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Erneuerbare Energien
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.
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
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.
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
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
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.
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.
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