Am 18.05.2015 hielt Herr Bär von der Firma Siemens in dem Geographie Kurs von Frau Möschl einen Vortrag über Energie, insbesondere über Stromerzeugung.

Kraftwerke haben unterschiedlich spezifische CO2 Emissionen in Abhängigkeit des eingesetzten Brennstoffs:

Man unterscheidet brennstoffbedingt zwischen dem Kohlekraftwerk (Braun-/Steinkohle), mit einem Wirkungsgrad von 43/46% und dem GuD (Gas und Dampf) - Kraftwerk, mit einem Wirkungsgrad von 60% mit dem Brennstoff Erdgas (Methan). GuD – Kraftwerke werden wegen der höheren Stromerzeugungskosten, auf Grund des teureren Brennstoffs meist nur für die Abdeckung von Bedarfsspitzen eingesetzt und nicht als Grundlastkraftwerk verwendet. Dafür eignen sich die GuD – Kraftwerke auch gut, da sie sehr betriebsflexibel sind und schnell hoch- und heruntergefahren oder in Teillast betrieben werden können.

Bei der Erzeugung einer Kilowattstunde (=kWh) elektrisch emittiert ein modernes Braunkohlekraft werk  ca. 0,83 kg CO2, eine Steinkohlekraftwerk noch immerhin 0,75 kg und ein GuD-Kraftwerk nur 0,33 kg.

In einem GuD-Kraftwerk kommen in der Regel eine bis vier Gasturbinen in Kombination mit einer Dampfturbine zum Einsatz,

wobei die heißen Abgase der Gasturbine im GuD-Kraftwerk nicht einfach in die Luft geblasen werden, sondern sie dienen zur Wasserdampferzeugung und damit als Antrieb für die Dampfturbine, die ebenfalls wie die Gasturbine mit einem Generator zur Stromerzeugung gekoppelt ist.

Aus den Abgasen der Kohlekraftwerke wird neben dem Feinstaub über Elektrofilter auch Schwefeloxide und Stickoxide entfernt, um die Auswirkungen auf die Umwelt möglichst klein zu halten. Im Abscheideprozess der Schwefeldioxide im Kohlekraftwerk entstehen Abfallprodukte, wie Gips,  die in der Industrie weiter verwertet werden (s. Abb. 1).

Geo 2015 05 Siemens

Stromverbrauch und CO2-Emission:

Eine kWh Strom kostet, für den Privathaushalt, ca. 24 Cent (untere Grenze). Zu erwarten sind Verbrauchswerte im Jahresmittel von ca. 10 kWh pro Haushalt (3 Personen)/ Tag).
Mit den Zahlen von oben kann jeder errechnen welche CO2-Menge er produziert, wenn man seinen Strom aus einem Kohlekraftwerk oder einer GuD-Anlage bekommt.

Zum Treibhauseffekt:

Hier sollten wir abschätzen wie hoch derzeit die CO2 Konzentration in der Atmosphäre ist.

a)     0,03 %

b)     1 %

c)      14 %

Die CO2 Konzentration ist in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen, auch verursacht durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe für die Stromerzeugung.

Aber auch Methan (CH4), was z.B. durch Reisanbau entsteht, Viehzucht und in Mülldeponien und so in die Atmosphäre gelangt, bewirkt einen Treibhauseffekt, der sogar 25 mal schädlicher ist (stärker wirkt) als C02. In den letzten zehn Jahren wurden verschiedenste Verfahren zur CO2-Abscheidung im Kraftwerk entwickelt bzw. weiterentwickelt, wobei die CO2-Abscheidung im Kohlekraftwerk immer noch ein Vielfaches an Investitions- und Betriebskosten verlangt gegenüber den Aufwänden für Entstickung, Entschwefelung und Entstaubung zusammen.

Die Verwertung von C02 ist noch nicht gelöst, die Speicherung ist in Deutschland im kommerziellen Rahmen nicht erlaubt, nur für Versuchszwecke. Zur Deponierung könnte C02 einerseits in salzwasserführende Gesteinsschichten gepumpt oder am Meeresgrund in ca. 1500-2000 m Tiefe abgelagert werden. Die größten C02 Speicher der Erde sind die Meere. Problematisch ist hierbei, dass das C02 durch die Klimaerwärmung und der nachfolgenden Erwärmung der Weltmeere aus dem Meerwasser freigesetzt wird und in die Atmosphäre entweicht, da wärmeres Meerwasser weniger CO2 lösen kann.

Zum Energieangebot und zur Nachfrage:

Zur Solaren-Energieerzeugung gehören beispielsweise Aufwindkraftwerke, Solarthermiekraftwerke oder die Photovoltaik (PV). Die „PV-Technik von morgen“ wird wohl auf organischen Solarzellen basieren, die heute noch in der Entwicklung sind. Aufwindkraftwerke waren vor zehn Jahren noch günstiger als PV. Durch die stark gefallenen PV- Modul – Preise ist das heute nicht mehr der Fall. Die größte Herausforderung für die Zukunft der Energieversorgung, in Verbindung mit den erneuerbaren Energien, stellt die Energiespeicherung dar, um Strom zeitgerecht zur Verfügung zu stellen. Zur Windenergie gehören das Windrad im On Shore- und in jüngerer Zeit auch im Off Shore-Windpark, mit 4000h-4500h Volllast-Stunden der Windturbine dort. Diese regenerativen Energien bringen jedoch auch Gefahren mit sich. Zum einen erzeugen die Off Shore- Windparks  - während der Rammarbeiten für die Fundamente - Schall im Meer unter dem die Meeressäugetiere leiden. Um den Unterwasserschall und die Gefahren für diese Tiere zur reduzieren, wird während der Rammarbeiten  auch ein Blasenring unter Wasser ausgelegt, der die Schallausbreitung mindert (s. Abb. 2 Quelle: DanTysk Offshore Wind GmbH (Internet-Seite)).

Geo 2015 05 Siemens2

Außerdem können Windräder im Winter zu Eisschleudern werden, beim Wiederanfahren nach einem Stillstand – hierfür gibt es aber inzwischen Sensoren. Wegen der konstanteren und besseren Windverhältnisse stehen im Norden Deutschlands viel mehr Windräder als im Süden. Die gleiche Windturbine (= gleiche Kosten) liefert im Norden - über das Jahr gesehen - einfach deutlich mehr Strom ab, als im Süden.

Abschließend bekommt der Kurs noch 3 Fragen zu Windenergien gestellt.

1)     Was ist die typische Leistungsgröße einer On- bzw. Offshore

Windturbine?

Antwort:   3,6 MW (bei Siemens)

2)     Wie viele Flügel hat eine Flügelwindturbine ?

Antwort:   3 -> Gleichgewicht + günstig!

Wieso nicht 4?

Antwort:  4 wäre etwas effektiver aber die Kosten sind wieder höher!

 3)     Warum stehen Windräder während andere in Bewegung sind?

Antwort:   - in Wartung

-          unterschiedliche Anlaufgeschwindigkeit
ggf. auch unterschiedliche Anströmung

 Nachdem alle Fragen geklärt waren, bedankte sich der Kurs bei Herrn Bär für einen interessanten Einblick in die Welt der Energie.

(Pia Heppt, Q11)

 

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