Erneuerbare Energien E-Book

Sven Geitmann

• Herausgeber: Hydrogeit Verlag
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Seitenzahl: 215

Beschreibung

Dieses Buch von Dipl.-Ing. Sven Geitmann ist eine sachlich fundierte Zusammenfassung über das gesamte Feld der erneuerbaren Energien. Es werden sowohl innovative Energietechniken als auch alternative Energieträger vorgestellt und allgemein verständlich erläutert. Beim Erscheinen der Erstauflage im Frühjahr 2004 war dies das erste Buch, das in dieser kompakten Form einen derart umfassenden Überblick über die aktuelle Entwicklung im regenerativen Energiesektor vermittelt und auch für den Laien einfach zu verstehen war. Basierend auf jahrelangen Beobachtungen des Autors verdeutlicht dieses Buch die Notwendigkeit einer grundlegenden Umorientierung im Energiesektor. Geitmann erläutert die verschiedenen Verfahren zur Strom- und Wärmeerzeugung, beschreibt die unterschiedlichen Einsatzgebiete regenerativer Energienträger und skizziert das Bild einer neuen, nachhaltigen Energiewirtschaft. Der Leser wird mit Hilfe der anschaulich dargelegten Informationen in die Lage versetzt, sich rasch einen guten Überblick über die gesamte Thematik zu verschaffen. im Online-Shop bestellen Bestellung im Online-Shop Das vorliegende Buch richtet sich an neugierige Leser, die sowohl technikinteressiert als auch energiebewusst sind. Umfassende Vorkenntnisse auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien sind für die Lektüre nicht erforderlich. Das Buch ist allgemein verständlich verfasst und bietet zahlreiche neue Details für Schüler und Studenten, Techniker und Ingenieure, Energieversorger und Eigenheimbesitzer sowie Sonnenanbeter und Windkraftanlagen-Betreiber.

Leseprobe

Erneuerbare Energien

Sven Geitmann

ErneuerbareEnergien

Mit neuer Energie in die Zukunft

Sven Geitmann

Sachbuchmit 63 Abbildungen und 22 Tabellen

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Weitere Produkte im Hydrogeit Verlag:Wasserstoff und Brennstoffzellen, ISBN 978-3-937863-04-7Wasserstoff und Wirtschaft, ISBN 978-3-937863-02-3Wasserstoff-Autos, ISBN 978-3-937863-07-8Wasserstoff-CD, ISBN 978-3-937863-10-8Alternative Kraftstoffe, ISBN 978-3-937863-12-2

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ISBN 978-3-937863-14-6

© Copyright 2010 Hydrogeit Verlag, 16727 Oberkrämer, GermanyPrinted in Germany by Adame Advertising and Media GmbH, BerlinGesamtes Design (Cover & Buchblock) von A. Wolter, WeimarSatz: Robert Müller, WeimarAlle Rechte vorbehalten!Druck auf holzfreiem Papier, voll recycling fähig

MOTIVATION

Dieses Buch ist aus der Absicht heraus entstanden, eine fachlich fundierte Zusammenfassung zu veröffentlichen, in der innovative Energietechniken, die zu einem nachhaltigen Wirtschaften beitragen können, vorgestellt und allgemein verständlich erläutert werden.

Leserinnen und Leser sollen angesichts hoher Energiepreise mit Hilfe dieses Buches in die Lage versetzt werden, sich ein eigenes Bild von der derzeit diskutierten Energiethematik zu verschaffen, um so selbst entscheiden zu können, welche Technik am ehesten den jeweiligen Ansprüchen genügt. Bei der Vielzahl der auf dem Markt befindlichen Heizungsvarianten und Stromeinspeisemöglichkeiten ist es schwer, den Überblick zu behalten. Deswegen gibt es jetzt dieses Buch, das die notwendigen Hintergrundinformationen liefert, um sich eine eigene Meinung bilden zu können.

Diese 3. überarbeitete Auflage ist aus dem Buch Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe hervorgegangen, das im Jahr 2004 in der Erstauflage und 2005 in der überarbeiteten 2. Auflage erschienenen ist. In letzterer wurde sowohl der gesamte Kraftstoffsektor als auch der große Bereich der erneuerbaren Energien (Solarenergie, Windkraft, Bioenergie, Geothermie, Wasserkraft) gemeinsam behandelt. Mittlerweile sind jedoch beide Bereiche so weit gediehen, dass sie jeweils ein eigenes Buch problemlos füllen.

Aus diesem Grund wurde Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe zweigeteilt. Sie halten nun den Teil in Ihren Händen, der sich allein den Erneuerbaren Energien widmet. Der hier jetzt nicht mehr enthaltene Kraftstoffteil ist nun zu finden in dem Buch Alternative Kraftstoffe – Womit fahre ich am besten, das Ende 2008 erschienen ist.

Mein besonderer Dank geht an dieser Stelle an Christian Meyer, Robert Müller und Andreas Wolter für ihre tatkräftige Unterstützung.

Viel Spaß bei der Lektüre wünscht

VORWORT

Im Jahr 2000 wurde das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) eingeführt und hat seitdem maßgeblich dazu beigetragen, dass Deutschland führend wurde in der gesamten Erneuerbare-Energien-Branche. Das EEG gilt mittlerweile als weltweites Vorbild zur Förderung erneuerbarer Energien und wird von vielen Ländern übernommen.

Deutschland ist bei der Nutzung von Windenergie unangefochtener Weltmeister und bei der Produktion von Solarzellen die Nummer zwei hinter Japan. Auch in den anderen Bereichen – Bioenergie und Erdwärme – wurden in den vergangenen Jahren und werden auch heute noch mit viel Know-how zukunftsfähige Entwicklungen vorangetrieben, die eine nachhaltige Energiewirtschaft ermöglichen. Hier in diesen Bereichen gibt es die Innovationen, die lange Zeit so schmerzlich vermisst wurden.

Aber Erneuerbare Energien reichen nicht aus, um den Klimawandel aufzuhalten. Neben ihnen muss auch die Energieeffizienz bei den Endnutzern erheblich gesteigert werden. Das Verbraucherverhalten geht jedoch zum Teil in eine andere Richtung.

Ineffizienz und Energieverschwendung waren in den USA fast ein Kennzeichen des „American way of life“ geworden. Präsident Obama versucht, dies zu ändern. Denn Verschwendung lässt sich nicht weltweit verbreiten. Hierfür würden selbst gigantische Solarfarmen und riesige Offshore-Windparks nicht ausreichen. Deswegen ist es sehr vernünftig, wenn Europa der Welt vorführt, dass mit Energieeffizienz und erneuerbaren Energiequellen ein neuer, moderner Wohlstand erreicht werden kann.

Die Erhöhung der Energieeffizienz und der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen sollten miteinander Hand in Hand gehen. Das Wichtigste dafür ist ein vernünftiges Preissignal. Das soll man nicht den Märkten alleine überlassen. Denn das Auspumpen von Öl und Gas und das Abbaggern von Kohle ist viel zu billig. Eine in kleinen, sozialverträglichen Schritten vorankommende Verteuerung von fossilen Brennstoffen und Atomstrom wäre das beste Signal für Investoren, sich für Effizienz und erneuerbare Energien zu engagieren.

Außer dem Preissignal ist fachlich fundierte Information und Öffentlichkeitsarbeit gefragt. Energie muss als sehr wertvolles Gut dargestellt werden, das man einfach nicht verschwenden darf.

Bücher wie das hier vorliegende tragen maßgeblich dazu bei, komplexe Sachverhalte verständlich darzustellen, um somit zunächst das Interesse der Bevölkerung auf dieses Thema zu lenken. Ist das Interesse erst einmal geweckt, kommt mit dem technischen Verständnis auch das Bewusstsein, dass es sinnvoll und zudem ganz leicht ist, mit Energie elegant und effizient umzugehen.

Als Weltmeister der erneuerbaren Energien haben wir die einmalige Chance und auch die Pflicht, die Entwicklung in diesem Wirtschaftszweig so gut wie irgend möglich voranzutreiben, um anderen Ländern ein Vorbild zu bieten und gleichzeitig die Umwelt zu entlasten.

In diesem Sinne wünsche ich uns allen eine saubere Zukunft.

Prof. Dr. Ernst Ulrich von WeizsäckerTräger des Deutschen Umweltpreises 2008

INHALT

1 Einleitung

2 Energieversorgung

2.1 Energiebedarf

2.2 Energieverbrauch

2.2.1 Primärenergieverbrauch

2.2.2 Stromverbrauch

2.3 Begrenzte zeitliche Verfügbarkeit

2.4 Umweltbelastung

2.4.1 Limitierte Emissionen

2.4.2 Nichtlimitierte Emissionen

2.4.3 CO2-Problematik

2.5 Kernenergie

2.6 Lastmanagement

2.7 Förderung

2.7.1 Erneuerbare-Energien-Gesetz

2.7.2 EEG-Novelle

2.7.3 Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz

2.7.4 Marktanreizprogramm

2.7.5 CO2-Gebäudesanierungsprogramm

2.7.6 Weitere Fördermaßnahmen

2.8 Entwicklung

2.8.1 Wirtschaft

2.8.2 Technik

3 Solarenergie

3.1 Solarthermie

3.1.1 Kollektoren

3.1.2 Kollektorentypen

3.1.3 Kollektorinstallation

3.1.4 Kollektorkosten

3.1.5 Solarthermiemarkt

3.2 Photovoltaik

3.2.1 Kristalline Solarzellen

3.2.2 Dünnschichtsolarzellen

3.2.3 Funktionsweise

3.2.4 Modulinstallation

3.2.5 Modulkosten

3.2.6 Photovoltaikmarkt

3.2.7 PV-Kraftwerk

3.3 Solarkraftwerk

3.3.1 Parabolrinnen

3.3.2 Heliostaten

3.3.3 Aufwind

3.3.4 Desertec

3.4 Solare Kühlung

3.5 Solare Wasserstoffwirtschaft

4 Windkraft

4.1 On-Shore

4.1.1 Technik

4.1.2 Umwelt

4.1.3 Windenergiemarkt Deutschland

4.1.4 Windenergiemarkt International

4.2 Off-Shore

4.2.1 Technik

4.2.2 Umwelt

4.2.3 Betrieb

5 Bioenergie

5.1 Biogas

5.1.1 Herstellung

5.1.2 Technik

5.1.3 Reinigung

5.1.4 Verstromung

5.1.5 Einspeisung

5.2 Biomasse

5.2.1 Holz

5.2.2 Holzpellets

5.2.3 Holzbriketts

5.2.4 Holzhackschnitzel

5.2.5 Feinstaub

5.2.6 Biomassevergasung

6 Wasserkraft

6.1 Technik

6.2 Markt

6.3 Gezeitenkraft

6.4 Wellenkraft

7 Geothermie

7.1 Tiefengeothermie

7.1.1 Technik

7.1.2 Markt

7.2 Oberflächennahe Geothermie

8 Energieeffizienz

8.1 Brennwerttechnik

8.2 Wärmepumpe

8.3 Kraft-Wärme-Kopplung

8.4 Brennstoffzelle

8.5 Energiesparmaßnahmen

8.5.1 Energiesparen im Haushalt

8.5.2 Energiesparen beim Hausbau

8.5.3 Energiesparen in Küche / Bad

8.5.4 Energiesparen im Auto

9 Zusammenfassung

10 Anhang

10.1 Tabellen

10.2 Abkürzungen

10.3 Einheiten

10.4 Elemente

1 EINLEITUNG

1 EINLEITUNG

Der Energiesektor befindet sich derzeit in einem Wandlungsprozess. Die bestehenden zentral ausgerichteten Strukturen, basierend auf einer Energieversorgung mit fossilen Energieträgern, werden nicht nur von wissenschaftlicher Seite, sondern mittlerweile auch von politischer Seite her in Frage gestellt. Zur Alternative steht ein eher dezentral orientiertes System, bei dem gesteigerte Effizienz und nachhaltige Energiewirtschaft im Mittelpunkt stehen. Dies ist keine Vision für morgen oder übermorgen, sondern bereits heute Realität.

Erneuerbare Energien haben mittlerweile einen festen Platz im Energiemix von heute. Das ist nicht erst so, seit die Preise für Öl, Gas und Strom rasante Berg- und Talfahrten vollführt haben. Inzwischen kann auf eine lang andauernde Epoche mit stetig steigenden Installationszahlen verwiesen werden. Damit einher gehend bahnen sich grundlegende Veränderungen ihren Weg zugunsten einer umweltbewussten und effizienteren Versorgung.

Dieser Umorientierungsprozess betrifft nicht nur Deutschland. Weltweit ist in den vergangenen Jahren die Erkenntnis gereift, dass die bisherige Energiepolitik führender Industrienationen aus unterschiedlichen Gründen nicht zukunftsfähig ist und daher abgelöst werden muss von einer auf Nachhaltigkeit basierenden Politik. Der steigende weltweite Energiebedarf, hervorgerufen durch Bevölkerungswachstum, Industrialisierung und Globalisierung, kann allein mit Mineralöl langfristig nicht gedeckt werden. Die derzeitige Ausbeutung der natürlichen Erdöl- und Erdgasvorkommen verursacht bereits seit geraumer Zeit erhebliche Umweltprobleme, während die fossilen Ressourcen immer weiter dahinschmelzen und die Emissionen erhebliche Klimaprobleme verursachen. Hinzu kommt, dass die Abhängigkeit ölimportierender Länder von den Fördernationen ein zunehmendes Konfliktpotential birgt.

Eine Abkehr von diesen bestehenden Strukturen ist daher unvermeidlich. An ihre Stelle treten immer häufiger erneuerbare Energieträger und alternative Techniken. Das Schlagwort für diese neue energiepolitische Ära lautet: Nachhaltigkeit.

Eine nachhaltige Politik verlangt einen auch im Hinblick auf zukünftige Generationen verantwortungsbewussteren Umgang sowohl mit Energie als auch mit der Umwelt. Es geht dabei um einen möglichst effizienten Einsatz aller erneuerbaren Energien.

Zu den erneuerbaren Energien zählen Sonnen- und Bioenergie, Wind- und Wasserkraft sowie Erdwärme. Die Nutzung dieser Energieformen geht nach heutigem Erkenntnisstand nicht zu Lasten der Umwelt. Die Energiequellen sind regenerierbar beziehungsweise unter Berücksichtigung des menschlichen Zeithorizontes nicht endlich.

Eine Ablösung der heutigen konventionellen Energiepolitik, die auf fossilen Primärenergieträgern und Kernbrennstoffen basiert, durch eine nachhaltige Politik ist jedoch nicht so ohne weiteres möglich. Das Potential der erneuerbaren Energien ist zwar beträchtlich, steht aber heute noch nicht in vollem Umfang zur Verfügung. Insbesondere bei der Abdeckung der Lastspitzen und bei der Bereitstellung von Regelenergie (Lastmanagement) kann kurz- und mittelfristig noch nicht in Gänze auf die bisherige Energietechnik verzichtet werden. Umso wichtiger ist es, den Anteil der erneuerbaren Energien am Energiemix möglichst rasch zu vergrößern und die Techniken weiter zu optimieren.

Etwaige Maßnahmen zum Umweltschutz beziehungsweise Ressourcenschonung haben jedoch nur dann Sinn, wenn damit eine sinnvolle Energiesparpolitik einhergeht. Eine merkliche Effizienzsteigerung ist von maßgeblicher Bedeutung. Der derzeitige Gesamtwirkungsgrad bei der Energienutzung innerhalb Deutschlands liegt bei 30 %, weltweit liegt er lediglich bei 10 %. Eine derartige Verschwendung von insgesamt rund 90 % der nutzbar gemachten Energie kann sich die Menschheit nicht länger leisten. Hier ist noch ein sehr großes Entwicklungspotential vorhanden, um den gesamten Energieverbrauch mit sinnvollen Einsparmaßnahmen zu reduzieren und die Effizienz signifikant zu erhöhen.

Dieses Buch soll dabei helfen, auf derartige energietechnische Probleme hinzuweisen und etwaige Unklarheiten zu beseitigen, um somit einen bewussten Umgang mit Energien und eine nachhaltige Handlungsweise zu ermöglichen. Dafür wird zunächst über die derzeitige Situation im Energiesektor aufgeklärt, wodurch die Notwendigkeit der Abkehr von den fossilen Energieträgern deutlich wird. Im Weiteren werden die erneuerbaren Energien mit ihren Eigenschaften sowie Vor- und Nachteilen vorgestellt. Dies umfasst sowohl die Herstellungsverfahren unterschiedlicher Ausführungen als auch deren Marktentwicklung und Einsatzgebiete. Im Mittelpunkt steht die nachhaltige Versorgung, um Wärme und Strom auf weitestgehend umweltschonende Weise und gleichzeitig möglichst effizient erzeugen zu können. Im Anschluss folgt eine Auflistung zahlreicher Möglichkeiten der Energieeinsparung in verschiedenen Bereichen.

Nach der Lektüre dieses Buches werden Sie in der Lage sein, sich ein eigenes, fachlich fundiertes Bild von der aktuellen Situation im Energiebereich machen zu können. Sie werden dann selbst entscheiden können, wie Ihr persönlicher Beitrag für eine nachhaltige Zukunft aussehen kann, wobei Sie feststellen werden, dass diese nachhaltige Zukunft längst begonnen hat und keine utopische Vision von morgen mehr ist.

2 ENERGIEVERSORGUNG

2.1

Energiebedarf

2.2

Energieverbrauch

2.2.1

Primärenergieverbrauch

2.2.2

Stromverbrauch

2.3

Begrenzte zeitliche Verfügbarkeit

2.4

Umweltbelastung

2.4.1

Limitierte Emissionen

2.4.2

Nichtlimitierte Emissionen

2.4.3

CO2-Problematik

2.5

Kernenergie

2.6

Lastmanagement

2.7

Förderung

2.7.1

Erneuerbare-Energien-Gesetz

2.7.2

EEG-Novelle

2.7.3

Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz

2.7.4

Marktanreizprogramm

2.7.5

CO2-Gebäudesanierungsprogramm

2.7.6

Weitere Fördermaßnahmen

2.8

Entwicklung