Fotostrecke : Wer will, der kann!
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„Was wir wissen, ist ein Tropfen; was wir nicht wissen, ein Ozean.“ So wie es Isaac Newton schon zu seiner Zeit deklarierte, ist es mit der Nutzung von Wasser als effiziente Energiequelle. Dennoch: Es drängen immer mehr Erfindung an die Oberfläche und verdeutlichen so das eigentliche Potenzial von Wasser. Hydroenergie (die Wasserkraft) nutzt die kinetische Energie des Wassers und verwandelt diese über Turbinen (Rotationsenergie) in Elektrizität. Weltweit werden rund 18 Prozent des erzeugten Stroms aus Wasserkraft gewonnen. http://www.green-economy.de/ Foto: Fotolia
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Speicherkraftwerke gibt es auf der ganzen Welt. Das Größte davon, mit einer Leistung von 18.200 Megawatt, befindet sich in China. Der Stausee des Drei-Schluchten-Damms am Jangtsekiang erstreckt sich über mehr als 600 Kilometer. Speicherkraftwerke oder auch Pumpkraftwerke zeichnen sich dadurch aus, dass sie in verbrauchsschwachen Zeiten zusätzlich aktiv Wasser in den Speicher pumpen können. Sie sind somit nicht auf den natürlichen Wasserzufluss angewiesen. In Zeiten des Wasserüberschusses wird das Wasser zu einem Stausee aufgestaut. Foto: Fotolia
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Bei einem Pumpspeicherkraftwerk wird am Tag das Wasser in einem steilen Gefälle und unter hohem Druck in die Turbine gelassen, um viel Strom für eine kurze Zeit herzustellen. Wenn der Stromverbrauch jedoch wieder abgesunken ist, wird das Wasser von dem unteren Stausee wieder in den oberen gepumpt, damit bei hohem Stromverbrauch das Wasser erneut herabgelassen und somit Strom erzeugt werden kann. Foto:
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Laufwasserkraftwerke befinden sich an Flüssen und nutzen die natürliche Fließkraft des Wassers. Das Flusswasser wird durch eine Turbine geleitet, die dadurch entstehende Rotationsenergie treibt den Generator an. Mittels einer Wehranlage wird das Flusswasser aufgestaut, um den Durchfluss und die Gefällehöhe zu steigern. Der Höhenunterschied zwischen Oberwasser und Unterwasser ist entscheidend für die Leistung des Kraftwerks. Foto:
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Wellenkraftwerke nutzen die kinetische Energie von Wellen zur Stromerzeugung. Wenn eine Welle bei einer Steilküste auftrifft, entsteht eine Leistung von 15 bis 30 Kilowatt je Meter. Die weltweite Gesamtmenge an Energie durch Wellenkraft wird auf ein Terrawatt geschätzt und das entspricht knapp tausend Atomkraftwerken. Circa 50 Prozent des Energiebedarfs könnten damit gedeckt werden. Foto:
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Auf der Insel Islay in Schottland wurde im Jahr 2000 die erste „Wavegen“-Anlage in Betrieb genommen und liefert seit 10 Jahren zuverlässig Strom. Diese Wellenenergie-Anlage nennt sich der „Schottische Drache“. Ihr unglaubliches Fauchen verlieh ihr diesen Spitznamen. Die Funktionsweise ist einfach. Direkt am Strand liegt hinter einer Betonwand eine geschlossene Kammer mit Einlass unter der Wasseroberfläche. Mit jeder Welle gelangt Wasser in die Kammer und zwingt die dortige Luft, durch ein Rohr zu entweichen. Diese Luft treibt die Rotoren einer Turbine an. Wenn das Wasser ins Meer zurückfließt, füllt sich die Kammer wieder mit Luft und der Prozess beginnt von vorne. http://www.wavegen.co.uk/ Foto:
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Gezeitenkraftwerke nutzen die kinetische Energie aus dem Tidenhub (Unterschied zwischen Ebbe und Flut) des Meeres. Grundsätzlich funktionieren diese Kraftwerke nach dem Staudamm-Prinzip. Allerdings lassen sie sich nur in bestimmten Buchten anwenden, wo ein entsprechender Tidenhub herrscht. Eine Bucht wird mit einem Deich abgedämmt. Dort befinden sich Turbinen die bei Flut vom einfließenden Wasser angetrieben werden und bei Ebbe vom abfließenden Wasser. Die Turbinen funktionieren also in beide Richtungen. Da Ebbe und Flut alle 12 Stunden auftreten, kann die Leistung nicht gleichmäßig abgegeben werden. Das größte Gezeitenkraftwerk befindet sich an der Mündung der Rance in Frankreich und nutzt einen Tidenhub von bis zu 16 Metern. Foto:
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Das Grundprinzip eines Osmosekraftwerkes sind zwei Bassins. Einer davon ist gefüllt mit Süßwasser der andere mit Salzwasser. Verbunden sind beide durch eine halbdurchlässige Membran. Diese Membran lässt Wasser hindurch, hält Salz jedoch zurück. In dem Bestreben, den Konzentrationsunterschied auszugleichen, strömt Süßwasser durch die Membran hindurch in das Salzwasserbecken. Durch diesen "Osmose" genannten Prozess baut sich zwischen beiden Becken ein Druckunterschied auf. Dieses Mischwasser wird zur Stromerzeugung an Turbinen weitergeleitet. Bis jetzt steht diese Art der Energiegewinnung in den Kinderschuhen. Eine Versuchsanlage wurde in Norwegen in Betrieb genommen. Diese liefert aber bis jetzt nur bis zu 4.000 Watt. Ingenieure hoffen aber in naher Zukunft mit größeren Werken bis zu 10.000 Haushalte mit Strom versorgen zu können. Foto:
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Die Seeschlange (griechisch: Pelamis) bezeichnet eine spezielle Form von Wellenkraftwerken. Der erste Prototyp ging 2004 vor der schottischen Küste zu Wasser. Mehrere acht Meter lange Stahlröhren schwimmen auf der Wasseroberfläche und werden von Wellen auf- und abbewegt. Die Röhren sind nicht starr, sie bestehen aus mehreren Segmenten, welche mit Scharnieren zusammengefügt sind. Bewegen sie sich nun auf der rauen See, werden die einzelnen Segmente gegeneinander verschoben. Besondere Hydraulikgeneratoren sorgen dann dafür, dass diese Bewegungen in Energie umgesetzt werden können. http://www.pelamiswave.com Foto:
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Meeresströmungskraftwerke gewinnen aus der natürlichen Meeresströmung Energie. Es wird hier kein Stauwerk benötigt, sondern die Turbine steht - ähnlich einer Windturbine - frei im Wasser. Vorteil dieser Anlagen ist, dass sie wetterunabhängig sind und sich ihre Leistung relativ genau vorhersagen lässt. „Seaflow“ ist der Name des derzeitigen Prototyps. Angetrieben von der Meeresströmung dreht sich der Rotor, mit einem Durchmesser von 2,5 Metern, circa 15 Mal pro Minute und liefert bis zu 300 Kilowatt. Die Anlage ist wie ein Windrad unter Wasser. Die Rotorblätter sind um 180 Grad verstellbar und können so auch entgegengesetzte Meeresströmungen von Ebbe und Flut nutzen. Foto:
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Die Sonne ermöglicht Leben. Aktiv geworden ist sie vor circa 4,6 Milliarden Jahren und bildet das Herz unserer Galaxie. Ihr Energieausstoß beträgt 3,86·1033 ergs/sec oder 386 Trillionen Megawatt und wird durch Kernfusionen verursacht. In jeder Sekunde werden etwa 700.000.000 Tonnen Wasserstoff zu circa 695.000.000 Tonnen Helium und 5.000.000 Tonnen Energie in Form von Gammastrahlen verbrannt. Eine unvorstellbar große Energiequelle und die Menschheit begann erst in den letzten Jahren einen Bruchteil davon zu nutzen. Foto:
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Solaranlagen ermöglichten es erstmals auch kleinen Haushalten die Energie der Sonne effizient zu nutzen. Grundsätzlich ist eine Solaranlage eine technische Anlage zur Umwandlung von Sonnenenergie in eine andere Energieform. Die Anlagen finden Verwendung bei der Warmwasseraufbereitung oder bei der Heizungsunterstützung. In Österreich gibt es dazu Förderungen von bis zu 3.150 Euro. Foto: Fotolia
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Solarthermische Kraftwerksanlagen zur Stromerzeugung stellen eine besondere Technologie dar, die im großen Maßstab die Strahlungsenergie der Sonne in Strom und Wärme umwandelt. Im Gegensatz zu kleinen dezentralen solarthermischen Anlagen für den Wärmebedarf von einzelnen Ein- und Mehrfamilienhäusern sind solarthermische Kraftwerksanlagen für die großräumige Versorgung von Regionen ausgelegt. Während Kleinanlagen bereits breite Akzeptanz und Verbreitung gefunden haben sind Großkraftwerke nur vereinzelt in Betrieb. Das Foto zeigt Solana, ein Solarkraftwerk in Arizona, USA. Foto:
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Die Photovoltaik nutzt im Gegensatz zur Solaranlage die Energie der Sonne um direkt elektrischen Strom erzeugen zu können. Seit 1985 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper im Einsatz. Auf der Erde findet sie Anwendung in Taschenrechnern, Parkscheinautomaten und bei Straßenbeleuchtungen. Auch einige Haushalte nutzen bereits diese Variante der Stromgewinnung. Ein Jahrhundert-Projekt der Energietechnik ist der Bau einer Solaranlage von der Größe Mallorcas in der Sahara. Afrika soll so zum Kraftwerk Europas werden und es mit Strom versorgen. Allerdings ist dies bislang nur eine visionäre Idee . Foto:
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Parabolrinnenkraftwerke konzentrieren die Sonnenstrahlen mit parabolisch gekrümmten Spiegeln auf ein Absorberrohr in dem eine Flüssigkeit die so entstehende Wärme aufnimmt. Die Flüssigkeit wird dabei auf eine Temperatur von circa 400 Grad Celsius erhitzt. Der dadurch entstehende Dampf treibt die angeschlossenen Generatoren zur Stromerzeugung an. Die Spiegel werden in Reihen angeordnet und bilden so riesige Felder. 1981 ging eine Forschungsanlage in Spanien in Betrieb und versorgt bis zu 200.000 Menschen mit Strom. Einziger Nachteil ist das derzeitig notwendige Thermoöl und die in ihrer Produktion relativ aufwändigen Absorberöhren. Foto:
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In Solarturmkraftwerken wird das Sonnenlicht mit einer Vielzahl flacher Spiegel (Heliostate) auf einen einzelnen Wärmetauscher fokussiert, der in einem zentralen Turm untergebracht ist. Die so erreichbaren Temperaturen liegen weit über 1.000 Grad. Die Temperaturen und der damit erreichbare thermodynamische Wirkungsgrad ist somit deutlich höher als bei anderen solarthermischen Kraftwerken. Wurde anfangs noch Wasserdampf als Wärmeträgermedium verwendet, geht die Tendenz heute zu flüssigem Nitratsalz oder Heißluft. Diese Wärmeträger dienen wiederum zur Erhitzung eines Arbeitsmediums, das über Dampf- oder Gasturbinen Strom erzeugt. Das erste kommerzielle Solarturmkraftwerk Europas wurde 2006 in Sevilla in Spanien errichtet. Die erste Ausbaustufe erreicht eine Leistung von 10 Megawatt und soll noch bis zu 300 Megawatt Gesamtleistung gesteigert werden. Foto:
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„Wenn der Wind des Wandels weht, bauen die Einen Schutzmauern, die Anderen bauen Windmühlen“, sagt ein chinesisches Sprichwort. Und tatsächlich glauben viele Kritiker, Windenergie sei nicht effizient und koste vielmehr als sie schlussendlich nütze. Allerdings streben neue Erfindungen und erweiterte Anlagen auf den Markt und beweisen, dass Wind eine nicht zu unterschätzende Energiequelle darstellt. Foto: Fotolia
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Sehr viele Staaten nutzen bereits das Energiemedium Wind. Wo man auch hinschaut finden sich die klassischen Windräder. Es wird die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umgewandelt und in das Stromnetz eingespeist. Der Rotor wird in eine Drehbewegung versetzt und treibt so den Generator an. Einer der größten Windparks entsteht derzeit in London. Das Offshore-Projekt „London Array“ soll mehr als 750.000 Haushalte mit Strom versorgen. In der ersten Phase wird der Windpark eine Leistung von rund 630 Megawatt erreichen und im Endausbau sogar den Gigawatt-Bereich. Foto: Fotolia
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Gegenüber den bekannten 3-Blatt-Rotoren, gibt es nun eine neue Art von Windturbine. Sie fordert keine Vogelleben, ist völlig geräuschlos und bringt mehr Leistung. Es handelt sich um die MagLev Windturbine. Das chinesische Konzept eines riesigen Senkrechtachsers mit 1 Gigawatt Leistung soll in der Lage sein bis zu 750.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Die Turbine wurde erstmals im Juni 2006 auf der Wind Power Asia Exhibition in Peking vorgestellt. Eine Besonderheit an der MagLev Windturbine sind magnetische und daher so gut wie vollständig reibungsfreie Lager. Dies erlaubt ein schnelles Anlaufen und die Nutzung von Windgeschwindigkeiten bereits ab 1,5 Metern pro Sekunde. Foto:
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Aufwindkraftwerke nutzen den Auftrieb von solarerwärmter Luft zur Stromerzeugung in Turbinen. Die Funktionsweise ist sehr einfach. Die Sonne scheint durch ein großes Glas- oder auch ein lichtdurchlässiges Kunststoffdach (Kollektor) und heizt den Boden und die Luft darunter auf. Die warme Luft steigt nach oben und strömt unter dem Glasdach zu einem Kamin in der Mitte der Anlage. Es entsteht ein Aufwind, der mit Hilfe von Turbinen in elektrischen Strom umgewandelt wird. Ende der 1970er Jahren wurde eine Pilotanlage in Manzanares (Zentral-Spanien) in Betrieb genommen. Nachteil dieser Anlagen ist der enorme Platzbedarf und die Wetterabhängigkeit. Foto:
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Es gibt eine Energiequelle, die derzeit ungenutzt aber überall vorhanden ist. Die konstanten Winde in Höhe der Troposphäre. KiteGen ist ein Pionierprojekt aus Italien und versucht diese Winde als Energiequelle einzusammeln. Das dem gleichnamigen Wassersport entliehene Konzept der Kite Stearing Unit basiert auf zwei an Spulen befestigten hochresistenten Kunststoffseilen, die das Kite-Segel je nach Windstärke und -richtung mittels eines Schwenkarmes aus Aluminium in 800 bis 1.000 Metern Höhe bewegen. Durch das Wechselspiel von Auf- und Abspulen wird ein ringförmiger elektromagnetischer Generator angetrieben. 20 automatisch gesteuerte Drachen in einer Höhe von 500 Metern könnten also dementsprechend Generatoren antreiben. Damit könnte bis zu einem Gigawatt Leistung erzeugt werden und das entspricht einem mittelgroßen Atomkraftwerk. Derzeit befindet sich KiteGen noch in der Testphase. In der Provinz Asti arbeiten derzeit neun Generatoren, angetrieben durch Kite-Segel. Doch das Projekt erreicht schon jetzt eine Leistung von 27 Megawatt und verspricht riesiges Potenzial. http://www.kitegen.com/ Foto:
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Auch die Erde stellt eine Quelle für Energie dar. Die Temperaturen, welche im Erdkern herrschen, könnten für die Energienutzung effizient genutzt werden. Damit wäre eine weltweite unabhängige Energieversorgung gewährleistet. Foto: Fotolia
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Die Geothermie ist global gesehen eine äußerst langfristig nutzbare Energiequelle. Mit den Vorräten, die in den oberen drei Kilometern der Erdkruste gespeichert sind, könnte im Prinzip, rechnerisch und theoretisch, der derzeitige weltweite Energiebedarf für über 100.000 Jahre gedeckt werden. Anders als Windkraft und Sonnenenergie steht die Erdwärme das ganze Jahr über ohne Schwankungen zur Verfügung. Allerdings ist nur ein kleiner Teil dieser Energie technisch nutzbar und die Auswirkungen auf die Erdkruste bei umfangreichem Wärmeabbau sind noch unklar. Geothermische Kraftwerke leiten Lösungen (Ammoniak, organische Verbindungen) welche bereits bei niederen Temperaturen zu sieden beginnen unter die Erdoberfläche und nutzen die dort vorhandene Wärme. Der dadurch entstehende Druck treibt die Turbinen des Generators an und erzeugt somit Strom. Anwendung finden diese Anlagen auch bei Thermalbädern beziehungsweise bei der Warmwasserversorgung von Haushalten. Foto: Fotolia
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Bioenergie bezeichnet Energie, welche aus Biomasse gewonnen wird. Biomassekraftwerke sind ganzjährig betriebene Anlagen zur Biomasseverfeuerung, die über Dampfturbinen Elektrizität produzieren. Zum Einsatz kommen vorwiegend Gebrauchtholz (Altholz) sowie preisgünstige sonstige Holzsegmente (Restholz). Die typische Leistung liegt bei 20 Megawatt. Biomassekraftwerke oder vor allem die Hackschnitzelwerke werden genutzt, um eine ganzjährige Wärmeversorgung für Ein- und Mehrfamilienhäuser zu gewährleisten. Foto: Fotolia
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Müllverbrennungsanlagen sind nicht länger Giftschleudern. Dank feinerer Filter kann der Abfall für die Energiegewinnung ohne Bedenken genutzt werden. Und dies hat zweierlei Vorteile: der Müll ist weg und er kann noch sinnvoll genutzt werden. Allein in der Hauptstadt Wien existieren derzeit vier große Müllverbrennungsanlagen. Die von Fernwärme Wien GmbH betriebenen Werke produzieren jährlich neben rund 116 Gigawatt elektrischer Energie rund 1.220 Gigawatt an Fernwärme. Es werden dabei rund 550.000 Tonnen Hausmüll, 180.000 Tonnen Klärschlamm und 90.000 Tonnen Sondermüll verbrannt. Auch in Österreich werden weitere Anlagen aufgrund des am 1. Januar 2009 in Kraft getretenen Deponieverbotes für unbehandelte Restabfälle geplant beziehungsweise gebaut. Foto: Fotolia