schon einen Wirkungsgrad von 50%, der mittlere Wirkungsgrad
liegt bei 45%. Damit sind also moderne Windkraftanlagen schon sehr
nahe an der maximal möglichen Energieausbeute angelangt. Man
kann in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit vier unterschiedliche
Betriebsphasen einer Windkraftanlage unterscheiden:
Sehr schwacher Wind:
Die in ihm enthaltene Energie reicht nicht aus, die Reibungs- und
Trägheitsmomente der Anlage zu überwinden, die Anlage
steht still.
Windgeschwindigkeit zwischen 3 bis 5 m/s:
Die Anlage beginnt zu arbeiten
Windgeschwindigkeit steigt weiter an:
Die maximal aufnehmbare Energiemenge wird erreicht. Bei weiter wachsender
Windgeschwindigkeit muß der Leistungsüberschuß
weggeregelt werden. Dazu werden zwei unterschiedliche Systeme angeboten.
Stallregelung, bei der die Flügel durch ihre spezielle Form
zu einem Abriß der Strömung ab einer bestimmten Geschwindigkeit
führen und Blattregelung, bei der die Rotorblätter mechanisch
verstellt werden
Sehr hohe Windgeschwindigkeit (bei etwa 24 - 26 m/s):
Die Last auf den Rotor wird zu groß. Die Anlagen schalten
sich ab oder werden von Hand gebremst.
Bau
In Deutschland dienen Windkraftanlagen heute ausschließlich
der netzgekoppelten Erzeugung von Elektrizität.
Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Formen. Zu unterscheiden
ist danach, ob die Achse horizontal oder vertikal angeordnet ist,
wieviele Flügel der Rotor aufweist, ob ein Getriebe zum Einsatz
kommt und welcher Bauart der Generator ist. Schließlich kommen
auch unterschiedliche Turmkonstruktionen zum Einsatz. In der Praxis
hat sich der horizontal gelagerte Rotor durchgesetzt.
Der ganz überwiegende Teil der Anlagen hat drei Rotorblätter,
da so die mechanischen Belastungen am besten in den Griff zu bekommen
sind.
Ebenso ist die Geschwindigkeit der Blattspitzen und damit auch die
potentielle Lärmbelastung niedriger. Rotoren moderner Bauart
drehen sich, abhängig von der Nennleistung, 20 bis 40 mal pro
Minute. Die Flügel selbst bestehen meist aus Kunststoff und
sind bei großen Anlagen über 35 m lang. Die von dem Rotor
überstrichene Fläche beträgt bei den größten
am Markt verfügbaren Anlagen 3.800 m2, also ein halbes Fußballfeld.
Werden am Markt gängige vierpolige Generatoren eingesetzt,
so ist ein Getriebe notwendig. Durch das Getriebe entstehen Verluste
in der Größenordnung von 2% je Stufe; außerdem
sind sie potentielle Quellen der Geräuschentwicklung. Getriebelose
Anlagen umgehen diese Probleme, allerdings sind hier große
vielpolige Generatoren notwendig. Die Türme der größten
Windkraftanlagen weisen Höhen von über 75 m auf, zusammen
mit dem Flügel hat die Windkraftanlage dann eine Höhe
von über 100 m. Dabei gilt: Je höher der Turm, desto weniger
entstehen Verwirbelungen durch die Bodenrauhigkeit und desto höher
sind die mittleren Windgeschwindigkeiten. Die Türme werden
meist als Stahlrohrmasten ausgeführt, die durch ihre schlanke
Konstruktion den geringsten Einfluß auf das Landschaftsbild
haben. Bewährt hat sich dabei, daß der Turmfuß
in der vorherrschenden Farbe der Umgebung gehalten ist, während
er weiter oben weiß, grau oder hellblau gestrichen wird.
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Brennstoffzellen
Funktion einer PEM-Brennstoffzelle
Vorweg ein paar Erklärungen:
1. Atome bestehen normalerweise aus Elektronen, Neutronen und Protonen.
Elektronen werden e- Teilchen, Neutronen Teilchen und Protonen H+
Teilchen genannt. Der Atomkern besteht aus Neutronen und Protonen
und sind umgeben von Elektronen. Wasserstoff ist eine Ausnahme,
der Wasserstoffatomkern besteht nur aus einem Proton (positiv geladen)
und ist nur von einem Elektron (negativ geladen) umgeben. Atome
sind neutral, das bedeutet, dass der Betrag von negativen Ladungen
genauso groß ist, wie der Betrag von den positiven Ladungen.
2. Ein Katalysator beschleunigt einen chemischen Vorgang und liegt
nach dem Vorgang unverändert vor.
3. Anode und Kathode sind Elektroden (Katalysatoren).
4. Die Membran ist eine dünne, protonenleitende Kunststofffolie.
Aufbau einer PEM- (Protonen- Austausch- Membran) Brennstoffzelle:
Die Brennstoffzelle besteht aus einer Anode (links) einer
Membran (Mitte) und einer Kathode (rechts) und einem Verbraucher
(z.B. eine Lampe).Anode und Kathode dienen als Katalysator.
Die Membran besteht aus einem protonenleitendem Material, z.B. einer
Kunststofffolie. Die Membran ist von einem Elektrolyt (Trennschicht)
umgeben. Dieses Elektrolyt grenzt Anode und Kathode von der Membran
ab. Außerdem muss sie protonenleitend sein, muss aber gasundurchlässig
sein, damit es nicht zu einer Bildung von Knallgas kommt.(Als Elektrolyten
dienen in den verschiedenen Brennstoffzellentypen jeweils unterschiedliche
Stoffe. Manche Elektrolyten sind flüssig, andere sind fest
und haben eine Membran-Struktur.)
Prinzipbild eines Stacks. Die Bipolarplatte (dunkelblau) trennt
die einzelnen Zellen elektrisch voneinander. Ein Stack ist eine
Reihenschaltung einzelner Zellen.
Da eine einzelne Zelle nur eine sehr geringe Spannung erzeugt,
werden je nach benötigter Spannung einzelne Zellen aufeinander
gestapelt. Solch ein Stapel nennt sich "Stack".
Funktion der PEM- Brennstoffzelle:
Wasserstoff wird an die Anode geleitet. Dort wird er in
seine Bestandteile gespalten (Elektronen e-; Protonen H+). Die H+
Teilchen gelangen direkt über dem Elektrolyt in die Membran.
Sie fließen durch die Membran zur Kathode. An der Kathode
reagieren die H+ und die e- Teilchen mit dem an der Kathode zugeführten
Sauerstoff zu Wasser. Dort hat eine chemische Reaktion stattgefunden
(Oxidation).
Die e- Teilchen fließen direkt von der Anode zur Kathode.
Durch den Mangel von e- Teilchen an der Kathode fließen sie
zur Kathode. Die e- Teilchen wollen wieder neutral werden. Dazu
müssen sie mit einem H+ Teilchen reagieren. Die positive Ladung
muss genau den gleichen Betrag haben, wie die negative Ladung des
e- Teilchens.
Wenn man von Strom spricht bedeutet es, dass Elektronen fließen.
So kann man zwischen Anode und Kathode einen Verbraucher anschließen,
da dort die e- Teilchen fließen.
An der Kathode reagieren e- Teilchen und H+ Teilchen zu Wasserstoff.
Der Wasserstoff reagiert mit dem zugeführten Sauerstoff zu
Wasser, welches als Reststoff abgeführt wird.
Zuasammenfassung
Schritt 1: Die in zwei Kreisläufen getrennten Gase
Sauerstoff und Wasserstoff wandern vom Gasraum in den Katalysator.
Schritt 2: Die Wasserstoffmoleküle (H2) werden durch den Katalysator
in zwei H+ Atome (Protonen) gespalten. Dabei gibt jedes Wasserstoffatom
sein Elektron ab.
Schritt 3: Die Protonen wandern durch den Elektrolyten (Membran)
zur Kathodenseite.
Schritt 4: Die Elektronen treten in die Anode ein und bewirken so
einen elektrischen Stromfluss, der einen Verbraucher mit elektrischer
Energie versorgt.
Schritt 5: Jeweils vier Elektronen an der Kathode rekombinieren
mit einem Sauerstoffmolekül.
Schritt 6: Die nun entstandenen Sauerstoff-Ionen sind negativ geladen
und wandern zu den positiv geladenen Protonen.
Schritt 7: Die Sauerstoff-Ionen geben ihre beiden negativen Ladungen
an zwei Protonen ab und oxidieren mit diesen zu Wasser
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Biomasse
Was ist Biomasse?
Biomasse ist ein Sammelbegriff für alle pflanzlichen
und tierischen Materialien. In Biomasse ist Sonnenenergie in Form
von Kohlenhydraten, Fetten und Proteine gespeichert. Mit entsprechender
Behandlung kann Biomasse energetisch genutzt werden.
Wie entsteht aus Biomasse Energie?
Bis aus Biomasse Energie gewonnen werden kann, muss sie
unter Umständen verschiedene Prozesse durchlaufen. Gemeinsam
ist allen Verfahren, dass am Schluss immer ein Verbrennungsprozess
steht.
· Direkte Verbrennung (z.B. Durchforstungsholz, Schlagabraum,
ggf. Industrieholz)
· Verbrennung nach physikalischer Vorbehandlung (Verdichtung
oder Zerkleinerung zur Herstellung von Briketts, Scheitholz oder
Pflanzenöl)
· Verbrennung nach thermochemischer Vorbehandlung (Herstellung
von Biogas durch Vergasung, flüssigem Brennstoff durch Pyrolyse
oder festem Brennstoff durch Verkohlung)
· Verbrennung nach biologischer Vorbehandlung (Aerobe mikrobielle
Umwandlung von Biomasse in Ethanol oder anaerober mikrobieller Abbau
(unter Luftabschluss) in Biogas)
Was ist Biogas und wie kann es genutzt werden?
Biogas entsteht beim anaeroben Abbau durch Mikroorganismen.
Dank der Abwesenheit von Sauerstoff kann der Kohlenstoff in den
Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen nicht bis zum CO2 abgebaut
werden, sondern lediglich zu Methan (CH4).
Das «Abfallprodukt» Biogas ist ein Gasgemisch, das zu
rund zwei Dritteln aus Methan, zu einem Drittel aus Kohlendioxid
sowie zu geringeren Anteilen aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff
besteht.
Der grosse Teil der Energie verbleibt so im Methan und kann nicht
durch die Mikroorganismen genutzt werden. Durch die anschliessende
Verbrennung wird die Energie für uns Menschen verfügbar.
1. Das Biogas eignet sich als Brennstoff für den Betrieb einer
Wärme-Kraft-Kopplungsanlage (Blockheiz-Kraftwerk BHKW) zur
Umwandlung in Elektrizität und Wärme.
2. als Treibstoff zum Antrieb von Fahrzeugen oder zur Einspeisung
ins Gasnetz.
Allgemeine Informationen
Biomasse kann zur Deckung der End- bzw. Nutzenenergienachfrage mit
Hilfe einer Vielzahl unterschiedlichster Techniken und Verfahren
eingesetzt werden. Die verschiedenen Optionen unterscheiden sich
dabei in Abhängigkeit von der eingesetzten Biomasse (z. B.
Waldrestholz, Rapssaat, Weizen , Gülle, Klärschlamm) und
des jeweils gewünschten End- bzw. Nutzenenergieträgers
(z. B. Wärme, Strom, Ethanol, Rapsölmethylester, Pyrolyseöl)
erheblich. Zusätzlich ist auch der Stand der Technik der für
eine energetische Nutzung von Biomasse geeigneten Verfahren sehr
unterschiedlich.Biomasse kann im Verlauf einer Bereitstellungskette,
die den "Weg" vom Anfallort bis zur gewünschten End-
bzw. Nutzenergie beschreibt, auf sehr unterschiedliche aufgearbeitet
und letztlich in die gewünschte Energieform umgewandelt werden.Im
einfachsten Fall beispielsweise wird lignocellulosehaltige Biomasse
wie Holz im Anschluss an eine einfache mechanische Aufbereitung
(z. B. Zerkleinerung zu Hackschnitzeln, Verdichtung zu Holzpellets)
direkt in einer Feuerungsanlage verbrannt. Die Verbrennung stellt
dabei das "klassische" Verfahren zur Nutzung fester Stoffe
organischer Herkunft dar, wenn es - und dies ist der Regelfall -
um die Deckung der gegebenen Wärme- und ggf. Stromnachfrage
geht. Diese Technologie ist innerhalb eines sehr großen Leistungsbereichs
betriebssicher verfügbar und bereits seit Generationen im großtechnischen
Einsatz. Dabei sind die derzeit für die energetische Nutzung
von Biomasse verfügbaren Anlagen primär zur Bereitstellung
von Wärme ausgelegt. Grundsätzlich ist aber auch eine
Stromerzeugung aus Biomasse möglich. Eine Bereitstellungs-
oder Versorgungskette von Energie aus Biomasse umfasst alle Prozesse
beginnend mit der Produktion der Energiepflanzen bzw. der Verfügbarmachung
von Rückständen oder Abfällen organischer Herkunft
bis zur Bereitstellung der Endenergie (z. B. Wärme, Strom).
Sie beschreibt damit den (vertikalen) "Lebensweg" der
rezenten organischen Stoffe von der Produktion bis zur End- bzw.
Nutzenenergiebereitstellung.
Beispiel einer Biogasanlage
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Holz
Kreislauf statt Raubbau: Heizen mit Holz!
Uns allen ist klar, wohin eine vernünftige Energiepolitik zielt:
Wir wollen das Klima schützen, die Versorgungssicherheit unseres
Landes erhöhen und unsere Volkswirtschaft stärken. Weg
vom fossilen Raubbau, hin zu erneuerbaren und umweltfreundlichen
Energiequellen - so heisst das Gebot der Stunde.
Wer mit Holz heizt, unterstützt all diese Ziele auf einmal.
Und Holz ist genügend vorhanden. In der Schweiz kann der Brennholzverbrauch
problemlos verdoppelt werden, ohne die Wälder zu strapazieren.
Im Gegenteil: Wir halten die Wälder damit fit und gesund.
Umsteigen auf Holz als Wärmequelle ist eine Massnahme, die
kurzfristig realisierbar ist, grosse Entlastung bringt und dabei
erst noch der Volkswirtschaft dient. Durch und durch eine sinnvolle
Sache.
Denn: Holz ist die Energie, die nachwächst!
Wichtige Zahlen
Jährlicher Holzzuwachs in den Schweizer Wäldern: 9 bis
10 Millionen Kubikmeter
Durchschnittliche Holz-Nutzung pro Jahr: 4,5 Millionen Kubikmeter
Heutige Energieholz-Nutzung pro Jahr: 2,6 Millionen Kubikmeter
Jährliches Energieholz-Potenzial: 5 Millionen Kubikmeter
Wer mit Holz heizt, nützt dem Wald
Unser Wald braucht Pflege. Dabei fallen neben dem Stammholz auch
Sortimente an, die sich als Energieholz eignen. Zudem entsteht bei
der Weiterverarbeitung des Stammholzes Restholz. Diese Sortimente
sind eine ideale und nachhaltige Energiequelle!
Jede Steigerung der Energieholznachfrage stärkt unsere Wald-
und Holzwirtschaft. Und das kommt der gesamten Volkswirtschaft zugute:
Kapital, das in die Nutzung von Holzenergie investiert wird, löst
eine hohe regionale und lokale Wertschöpfung aus – und
kommt unseren strukturschwachen Randgebieten überproportional
zugute.
Diese Faktoren wiegen die im Vergleich zur fossilen Energie leicht
höheren Kosten bei weitem auf: Unter dem Strich ist Holzenergie
günstig und wirtschaftlich durch und durch sinnvoll. Denn:
Holz ist die Energie, die nachwächst!
Wussten Sie, dass...
...bei der Waldpflege zwingend Holz geschlagen werden muss –
und damit die Nachfrage nach Holz zur Voraussetzung für die
Waldpflege wird?
...gesunde Wälder in den Berggebieten lebenswichtigen Schutz
vor Lawinen und Steinschlag
bieten?
...von 100 in Holzenergie investierten Franken 52 in die Region
und 48 in die restliche Schweiz fliessen, beim fossilen Energieträger
Gas dagegen 14 Franken in die Region, 12 Franken in die Schweiz
und 74 Franken ins Ausland?
Wer mit Holz heizt, schützt das Klima
Unsere Zivilisation ist energiehungrig. Es gilt, diesen
Hunger sanft zu stillen. Die fossilen Energieträger Gas und
Öl setzen riesige Mengen an CO2 , dem klassischen Treibhausgas,
frei. Die Klimaerwärmung ist längst als ein Problem von
globaler Tragweite erkannt.
Im Gegensatz zu Öl und Gas ist Energieholz CO2-neutral und
beugt dem Treibhauseffekt vor. Denn heizen mit Holz heisst heizen
im CO2-Kreislauf der Natur. Dieser Kreislauf geht perfekt auf, solange
nicht mehr Holz verbraucht wird, als nachwächst. In der Schweiz
sind dafür genügend Ressourcen vorhanden. Holz ist die
Energie, die nachwächst!
Zum Aufbau der fossilen Energien brauchte die Natur mehrere hundert
Millionen Jahre. Wir plündern und verbrennen diese Vorräte
innert weniger Generationen. Das setzt Schadstoffe frei und heizt
das Klima auf.
Energieholz heisst: Kreislauf statt Raubbau. Das geschlagene Holz
wächst nach - und bindet dabei gleichviel CO2, wie bei seiner
Verbrennung freigesetzt wird.
Gut für die Umwelt
Moderne Holzheizung sind sauber!
Moderne, korrekt betriebene Holzheizungen mit Qualitätssiegel
sind nicht nur CO2-neutral. Sie entsprechen auch den geltenden lufthygienischen
Anforderungen.
Um der Branche einen Massstab zu setzen, welcher die Spreu vom Weizen
trennt, hat Holzenergie Schweiz und Energie Schweiz strenge Richtlinien
betreffend Emissionswerte und Wirkungsgrad von Holzfeuerungen entwickelt.
Nur Produkte, welche diese Kriterien erfüllen, dürfen
das Qualitätssiegel tragen. Die Auszeichnung dient dem Käufer
als wichtige Orientierung, die ihm vor dem Hintergrund geltender
und kommender Grenzwerte eine hohe Investitionssicherheit gibt
Feinstaub
Die Feinstaubdiskussion betrifft auch die Holzenergie: Laut den
neusten Zahlen des Bundesamtes für Umwelt BAFU stammen 8% des
Feinstaubs aus Holzfeuerungen. Dazu ist folgendes festzuhalten:
Die Holzenergiebranche unterstützt die lufthygienischen Zielsetzungen
des Bundes und setzt sich resolut für eine Senkung der Feinstaub-Immissionen
ein.
Korrekt betriebene Holzfeuerungen, welche die Anforderungen unseres
Qualitätssiegels erfüllen, sind nicht Teil des Feinstaub-Problems
und gelten bereits heute als sauber. Sie unterschreiten sowohl die
LRV 92 wie alle heute in Europa geltenden Feinstaub-Grenzwerte deutlich.
Die heute der Verbrennung von Holzbrennstoffen zugewiesenen Immissionen
fallen zu einem überwiegenden Teil in falsch betriebenen und/oder
veralteten Holzheizungen an.
Eine Sanierung alter Problemanlagen durch technologisch fortschrittliche
Holzfeuerungen ist sinnvoll und lufthygienisch sehr effektiv.
Wärmekomfort
Heizen mit Holz ist komfortabel
In kaum einem anderen Bereich der Haustechnik sind so rasche Entwicklungsschritte
zu verzeichnen wie bei den Heizungen. Dies gilt ganz besonders für
die Holzheizung.
Eine moderne Holzheizung ist nicht nur sauber und umweltfreundlich.
Sie ist auch komfortabel: Mit Holzschnitzeln oder Pellets kann eine
Heizung heute automatisch betrieben werden. Und auch der Platzbedarf
für den Brennstoff ist dank eines gut funktionierenden Versorgungssystems
wesentlich geringer, als man gemeinhin annimmt.
Und die Möglichkeiten sind fast unbegrenzt: eine individuelle
Holzfeuerstelle im Wohnbereich; die grosse Siedlungsheizung mit
Holzschnitzeln; die Kombination mit anderen erneuerbaren Energiequellen;
die clevere automatische Feuerung mit Pellets.
Übersicht Brennstoffarten
Stückholz:
Stückholz ist nach wie vor der gebräuchlichste Holzbrennstoff.
Wer sich für Stückholz entscheidet, verfügt über
genügend Platz zur Lagerung des Brennstoffes und hat meistens
eine enge Beziehung zu Wald und Holz. Wer sich für Stückholz
entscheidet, entscheidet sich für bewusstes Heizen und ist
bereit, einen gewissen Aufwand in Kauf zu nehmen. Stückholz
ist in Form von Rugeln und Spälten in Längen von 100,
50, 33 oder 25 cm in Freizeitmärkten oder beim örtlichen
Forstbetrieb erhältlich.
Pellets:
Der Hausbesitzer von heute denkt umweltbewusst und ist seiner Zeit
gerne einen kleinen Schritt voraus. Er stellt höchste technische
Ansprüche und will beim Platz statt beim Komfort sparen. Und
vor allem hat er keine Zeit. Dass ihm nun geholfen werden kann,
ist einem neuartigen Holzbrennstoff zu verdanken:den Pellets! Zur
Herstellung der kleinen, 5 bis 10 Millimeter langen und zylinderförmigen
Pellets werden Sägemehl und Hobelspäne aus der holzverarbeitenden
Industrie getrocknet, unter hohem Druck durch ein Sieb gepresst
und anschliessend auf die gewünschte Länge geschnitten.
Die Dichte von Pellets ist je nach Holzart 1,5 bis 2 mal höher
als diejenige von Stückholz. 2 Kilogramm Pellets ersetzen 1
Liter Heizöl; ein Kubikmeter geschütteter Pellets weist
also etwa den gleichen Heizwert auf wie 320 Liter Heizöl und
benötigt für die Lagerung nur etwa doppelt soviel Platz.
Holzschnitzel:
Die Bauherrschaft eines Wohnhauses oder eines kleinen Gewerbebetriebs
möchte mit Holz heizen. Um den Betriebsaufwand klein zu halten,
entscheidet sie sich für eine automatische Holzschnitzelfeuerung.
Holzschnitzelfeuerungen werden für die Beheizung von grossen
Gebäuden, Industriebetrieben und den Betrieb von Nahwärmverbünden
seit Jahren mit Erfolg eingesetzt. Dank enormer technischer Entwicklungen
stehen Schnitzelheizungen seit neuem aber auch für Objekte
mit kleinem Wärmebedarf zur Verfügung. Die kleinsten Kesseltypen
verfügen über eine regelbare Wärmeleistung ab 5 kW.
Damit eignen sie sich für grössere Einfamilienhäuser,
Mehrfamilienhäuser und kleinere Gewerbebetriebe. Häufig
werden auch benachbarte Gebäude an eine zentrale Holzschnitzelfeuerung
angeschlossen. In modernen Feuerungen lassen sich sowohl waldfrische
als auch trocken Schnitzel problemlos verbrennen.
Stückholz-Zentralheizung
Trotz des starken Aufkommens von automatischen Holzfeuerungssystemen
in den letzten Jahren ist der klassische „Spältenkessel“
im Keller auch heute noch die gebräuchlichste Art, ein Ein-
oder Mehrfamilienhaus ausschliesslich mit Holz zu beheizen und kommt
insbesondere dann zum Zug, wenn eine Feuerung im Wohnraum aufgrund
von Architektur oder Wärmeleistung nicht in Frage kommt. Mit
dem Entscheid zugunsten eines Stückholzkessels zeigt eine Bauherrschaft
immer auch, dass sie bereit ist, einen etwas höheren Arbeitsaufwand
als bei einer automatischen Pellet- oder Schnitzelfeuerung in Kauf
zu nehmen.Weil die Verbrennung von Stückholz nur chargenweise
und nicht kontinuierlich erfolgen kann, erzeugen Stückholzkessel
pro Abbrand mehr Energie, als gleichzeitig verbraucht wird. Die
überschüssige Energie muss in einen Speicher abgegeben
werden. Kesselleistung und Speichervolumen sind so zu wählen,
dass an ganz kalten Tagen maximal zweimal eingeheizt werden muss.
Bei Kesseln mit dem Qualitätssiegel von Holzenergie Schweiz
ist das auf der Liste angegeben minimale Speichervolumen einzuhalten.
Grundsätzlich kann bei Stückholzfeuerungen zwischen oberem
und unterem Abbrand unterschieden werden. Stückholzkessel mit
oberem Abbrand weisen kurzfristig eine hohe Leistung auf, sodass
zur Gewährleistung einer ausreichend langen Verweilzeit der
Gase eine grosse Brennkammer erforderlich ist. Beim unteren Abbrand
nimmt nur die unterste Schicht des im Füllschacht eingebrachten
Brennstoffs momentan an der Verbrennung teil. Dadurch wird der Abbrand
auf eine längere Zeitspanne mit geringerer Leistung ausgedehnt.
Der Abbrand kann so bis zu fünf und mehr Stunden betragen.
Da während der langen Abbrandzeit Wärme direkt dem Gebäude
zugeführt wird, kann der Speicher bei Feuerungen mit unterem
Abbrand kleiner dimensioniert werden.
Pelletfeuerung
Der Hausbesitzer von heute denkt umweltbewusst und ist seiner Zeit
gerne einen kleinen Schritt voraus. Er stellt höchste technische
Ansprüche und will beim Platz statt beim Komfort sparen. Und
vor allem hat er keine Zeit. Dass ihm nun geholfen werden kann,
ist einem neuartigen Holzbrennstoff zu verdanken:den Pellets!
Zur Herstellung der kleinen, 5 bis 10 Millimeter langen und zylinderförmigen
Pellets werden Sägemehl und Hobelspäne aus der holzverarbeitenden
Industrie getrocknet, unter hohem Druck durch ein Sieb gepresst
und anschliessend auf die gewünschte Länge geschnitten.
Dank der natürlichen Bindungseigenschaften des Holzbestandteils
Lignin sind keinerlei Bindemittel oder Zuschlagsstoffe notwendig.
Die Dichte von Pellets ist je nach Holzart 1,5 bis 2 mal höher
als diejenige von Stückholz. 2 Kilogramm Pellets ersetzen 1
Liter Heizöl; ein Kubikmeter geschütteter Pellets weist
also etwa den gleichen Heizwert auf wie 320 Liter Heizöl und
benötigt für die Lagerung nur etwa doppelt soviel Platz.
Das erlaubt die Einsparung von Transport- und Lagerkosten (Silo).
Holzschnitzelfeuerung
Die kleinsten Holzschnitzelfeuerungen weisen eine bis auf 5 kW regelbare
Kesselleistung auf und eignen sich damit für grössere
Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie für kleinere Gewerbebetriebe.
Häufig werden auch benachbarte Gebäude an eine Klein-Schnitzelfeuerung
angeschlossen.
Holzschnitzelfeuerungen bestehen aus fünf Teilen: dem Brennstoffsilo
mit Einfüll- und Austragungseinrichtung, der Förderanlage
zum Transport der Schnitzel vom Silo zum Heizkessel, dem Heizkessel,
der Kaminanlage und dem Wärmeabgabesystem. Ein Wärmespeicher
ist nicht nötig, in gewissen Fällen aber empfehlenswert
- zum Beispiel bei der Kombination der automatischen Holzfeuerung
mit einer Solaranlage. Besonders wichtig ist, dass auch im Winter
eine einfache Schnitzelanlieferung möglich ist. Der Heizraum
sollte möglichst ans Silo grenzen. Die Entsorgung der Asche
ist so einfach wie möglich zu gestalten. Beim Kamin ist darauf
zu achten, dass die Ausführung und die gewählten Durchmesser
auf die Feuerungsanlage abgestimmt sind. Bestehende Kamine können
unter Umständen weiterverwendet werden. Ausserhalb der Heizperiode
erwärmt in der Regel ein elektrischer Heizeinsatz das Wasser.
Als äusserst ökologische Variante bietet sich auch hier
die Warmwasseraufbereitung mittels Sonnenenergie an. Für die
Wahl der Kesselleistung ist die Qualität des Brennstoffes entscheidend.
Die Nennleistung einer Feuerungsanlage gilt nur für genau definierte
Bedingungen. Die Dimensionierung ist daher in jedem Fall in enger
Absprache mit dem Kesselhersteller vorzunehmen. Moderne Klein-Schnitzelfeuerungen
sind mit komplexen Regel- und Steuermechanismen ausgerüstet.
Eine Leistungsregelung sorgt dafür, dass die Wärmeabgabe
zwischen 30 und 100% stufenlos verändert werden kann. Dadurch
laufen solche Anlagen über weite Strecken der Heizperiode ohne
Unterbruch. Die Verbrennungsregelung ermöglicht eine ständige
Optimierung des Abbrandes.
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Geothermie für das Eigenheim
Erdwärmesonden, Erdregister und Grundwasser-Wärmenutzung
Erdwärmesonden sind vertikale Erdreich-Wärmetauscher
– meist U-Rohre –, in denen eine Wärmeträgerflüssigkeit
zirkuliert. Derartige Anlagen haben sich technisch und wirtschaftlich
sehr bewährt. Bis heute befinden sich in der Schweiz schon
über 30'000 Erdwärmesonden in Betrieb.
Erdregister bestehen aus horizontalen, bis in eine
maximale Tiefe von 3 m verlegten Rohrsystemen, die dem Erdreich
Wärme entziehen. Die Funktionsweise ist dabei praktisch identisch
mit derjenigen von Erdwärmesonden. Dieses System wird zunehmend
weniger verwendet.
Prinzipschema einer Erdwärmeregisteranlage
«Tiefe» Erdwärmesonden dringen in Tiefen von 500
m bis 2'000 m vor, wo Temperaturen von bis zu 70 °C herrschen.
Bei geschlossenen Tiefen-Erdwärmesonden zirkuliert Wasser in
geschlossenen Rohrsystemen. Bei halboffenen Systemen können
auch warme Tiefenwässer in den Kreislauf miteinbezogen werden.
In beiden Fällen kann die erwärmte Trägerflüssigkeit
an der Oberfläche entweder direkt oder mit nachgeschalteten
Wärmepumpen zur Energiegewinnung für Heizung und Wassererwärmung
verwendet werden.
Grundwasser
Grundwasser ist ein ausserordentlich guter Wärmelieferant für
Heizzwecke und Wassererwärmung, bedingt aber ebenfalls den
Einsatz einer Wärmepumpe. Grundwassertemperaturen in unserem
Land betragen im Mittel 8 °C bis 12 °C und unterliegen,
im Gegensatz zu Oberflächengewässern, nur sehr geringen
jahreszeitlichen Temperaturschwankungen. Die Förderung des
Grundwassers erfolgt entweder durch Einzel- oder Mehrfachbrunnen
(Förder- und Schluckbrunnen) und ist konzessionspflichtig.
Im Kanton Bern gibt es bereits eine grosse Anzahl derartiger Anlagen.
Das Tiefengrundwasser-Pumpwerk des Hallenbades Seon bei Aarau stellt
eine interessante Doppelnutzung dar. Zunächst wird dem Grundwasser
eines tiefen Aquifers (300 m unter der Erdoberfläche) Wärme
entzogen und damit – über ein Fernwärmenetz –
ein Hallenbad und 60 Wohnungen sowie Gewerberäume beheizt.
Das abgekühlte Wasser wird danach in das Wasserversorgungsnetz
der Gemeinde eingespeist.
Was macht die Geothermie so attraktiv ?
Erdwärme ist immer verfügbar und weder vom Klima noch
von der Jahreszeit abhängig. Sie ist praktisch überall
verfügbar und muss nicht gespeichert werden: die Erde selbst
dient als Speicher. Eine Anlage zur Erdwärmenutzung benötigt
nur sehr wenig Platz auf der Erdoberfläche, da sich der wichtigste
Teil der Anlage unsichtbar im Untergrund befindet.
Was sind die Hauptvorteile der Geothermie für die
Umwelt ?
Bei den geothermischen Anlagen in der Schweiz findet weder eine
Verbrennung noch eine Gasemission (CO2, NOx) statt. Damit trägt
jede Anlage zur Reduktion des Treibhauseffekts bei. Die von den
geothermalen Wässern mitgeführten Substanzen verbleiben
nicht an der Oberfläche, weil das gesamte geförderte Wasser
wieder in den Untergrund zurück injiziert wird. Auch sonst
werden bei einer geothermischen Anlage keine gefährlichen Substanzen
auf der Oberfläche transportiert oder gelagert. Wenn die Bohrungen
einmal abgeschlossen sind, benötigen geothermische Anlage im
Vergleich zu anderen Kraftwerkstypen nur recht wenig Platz. Die
Grösse der Oberflächeninstallationen ist sehr gering.
Wie gross ist die verfügbare Erdwärme in der Schweiz
?
Bereits mit den heutigen technischen Mitteln könnte man theoretisch
den Energiebedarf unseres Landes über Hunderte von Jahren nachhaltig
durch Geothermie decken. Die Nutzung wird nicht durch die verfügbare
Wärmemenge begrenzt, sondern vielmehr durch die ökonomischen
Rahmenbedingungen der verschiedenen geothermischen Nutzungsarten.
Die Erdwärme ist auch in der Schweiz unerschöpflich. Daher
wird vom Bundesamt für Energie und der Schweizerischen Geophysikalischen
Kommission ein umfassendes Projekt zur Ermittlung des geothermischen
Potenzials in der Schweiz finanziert.
Kann die Erdwärme als eine erneuerbare Energie gelten
?
Die Erdwärme ist global gesehen die größte Energiequelle.
Zusätzlich zum ständigen durch die Erdkruste strömenden
Wärmefluss führen unterirdische Wasserzirkulationen kontinuierlich
Wärme in Richtung Erdoberfläche. Die nachhaltige Bewirtschaftung
eines geothermischen Reservoirs, in welches das abgekühltes
Wasser ständig wieder zurückinjiziert wird, erlaubt einen
kontinuierlichen Betrieb während sehr vieler Jahre. Die Erdwärme
ist für menschliche Zeiträume praktisch unbegrenzt und
wird auch für zukünftige Generationen verfügbar bleiben.
Eine geothermische Ressource kann nur dann als unbegrenzt erneuerbar
gelten, wenn die Energieproduktion nicht den natürlichen Zustrom
von Wärme und/oder Wasser übersteigt.
Welche Bedeutung hat die Geothermie für die Schweiz
?
Zur Zeit wird die Erdwärme in der Schweiz vor allem durch vertikale
Erdwärmesonden (EWS) zur Heizung von Familienwohnungen genutzt.
Diese Nutzungsform erlebt einen Aufschwung: Mehr als 32'000 Anlagen
waren 2004 in der Schweiz installiert, und diese Entwicklung wird
sich in den kommenden Jahren fortsetzen. Auch die Technologie der
stimulierten geothermischen Systeme (EGS), früher Hot Dry Rock
genannt, macht Fortschritte: Ab 2009 wird ein erster Prototyp in
Basel gleichzeitig Wärme und Strom liefern. Der Erfolg einer
im Bau befindliche europäische EGS-Pilotzentrale im Elsass
wird die Weiterentwicklung der tiefen Geothermie weiter beschleunigen.
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Wasserenergie
Wasserkraft bezeichnet die Strömungsenergie von fließendem
Wasser, welche über geeignete Maschinen in mechanische Energie
umgesetzt wird. In früheren Zeiten wurde diese mechanische
Energie in Mühlen direkt genutzt, heute überwiegt die
weitere Umwandlung zu elektrischer Energie in Wasserkraftwerken
.
Das Nutzen der Wasserkraft ist das Ausnutzen der potentiellen Energie
des Wassers im Schwerefeld der Erde, die beim Nach-unten-Fließen
in kinetische Energie umgewandelt wird. Das Wasser wird natürlicherseits
durch Verdunstung, dem Wind und schließlich den Regen in eine
Hochlage gebracht, aus der es dann abfließt und dabei eine
Nutzung durch den Menschen mittels Wasserkraftmaschinen erlaubt.
Die Wasserkraft gehört damit zu den regenerativen oder erneuerbaren
Energiequellen.
Mit Wasserkraftwerken werden knapp 18 Prozent der weltweit erzeugten
elektrischen Energie erzeugt. Wasserkraft liegt damit fast gleichauf
mit der Kernkraft. Wasserkraft ist derzeit die einzige erneuerbare
Energiequelle, die nennenswert zur Versorgung der Erdbevölkerung
beiträgt. Die anderen erneuerbaren Energieformen wie Sonne,
Wind, Erdwärme und Biomasse tragen zusammen rund 2% bei.
Die Wasserkraft ist die am besten erforschte, am weitesten
entwickelte erneuerbare Energie. Überall auf der Welt arbeiten
Wasserkraftwerke zuverlässig, sicher und ohne unsere Atmosphäre
zu belasten. Ungefähr 20 % der weltweit erzeugten Energie stammen
aus Wasserkraftwerken. Damit ist die Wasserkraft die derzeit einzige
erneuerbare Energiequelle, die einen wesentlichen Beitrag zur Gesamtstromproduktion
leistet.
Die Nutzung der Wasserkraft in der Schweiz gründet auf einer
langen Tradition. Die Topografie des Landes bietet günstige
Voraussetzungen, die Kraft des Wassers in elektrische Energie umzuwandeln.
Wasserkraftwerke können an einem Fluss oder in Gebirgstälern
angelegt werden. Sie unterscheiden sich in der Regel durch ihre
Installationen und durch die unterschiedliche Nutzung des anfallenden
Wassers.
In der Schweiz stammen rund 60 % des Stroms aus Wasserkraftwerken.
Am meisten Strom wird während den warmen und niederschlagsreichen
Monaten produziert. Im Winter ist die Produktion geringer, da die
Niederschläge meist in Form von Schnee fallen.
Wie gross ist das Ausbaupotenzial für die Schweizer Wasserkraft?
In der Schweiz sind heute 513 Wasserkraftwerke mit einer Leistung
von mindestens je 300 Kilowatt in Betrieb (Stand: 1.1.2005). Sie
tragen mit jährlich rund 35 000 Gigawattstunden etwa 60 % an
die gesamte Stromproduktion bei. Das Bundesamt für Energie
hat kürzlich eine Studie zum Ausbaupotenzial der Wasserkraft
bis ins Jahr 2050 veröffentlicht. Demnach beträgt im Referenzszenario
(heutige Rahmenbedingungen) der mögliche Zuwachs rund 5 %.
Bei optimalen Bedingungen könnte die Produktion um maximal
16 % wachsen; im Szenario mit ungünstigen Rahmenbedingungen
muss jedoch mit einer Abnahme von rund 3 % gerechnet werden. Vom
gesamten Ausbaupotenzial entfallen etwa 30 % auf Kraftwerks-Umbauten
(leistungsfähigere Maschinen, Gefällserhöhungen,
Ausbaggerungen, Erweiterungen) und etwa 70 % auf Neubauten.
(Quelle: axpo)
Verändern Wasserkraftwerke die Wassertemperatur?
Wird ein Wasserlauf zur Stromerzeugung genutzt, ist das Wasser nach
dem Kraftwerk kälter, als wenn es frei fliessen würde.
Die Energie, die dem Wasser durch die Turbine entzogen wird, wäre
bei freiem Lauf durch Reibung in Wärme umgesetzt worden. Betrachtet
man das ganze Einzugsgebiet eines Flusses, kommen noch andere Effekte
dazu. Ein Stausee in den Alpen nimmt durch die vergrösserte
Wasseroberfläche im Sommer mehr Wärme auf als ein ungestauter
Wasserlauf und sorgt vor allem im Winter für eine höhere
Wassertemperatur. Andererseits vermindern Wasserfassungen in Seitentälern
die Wasseroberfläche in den Bächen, sodass hier weniger
Wärme aufgenommen wird. Eine kürzlich veröffentlichte
Studie zeigt auf, dass durch die Wasserkraftwerke im Kanton Wallis
die Wassertemperatur der Rhone im Winter bis zu 2 Grad Celsius über
dem natürlichen Niveau liegt, im Frühling und Sommer aber
ca. 1 Grad darunter. Im Jahresmittel wird die Wassertemperatur kaum
beeinflusst.
(Quelle: axpo)
Wasserkraftwerk
Ein Wasserkraftwerk oder Wasserkraftanlage ist ein Elektrizitätswerk,
das die mechanische Energie des Wassers in elektrischen Strom umwandelt.
Damit wird die Wasserkraft für den Menschen nutzbar gemacht.
Funktionsweise:
Durch eine Stauanlage wird Wasser zurück gehalten. Die Energie
der Bewegung des abfließenden Wassers wird auf eine Wasserturbine
oder ein Wasserrad übertragen, wodurch dieses in Drehbewegung
versetzt wird. Diese wiederum wird direkt oder über ein Getriebe
an die Welle des Generators weiter geleitet. Der Generator wandelt
die mechanische Energie in elektrischen Strom um.
Typen von Wasserkraftwerken
Speicherkraftwerk Maltatal
Wasserkraftwerk "Grand Coulee Dam" in den USA
Das Nutzgefälle oder die Fallhöhe ist der Höhenunterschied
zwischen dem Wasserspiegel oberhalb der Turbine (Oberwasser) und
dem Wasserspiegel hinter der Turbine (Unterwasser).
Niederdruckkraftwerke
Fallhöhe: < 15m
Durchfluss: groß
Verwendung für: Grundlast
Turbinenarten: Kaplan-Turbine, Durchströmturbine
Bauarten: Flusskraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wellenkraftwerk
Mitteldruckkraftwerke
Fallhöhe: 15m – 50m
Durchfluss: mittel - groß
Verwendung für: Grundlast, Mittellast
Turbinenarten: Francis-Turbine, Kaplan-Turbine, Durchströmturbine
Bauarten: Flusskraftwerke, Speicherkraftwerke
Hochdruckkraftwerke
Fallhöhe: 50m – 2000m
Durchfluss: gering
Verwendung für: Spitzenlast
Turbinenarten: Francis-Turbine, Pelton-Turbine
Bauarten: Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke
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