7. Umwandlung Strom und Wärme aus erneuerbaren Energien Flashcards
Was versteht man unter erneuerbaren oder regenerativen Energien?
Primärenergien, die unter menschlichen Zeithorizonten unerschöpflich sind.
(Also im Gegensatz zu den fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl, Gas Energieformen , die nicht auf endlichen Ressourcen beruhen)
Fossile Energieträger können unterteilt werden in? (2)
Fossile biogene Energieträger
Fossile mineralische Energieträger
Kohle (Braun- und Steinkohle) und flüssige bzw. gasförmige Kohlenwasserstoffe (u.a. Erdöl, Erdgas).
Sind was für Energieträger?
Fossile biogene Energieträger
Stoffe, aus denen durch eine Kernspaltung oder -verschmelzung Energie bereitgestellt werden kann. Uran, Thorium, Wasserstoff
Sind was für Energieträger?
Fossile mineralische Energieträger
Erneuerbare Energien werden aus den regenerativen Energiequellen gespeist. Nenne 5 regenerative Energiequellen!
Gezeitenenergie
geothermische Energie
Solarenergie
Windenergie
Wasserkraft
Quelle und Möglichkeiten zur Nutzung regenerativer Energien (siehe Folie 5)
…
Nenne Quellen zur Nutzung regenerativer Energien! (3)
Sonne
Planeten
Erde
Beschreibe die “allg. Wandlungskette”(?) aus Quellen
regenerativer Energien zu nutzbarer Energie!
Quelle --> natürliche Umwandlung --> technische Umwandlung --> Sekundärenergie (Elektrizität, Wärme, Brennstoff)
Nenne natürliche Umwandlungsmöglichkeiten von der “Sonne” als Quelle regenerativer Energien!
Natürliche Umwandlung:
- Solarstrahlung
- Umgebungswärme
- Schneeschmelze
- Meeresströmung
- Wind
- Wellen
- Biomasse
Nenne die natürliche Umwandlungsmöglichkeit von “Planeten” als Quelle regenerativer Energie!
Gezeiten
Nenne die natürliche Umwandlungsmöglichkeit von der Erde als Quelle regenerativer Energie!
Erdwärme
Folie 6 ansehen!
…
Technologien der Stromerzeugung:
Nenne konventionelle Kraftwerke! (3)
Kernkraftwerk
Kohlekraftwerk
Gaskraftwerk
Nenne Arten von Kernkraftwerken! (5)
Siedewasserreaktor
Druckwasserreaktor
schneller Blutreaktor
Thorium-Hochtemperaturreaktor
Siedewasser-Druckröhrenreaktor
Nenne Arten von Kohlekraftwerken! (2)
Braunkohlekraftwerke
Steinkohlekraftwerke
Nenne Arten von Gaskraftwerken! (3)
Gasturbinenkraftwerk
Gasmotorenkraftwerk
Gas- und -Dampfkraftwerke (GUD) oder Kombikraftwerke
Nenne erneuerbare Energien! (8)
erneuerbare Energien:
- Wasserkraft
- Geothermie
- Windenergie
- Solarenergie
- Gezeiten
- Wellen
- Biomasse, Deponie-, Klär-, Grubengas
- Meeresströmung
Nenne Kraftwerke für Wasserkraft! (3)
Laufwasserkraftwerke
Speicherkraftwerke
Pumpspeicherkraftwerke
Dampfkraftwerke finden auch bei erneuerbaren Energien Verwendung. Bei welchen erneuerbaren Energien? (2)
Geothermie
Solarenergie
Gaskraftwerke werden bei welchen erneuerbaren Energien verwendet?
Biomasse, Deponie-, Klär-, Grubengas
Definition von Potenzialen erneuerbarer Energiequellen. Nenne die Potentiale (6) und setze sie in einem Schaubild ins Verhältnis!
Potentiale:
- Theoretisches Angebotspotenzial
- Physikalisch nutzbares Angebotspotenzial
- Technisches Potenzial
- Wirtschaftliches Potenzial
- Umweltverträgliches Potenzial
- Realisierbares Potential
Schaubild siehe Folie 8!!
Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist eine zentrale Säule der ?
Energiewende
Konventionelle Energien sind noch die wichtigste Stromquelle, aber die Erneuerbaren nehmen stark zu.
Anteil EE an der Bruttostromerzeugung in Deutschland seit 2019 oberhalb von ??%.
40% (gesamte Statistiken Folie 10 ansehen!)
Die Energiewende hat in Deutschland bisher überwiegend in welchem Sektor stattgefunden?
Stromsektor
andere Sektoren wie der Verkehrssektor stehen noch am Beginn einer Umgestaltung
Effektiver Klimaschutz: Energiebedingte Emissionen
Gesamter allg. Lebenszyklus von Stromerzeugungsanlagen kann unterteilt werden in? (3)
1) Produktion der Anlagen bzw. Kraftwerken + Förderung Energieträger
2) Kraftwerksbetrieb
3) Entsorgung der Anlagen bzw. Kraftwerke
Wo (in welchem Teil des Lebenszykluses) entstehen die meisten Treibhausgase in der Stromproduktion mittels konventioneller Kraftwerke?
Im Kraftwerksbetrieb
Wo (in welchem Teil des Lebenszykluses) entstehen die meisten Treibhausgase in der Stromproduktion mittels erneuerbarer Energieanlagen?
Bei der Produktion und Entsorgung Anlagen bzw. Kraftwerken
Entwicklung der energiebedingten Treibhausgas-Emissionen nach Quellgruppen in Deutschland (1990 - 2020).
Was ist zu erkennen?
Ein deutlicher Rückgang (ca. 35%) der Treibhausgas-Emissionen.
Folie 12 ansehen!!
Effektiver Klimaschutz: Treibhausgas-Emissionen
–> damit kann der ?? begrenzt werden auf ein Maß ohne katastrophale Auswirkungen auf der Welt
Temperaturanstieg
Folie 13 ansehen!
Effektiver Klimaschutz: ?(1)?
?(2)? spielt eine wichtige Rolle, entscheidend ist aber vielmehr die Entwicklung der ?(1)? in verschiedenen Regionen der Welt.
(1) Pro-Kopf-Emissionen
(2) Bevölkerungswachstum
Die Pro-Kopf-Emissionen sind in Entwicklungsländern vergleichsweise niedrig und in Industrieländern vergleichsweise sehr hoch.
Statistiken (u.a. ein Überblick über die größten Klimasünder weltweit) auf Folie 13!
…
Effektiver Klimaschutz: Abkommen von Paris
Bei der UN-Klimakonferenz in Paris (Frankreich) im Dezember 2015 einigten sich 197 Staaten auf ein neues, globales Klimaschutzabkommen.
Das Abkommen trat am 4.November 2016 in Kraft, nachdem es von 55 Staaten, die mindestens 55% der globalen Treibhausgase emittieren, ratifiziert wurde.
Mittlerweile haben 180 Staaten das Abkommen ratifiziert (Stand: September 2018), darunter die EU und somit auch Deutschland (Ratifikation am 5.Oktober 2016).
Die wesentlichen Ziele des Abkommens sind: ??
Ziele:
- die Erderwärmung im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter auf “deutlich unter” 2°C zu begrenzen mit Anstrengungen für eine Beschränkung auf 1,5°C (globales Ziel)
- die Fähigkeit zur Anpassung an den Klimawandel soll gestärkt werden (wird neben der Minderung der Treibhausgasemissionen als gleichberechtigtes Ziel etabliert)
- die Finanzmittelflüsse sollen mit den Klimazielen in Einklang gebracht werden
Effektiver Klimaschutz: Reduktion der Treibhausgasemissionen
Nenne die Klimaschutzziele von Deutschland in Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen!(3)
Ziele:
- bis 2030: mind. -65%
- bis 2040; mind. 88%
- bis 2045: Treibhausgasneutralität
Effektiver Klimaschutz: Reduktion der Treibhausgasemissionen
Nenne die Klimaschutzziele von Europa in Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen! (2)
Ziele:
- bis 2030: mind. -55% Klimaneutralität
Effektiver Klimaschutz: Reduktion der Treibhausgasemissionen
Nenne die Instrumente mit denen Deutschland die eigenen Klimaschutzziele in Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen erreichen will!(3)
Klimaschutzgesetz
Klimaschutzplan 2050
Klimaschutzprogramm 2030
Effektiver Klimaschutz: Reduktion der Treibhausgasemissionen
Nenne die Instrumente mit denen Europa die eigenen Klimaschutzziele in Zusammenhang mit Treibhausgasemissionen erreichen will!(3)
Europäisches Klimagesetz
Europäischer Grüner Deal
EU-Emissionshandel
Effort Sharing Regulation
Folie 16 ansehen
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Windenergie-Potential in Europa
Folie 17 ansehen!!
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Erkläre das Entstehungsprinzip von Wind?
Durch den Einfluss der Sonne kommt es zu Temperaturunterschieden auf der Erde, wodurch der Wind entsteht
Globale Winde und Windsysteme + Windkarte Deutschland –> Folie 19!
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Historische Entwicklung
Persische Windmühle:
- älteste bekannte Windmühlentyp (1700 v. Chr.)
- entdeckt im heutigen Iran und Afghanistan
- vertikale Achse und Widerstandsläufer
Blockwindräder:
- erste Windmühlen mit horizontaler Achse vermutlich in Europa um 1200 n.Chr.
- zunächst Blockwindmühle aus Holz, später Wippmühlen, Turmwindmühlen, Holländer-Windmühle und Paltrock-Mühle
- immer noch Widerstandsläufer
Stromerzeugung:
- fehlende Versorgung der Landbevölkerung mit Elektrizität: Westernmill
- erste Großanlage in den USA (1941)
- heutige Anlagen zur Stromerzeugung: horizontale Achse und Auftriebsläufer
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Arbeitsprinzipien einer Windkraftanlage. Nenne zwei Prinzipien!
Widerstandsprinzip (Ein breites Segel bremst den Wind stark ab. Es entsteht eine Widerstands- bzw. Schubkraft W (Draft, D))
Auftriebsprinzip (Die Strömungsumlenkung bewirkt eine Auftriebskraft A (Lift, L))