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  Alles rund um energie

Einleitung: -         Energiebedarf à Frage des Lebensstandards -         Fähigkeit, Arbeit zu verrichten -         In einem physikalischen System gespeicherte Arbeit -         Nutzung für Licht, Elektronik, Wärme, Bewegung, ... (Bild 1) -         Verschiedene Energiegewinnungsmöglichkeiten -         Nordamerikaà höchster Energieverbrauch (28%) -         Australien à niedrigster Energieverbrauch (1,5%) (Bild 2) -         Zusammensetzung der verschiedenen Energieträger je nach Region unterschiedlich (Bild 3)   Energiegewinnungsmöglichkeiten -         sich aufbrauchende Energien à z.B. Kohle, Erdgas, Erdöl, Uran, Thorium, .

.. -         sich ständig erneuernde Energien (regenerativ) à Sonnenstrahlung, Wind, Wasserkraft, Biomasse, Gezeiten, Erdwärme, ...   1.

1           Gebräuchliche Energiegewinnungsverfahren   1.1.1        Energieerzeugung durch Wärme -         wichtigste Erzeugung der Elektroenergie -         Versorgung von Haushalten, Industrien & öffentl. Einrichtungen -         Erzeugung aus chem. Energie von Stein- & Braunkohle, Müll, Kernenergie -         Erzeugung von fast 50% durch Kohle -         Wärmekraftwerke à komplexe Systeme -         Ablauf von sehr großen Energie- & Stoffumsätzen -         feste Einbindung ins Elektroenergieversorgungsnetz   1.1.

1.1  Nutzung von Kernenergie -         Bindungsenergie zwischen Protonen & Neutronen im Atomkern -         Freisetzung von radioaktiver Strahlung & Wärmeenergie bei der Spaltung von Atomkernen -         Uran & Plutonium spaltbar -         Weltenergieverbrauch bei 6% -         Aufbau eines Kernkraftwerkes (Bild 4) -         Anzahl der Kernkraftwerke ja nach Region (Bild 5)   1.1.1.2  Nutzung von fossilen Brennstoffen -         Fossile Brennstoffe: Braun- und Steinkohle; Erdöl und Erdgas -         Umwandlung in Kraftwerken in elektrische Energie   1.1.

1.2.1        Nutzung von Kohleenergie -         Entstehung von Kohle aus abgestorbenen Pflanzenresten unter besonderen Bedingungen -         Größere Wärmeentwicklung beim Verbrennen von Steinkohle als bei Braunkohle -         leichterer Abbau von Braunkohle -    Vorräte à immer geringer im Laufe der Zeit  -    Kohlendioxidausstoß: 40% à 4. Mrd. Tonnen àsehr hoch -         Stärkste Umweltbelastung -         Vorkommen unter Tage -         Reserven & Ressourcen ja nach Region (Bild 6)   1.1.

1.2.2        Nutzung von Erdölenergie -         größte Deckung des weltweiten Energiebedarfs -         flüssiges Gemisch aus Kohlenstoff & Wasserstoff -         Freisetzung der Energie bei Verbrennung -         Vorräte à einige Jahrzehnte   1.1.1.2.

3        Nutzung von Erdgasenergie -         Vorkommen oberhalb von Erdöllagerstätten bzw. Kohlevorkommen -         Energiegewinnung durch Verbrennung -         Am wenigsten umweltschädlich von fossilen Brennstoffen à aber: Freisetzung von Stickoxiden   1.1.2        Energieerzeugung durch Wasserkraft -         wichtiger Beitrag zur Lösung des Weltenergieproblems -         Deckung von 20% des Bedarfs an elektrischer Energie -         Nutzung der Energie von fließenden bzw. gestauten Gewässern -         m.H.


von Turbinen  & Generator à Umwandlung in elektr. Energie -         Bedeutend für Konstruktion und Leistung eines Wasserkraftwerkes: -         à Höhe des nutzbaren Gefälles & Durchflussmenge des Wassers -         Unterscheidung in Lauf- und Speicherkraftwerke -         Wasserkraftwerk Xingó in Brasilien (Bild 7)   1.1.2.1  Laufwasserkraftwerke -         Nutzung der Strömungsenergie -         Bestimmung des Standortes (z.B.

an Flüssen, im Flachland, ...) durch große Wasserdurchflussmenge & kleine Fallhöhe -         Erzeugung von kontinuierlich elektrischer Energie wegen relativ stetigem Wasserangebot à Grundlastkraftwerk -         Einsetzung von Kaplanturbinen -         Aufbau eines Laufwasserkraftwerkes (Bild 8)   1.1.2.

2  Speicherkraftwerke -         Errichtung in Gebirgslagen -         Gesammeltes Wasser in hochgelegenen Speicherbecken à durch Rohrleitungen strömend zu Turbinen -         Keine kontinuierliche Nutzung à Spitzenlastkraftwerk -         Einsetzung von Pelton- oder Francisturbinen (Bild9) -         Aufbau eines Speicherkraftwerkes (Bild 10)   1.1.3        Nutzung von Windenergie -         Umwandlung der Strömungsenergie in Elektroenergie -         Windräder à lange Geschichte à Entwicklung verschiedener Rotorformen -         Umformung der Strömungsenergie des Windes in Rotationsenergie an der Rotorwelle -         Mit Rotationsenergie wird zur Erzeugung von Elektroenergie ein Rotor angetrieben -         "Dreiflügler" besonders verbreitet à bester Wirkungsgrad (bestehend aus Faserverbundkunststoff) -         Regelung der Leistung à Verstellung der Rotorblätter -         Querschnitt der Rotorblätter ähnlich der Tragflächen von Flugzeugen -         Umströmung von Wind à Auftriebskraft à Bewegung der Rotorblätter -         Aufbau eines Windrades (Bild 11)   1.1.4        Vor- und Nachteile -         Vorteile - Kernenergie:          -         ausreichend zur Verfügung -         umweltschonend bei störungsfreiem Betrieb -         Nachteile: -         Betriebskosten sehr hoch -         Starke radioaktive, gefährliche Strahlung -         Förderung & Transport à Lärm & Staub -         Förderung mit Eingriffen in die Natur   -         Vorteile - fossile Brennstoffe: -         Billig -         Unkompliziert -         Viel Energie pro Einheit Brennstoff -         Nachteile: -         Schadstofffreisetzung bei Verbrennung -         Abhängigkeit von Förderländern -         Keine unbegrenzten Reserven   -    Vorteile -Wasserenergie: -         kein Verbrauch natürlicher Ressourcen -         keine Emission von Schadstoffen, nur geringe Abwärme -         sehr ökologisch -         lange Lebensdauer einer Anlage -         Nachteile: -         Hohe Investitionskosten -         Durch Großanlagen à fruchtbares Ackerland verlorenàirreparable Eingriffe in die Natur -         Grundwasserspiegel steigt -         Störung der Lebensraumes vieler Wassertiere   -    Vorteile - Windenergie: -         erneuerbare Energiequelle -         keine Freisetzung von Schadstoffen à keine Gefahr für Mensch und Umwelt -         niedrige Wartungs- & Betriebskosten -         Nachteile: -         Landschaftsveränderung -         Nicht überall gut einsetzbar -         Schwankende Energieerzeugnisse -         Hohe Investitionskosten   1.2        gegenwärtige Alternativen   1.

2.1    Nutzung von Sonnenenergie -         Versorgung der Erdoberfläche  mit 1000 W/m2 Strahlungsleistung in form v. Wärme & Licht -         Nutzung der Energie mit modernen Techniken -         Erzeugung von Elektroenergie & Warmwasserbereitung -         Fotovoltaikanlagen à Umwandlung direkt in Elektroenergie à zentrale Bauelemente: Solarzellen ß Energieumwandlungen -         Schaltung mehrer Zellen in Reihe à Spannung von 12 bzw. 24 Volt -         Solarenergie à in Solarstromsystemen direkte Umwandlung in elektrische Energie   1.2.2        Nutzung von Biomasse -         Gesamtheit aller lebenden, toten & zersetzten Organismen -         Entstehung durch Fotosynthese à gespeicherte Sonnenenergie -         3 Arten von Biomasse: 1.

nachwachsende Rohstoffe (z.B. Raps, Mais), 2. organische Neben- & Reststoffe (z.B. Stroh), organische Abfallstoffe (z.

B. Gülle, Holzspäne) -         Verwendung von Ölfrüchten, stärke- & zuckerhaltigen Pflanzen, land- & forstwirtschaftliche Abfälle, ... -         Bei Verbrennung à Umwandlung in Wärme & Strom à in modernen, effektiven Anlagen -         Verfaulung organischer Stoffe unter Luftabschlussà Biogas -         Nutzung von Biogas in Biogasanlagen -         Blockheizkraftwerk: Faulbehälter, Rühr- & Pumpvorrichtung, Gasspeicher, Biogasverbraucher ß Verbrennung des Gases -         Aufbau eines Kleinstkraftwerkes (Bild 12) -         Prinzip zur Gewinnung der Grundstoffe um Energie aus Biomasse zu gewinnen (Bild 13)   1.3              zukünftige Alternativen   1.

3.1        Nutzung von Wasserstoff -         zum Betrieb von Brennstoffzellen oder Blockheizsystemen -         umweltfreundliche Energiegewinnung -         keine ??? Energiequelle à geeignetes Speichermedium -         in Solar-Wasserstoffanlagen à Umwandlung in Elektroenergie -         Speicherung von Wasserstoff in Solar-Wasserstoffanlagen à kontinuierlich arbeitend unabhängig von Jahres- bzw. Tageszeit -         Von dort Transport zum Nutzer -         Zur Nutzung à Umwandlung der chemischen Energie in Elektroenergie, Wärmeenergie, mechanische Energie -         Solar-Wasserstoff-Technik noch in Entwicklung   1.3.2        Nutzung von Erdwärme -         zwei Quellen: 1. Restwärme des ehemals glühenden Feuerballs (30%) -                                2.

Neuproduktion von Wärmenergie durch Zerfall von natürlichen radioaktiven Elementen in der Erdkruste (70%) -    wichtigste Rolle von regenerativen Energien (Bild 14) -         Verfügung in Heißdampf-, Heißwasser- & Heißgesteinlagerstätten -         Verfahren:  hydrothermale Geothermie, geothermische Kraftwerke, Hot-Dry-Rock-Verfahren -         hydrothermale Geothermie: à Nutzung von heißem Tiefenwasser à Tauchpumpe hebt das Wasser à Übertragung der Wärme durch Wärmetauscher auf Heißwasserkreislauf -         geothermisches Verfahren: à Aufbau wie Wärmekraftwerk àLeitung von überhitztem Dampf  auf Turbinenschaufeln à Antreibung der Turbine à Generator -         Hot-Dry-Rock-Verfahren à Nutzung des tief gelegenen, heißen & trockenen Gesteins à Leitung unter hohem Druck  in eine Erdbohrung àVerdampfung durch Erdwärme à über zweite Leitung an Oberfläche zur Turbine -         Nutzung der Erdwärme vom Berliner Reichstagsgebäude   1.3.3        Nutzung von Methan-Hydrat -         riesige Vorkommen mehrere 1000 m unter dem Meeresboden -         eisähnliche Verbindung aus Methan & Wasser -         m3 Methaneis enthält ca. 160 m3 Methangas -         Versuch mit Ölfördertürmen vorzudringen                                                     Quellenangabe: -         Schuh, Bernd: Das visuelle Lexikon der Umwelt; Gerstenberg Verlag; 2001 -         Prof. Dr. Hartmann, Elke; Prof.

Dr. Hein, Christian: Basiswissen Schule-Technik; 2001 -         Autorenkollektiv: Wie? Warum? Weshalb?; Verlag Das Beste; 1991 -         Schulz, Wolfgang; Zapke, Wilfried: Die neue Energieeinsparverordnung; Forum Verlag; 2004 -         Meyers Lexikonredaktion: Meyers neues Lexikon-Band 3; Meyers Lexikonverlag; 1994  

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