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Gezeitenkraftwerke – Strom aus dem Meer

bela — Thu, 09 Jun 2011 22:07:44 +0000

Wasserkraftwerke werden in der Regel an Seen und Flüssen durch die Errichtung von Stauanlagen betrieben. Eine andere Art von Wasserkraftwerk ist das Gezeitenkraftwerk. Die Gezeitenkraftwerke nutzen die Kraft aus dem Tidenhub (Hoch- und Niedrigwasser bei Flut und Ebbe) zur Stromerzeugung. Dabei wird die natürliche Bewegung der Meeresströmung während der Tiden durch Stauung geringfügig gebremst, um für die Turbinen die gestaute Wasserkraft zu nutzen und elektrische Energie zu produzieren.

Für Gezeitenkraftwerke gibt es allerdings nur eine begrenzte Anzahl von möglichen Standorten. Zumeist kommen nur Meeresbuchten oder große Flussmündungen in Betracht, in denen regelmäßig ein sehr hoher Tidenhub vorherrscht. So wurde das zurzeit größte Gezeitenkraftwerk 1966 im französischen Rance in Betrieb genommen, wo der Tidenhub durchschnittlich zwölf Meter beträgt, oft sogar noch darüber liegt. Das Kraftwerk dient der Stromproduktion von jährlich circa 600 GWh und wirkt auch als Pumpspeicherwerk. Die Eigenschaft eines Pumpspeicherwerks kann faktisch jedes Gezeitenkraftwerk erfüllen, da überschüssiger Strom anderer Produzenten für den Antrieb genutzt werden kann, beim Rückfluss wieder zusätzlicher Strom erzeugt wird.

Gezeitenkraftwerke sind allerdings nicht frei von Kritik. Der ökologische Einfluss auf die Fauna und Flora ist nicht vollends absehbar. Von dem Bau eines großen Gezeitenkraftwerks in den USA wurde so erst einmal Abstand genommen, da Auswirkungen auf die Tiden anderenorts nicht auszuschließen waren. Hinzu kommt, dass die Effektivität von Gezeitenkraftwerken im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien verhältnismäßig gering ist. Investitionen und Stromproduktion stehen somit in keinem ausgewogenen Verhältnis zueinander. Für die globale Stromerzeugung dürfte diese Technik eine eher unbedeutende Rolle spielen.

Weniger folgenreich und dafür Erfolg versprechender sind Meeresströmungskraftwerke. Hier wird kein Stauwerk errichtet. Vielmehr stehen die Turbinen, wie bei heutigen Windkraftwerken, frei in der Strömung an Masten. So kann die natürliche Meeresströmung für die Stromproduktion genutzt ohne nennenswerten ökologischen Schaden zu verursachen. Sehr verbreitet sind allerdings auch diese Typen von Kraftwerken noch nicht im Einsatz.

Wechselstrom – Grundlage allgemeiner Stromnutzung

bela — Tue, 24 May 2011 20:59:39 +0000

Ende des 19. Jahrhunderts machte der in die USA ausgewanderte serbische Ingenieur Nicola Telsa die bahnbrechenden Entdeckungen von Wechselstrom und Drehstrom. Der Entdecker Telsa erwarb sieben Patente bezüglich der Anwendungen mit mehrphasigem Wechselstrom. Schon bald fand Wechselstrom in den industriell entwickelten Ländern und auch darüber hinaus breite Anwendung. Durch Telsas Entdeckungen und Entwicklungen war es nunmehr möglich geworden, den elektrischen Strom nicht nur am Erzeugungsort zu nutzen, sondern auch über weite Strecken zu übertragen. Mit der Möglichkeit, Strom zu transportieren, war der weltweiten Nutzung von Strom Tür und Tor geöffnet worden. Die Entdeckung des Wechselstroms wurde zur Basis für die Schaffung von riesigen umfassen Stromnetzen, wie wir sie heute kennen, und der allgemeinen Verfügbarkeit elektrischer Energie.

Wechselstrom - Grundlage allgemeiner Stromnutzung

Im Gegensatz zum Gleichstrom, wie er zum Beispiel von Akkus und Batterien bekannt ist, ändert der Wechselstrom periodisch seine Polarität. Damit unterliegt auch die Stromstärke beim Wechselstrom Veränderungen. Für Wechselstrom gibt es mehrere Varianten, die sich durch die Art der Spannung unterscheiden. Das sind die Recheckspannung, die Dreieckspannung und die Sinusspannung. Auch Mischungen der unterschiedlichen Variationen der Spannung kommen zur Anwendung. In der Praxis der elektrotechnischen Anwendung werden vorwiegend sinusförmige Wechselspannungen genutzt. Sie sind besonders stabil und verlustarm.

Wechselspannung wird in den verschiedenen Kraftwerken durch Generatoren erzeugt. Die physikalischen und technischen Grundlagen der Erzeugung von Wechselstrom sind unabhängig von den Energieträgern, die elektrische Energie liefern. Diese Art der Stromerzeugung geht sowohl bei der Erzeugung auf fossiler Basis wie auch auf der Basis von beweglichen Naturkräften wie Wind, Wasser oder Sonnenenergie, auf gleichen Grundlagen vonstatten. Wechselstrom ist die meist angewandte Form des Einsatzes von elektrischer Energie weltweit. Als wichtigste Wechselspannung gilt dabei 230 Volt mit einer Frequenz von 50 Hertz. Diese Wechselspannung liegt auch unseren Stromnetzen zugrunde. Da Hochspannung praktisch kaum verwendbar ist, werden Transformatoren zur Erreichung der Betriebsspannung dazwischengeschaltet.

TEPCO-Bilder zeigen Fukushima-Überschwemmung

bela — Thu, 19 May 2011 21:36:27 +0000

Die Betreibergesellschaft TEPCO der schwer beschädigten und außer Kontrolle geratenen Atommeiler im japanischen Fukushima hat heute neue Bilder veröffentlicht. Diese zeigen wie das Atomkraftwerk innerhalb weniger Minuten durch die Tsunami-Wellen am 11. März geflutet wurde. Autos wurden durch die Wucht der Wellen wie Spielzeug auf das Gelände gespült.

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Bund fördert Energiespeicherforschung mit 200 Millionen Euro

bela — Thu, 19 May 2011 06:33:51 +0000

Die Möglichkeit Energie je nach Bedarf zur Verfügung zu stellen, ist eines der größten Probleme der Stromkonzerne. In Hochlastzeiten muss eine ausreichende Strommenge zur Verfügung stehen. Wenn weniger Strom abgenommen wird, müssen die Überschüsse gespeichert werden, um diese dann später bedarfsgerecht wieder in das Stromnetz einspeisern zu können. Die deutschen Bundesministerien für Wirtschaft und Technologie, für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit sowie für Bildung und Forschung starten jetzt eine gemeinsame Initiative zur Förderung von Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Energiespeichertechnologie.

Ziel der Förderinitiative ist der Ausbau der erneuerbare Energien in Deutschland. Die Bundesregierung plant, dass der zu erwartende deutsche Strombedarf in der Mitte dieses Jahrhunderts zu 80 Prozent aus regenerativen Quellen abgedeckt werden. Hierbei erlangt auch die Energiespeicherung eine wichtige Rolle: Von kurzfristige Fluktuationen bis hin zur Langfristspeicherung über mehrere Monate hinweg soll das Stromangebot jederzeit in Einklang mit dem aktuellen Strombedarf sein. Mittel- bis langfristig ist daher neben intelligentem Lastmanagement und neuen Netzstrukturen der verstärkte Einsatz von Speichern wichtig, um die Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung auch künftig zu gewährleisten.

Bis 2014 werden insgesamt bis zu 200 Millionen Euro für die “Förderinitiative Energiespeicher” zur Verfügung gestellt. Die Fördergelder unterstützen Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer großen Bandbreite von Speichertechnologien für Strom, Wärme und andere Energieträger.

Pumpspeicherkraftwerke werden zwar heute zum Beispiel schon wirtschaftlich betrieben, aber eine eine Vielzahl weiterer Technologien befinden sich noch im Grundlagenstadium oder in der Entwicklungsphase. An dieser Stelle können z.B. RedoxFlow-Batterien, oder thermisch optimierte Druckluftspeicher genannt werden. Innovationen und technologische Entwicklungen benötigen wir zwingend, um den technologischen Herausforderungen zu begegnen und eine schnelle Markteinführung von neuen Energiespeichern erreichen zu können.

Reaktor-Sicherheitskommission gibt Bericht zur Überprüfung der Kernkraftwerke ab

bela — Tue, 17 May 2011 21:55:26 +0000

Die Reaktor-Sicherheitskommission hat heute Bundesumweltminister Dr. Norbert Röttgen den Bericht zur Sicherheitslage der 17 deutschen Kernkraftwerke übergeben. Röttgen bewertet den Bericht zunächst als ein differenziertes, aber deutliches Ergebnis über die bestehende Robustheit der einzelnen Atomanlagen. Im internationalen Vergleich hat die Kommission neue Fragestellungen aufwerfen können.

Umweltminster Dr. Norbert Röttgen (rechts) bei der Pressekonferenz zum Bericht über die Ergebnisse der Sicherheitsüberprüfung deutscher Kernkraftwerke. © BMU - Fotograf: Thomas Imo / photothek.net

Als Auswirkungen auf die Reaktorkatastrophe in Japan hatte die Bundesregierung im März eine umfassende Überprüfung der Sicherheitsbestimmungen für die deutschen Kernkraftwerke eingeleitet. Es wurde dazu eine unabhängige Expertenkommission beauftragt werden, eine neue Risikoanalyse aller 17 deutschen Kernkraftwerke und kerntechnischen Anlagen unter Einbeziehung der aktuell vorliegenden Erkenntnisse über die Ereignisse in Japan – insbesondere auch mit Blick auf die Sicherheit der Kühlsysteme und der externen Infrastruktur – sowie anderer außergewöhnlicher Schadensszenarien vorzunehmen.

Ein Hauptaugenmerkmal wurde dabei von der Reaktor-Sicherheitskommission auf die Sicherheitsreserven (Robustheitsgrade) der einzelnen Anlagen gelegt. Also Auswirkungen auf die Sicherheit unserer Atomkraftwerke bei Einwirkungen von Außen. Beispielsweise wären solche Einwirkungen mögliche Schäden durch Hochwasser, ausfallende Notkühlsysteme durch längerfristigen Stromausfall oder auch ein ziviler oder durch Terroristen ausgeführter Flugzeugangriff. Der Bericht stellt jetzt klar, dass keines der 17 deutschen Atomkraftwerke gegen Flugzeugabstürze eines großen Passagierflugzeugs wie dem sogenannten Jumbo-Jet (Boeing 747) oder Airbus A380 ausreichend bewehrt sind.

Die sieben älteren Reaktoren, die aufgrund des dreimonatigen Atom-Moratoriums der Bundesregierung derzeit abgeschaltet sind, bieten keinen oder nur einen geringen baulichen Schutz gegen Flugzeugabstürze. Vier der sieben Reaktoren wären noch nicht einmal gegen den Absturz von kleinen Flugzeugen gewappnet. Die Kommission gab aber keine politische Bewertung ab, sondern stellte klar, dass die Politik neu darüber entscheiden, ob dieses zivilisatorischen Risiken hinnehmbar sind.

Das gleiche gilt für den sofortigen Atomausstiegs. Bundesminister Röttgen zeigte auf, dass der Bericht keine Hinweise dafür liefere, sofort aus der Kernenergie aussteigen zu müssen, jedoch wollte man so schnell wie möglich, aber vernünftig den Weg der Kernenergie zu verlassen und durch erneuerbare Energien und Effizienz zu ersetzen. Zusammenfassend nannte Röttgen den Bericht eine substantielle, sicherheitstechnische Grundlage, um gesellschaftliche und politische Bewertungen und Entscheidungen treffen zu können. Man werde jetzt den Bericht sorgfältig aus- und bewerten und entsprechende Lösungen auf den Weg bringen müssen.

Elektrizität: Historischer Hintergrund

bela — Mon, 16 May 2011 20:43:20 +0000

Der Begriff „Elektrizität“ leitet sich vom griechischen Elektron ab, womit ursprünglich die elektrostatische Aufladung von Bernstein im antiken Griechenland bezeichnet wurde. Natürliche Erscheinungen der Elektrizität waren den Menschen bereits seit langem bekannt, so der Blitz und beispielsweise die elektrischen Schocks, die Zitterrochen und Zitteraal verursachen. Ursachen und Zusammenhänge wurden jedoch erst in späterer Zeit erkannt.

Elektrizität: Historischer Hintergrund - © Vasiliy Timofeev - Fotolia.com

1601 wurden von William Gilbert elektrische Aufladungen untersucht. 59 Jahre später stellte Otto von Guericke in Magdeburg eine Elektrisiermaschine her, die jedoch kaum eine praktische Bedeutung erfuhr. Mehr als 70 Jahre danach entdeckte Dufay die zwei entgegengesetzten Formen elektrischer Ladungen, die später als positive und negative Ladungen bezeichnet wurden. Über 100 Jahre darauf schließlich erfand der Italiener Volta das Elektrophor zur Ladungstrennung und etwas später die Voltasche Säule, eine Apparatur zur Gleichstromerzeugung.

Bedeutende Schritte waren schließlich Anfang des 19. Jahrhunderts die Erfindung das Amperemeters durch Ampére als theoretische Grundlage elektrischer Telegraphen, die später von Gauß und Weber angewandt wurden. Schließlich wurde um 1864 die klassische Elektrodynamik durch die Maxwell-Gleichungen belegt. Maxwell erkannte die Existenz der elektromagnetischen Wellen und das Licht als eine ihrer Erscheinungsformen.

1879 gelang es, aus Elektrizität wirtschaftlichen Nutzen zu ziehen durch die Entwicklung eines haltbaren Glühfadens durch Edison. Nicht nur das, Edison schuf auch die Voraussetzungen für ein System der Stromerzeugung und Verteilung. Diese Erfindungen brachten weitere Nutzungen der Elektrizität ins Rollen wie die Entwicklung von Transistoren und integrierten Schaltungen. Im 20. Jahrhundert trat die Elektrizität als Bestandteil von industrieller Produktion und allgemeiner gesellschaftlicher Nutzung schließlich den Siegeszug an. Nachdem sich die ersten Erkenntnisse über Elektrizität über Jahrhunderte erst stückweise aufgebaut hatten, folgten nun revolutionäre technische Entwicklungen auf der Grundlage der Nutzung von Elektrizität. Heute ist Elektrizität als Bestandteil von Produktion, Alltag und Wissenschaft aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Sie ist die eigentliche Triebfeder und bedeutendste Grundlage aller modernen technischen Errungenschaften.

Brennstäbe frasen Löcher in Reaktordruckkessel von Fukushima I

bela — Sun, 15 May 2011 21:16:48 +0000

Die Befürchtungen, die Experten und viele von uns bereits gehegt haben, sind jetzt zur Wahrheit geworden: Bereits wenige Stunden nach dem Erdbeben in Japan haben geschmolzenen Brennstäbe Löcher in den Boden eines der Reaktordruckkessel gefressen. Auch deswegen war es dem Betreiber TEPCO nicht gelungen, das havarierte Atomkraftwerk unter Kontrolle zu bekommen.

Brennstäbe fressen Löcher in Reaktorkessel in Fukushima I - © TEPCO

Im Reaktor 1 des Kernkraftwerks im japanischen Fukushima sollen die Brennstäbe schon ungefähr 16 Stunden nach der Naturkatastrophe am 11. März fast vollständig geschmolzen sein. Das musste der Betreiber Tepco jetzt gegenüber der japanischen Öffentlichkeit zugeben. Die Brennstoffschmelze hat daraufhin Löcher in den Boden des Reaktorbehälters gefressen. Daher war die geplante Flutung des Reaktorbehälters mit Wasser zur Kühlung nicht möglich.

Tepco-Angaben zufolge sind die Brennstäbe in Fukushima I bereits gegen 06.50 Uhr am 12. März 2011 zu einem sehr großen Teil geschmolzen. Die Schmelze sank hinunter und fras sich durch den Boden des Druckbehälters. Aufgrund des Tsunamis konnte der Atommeiler am 11. März nicht planmäßig abgeschaltet werden. Durch die erhöhte Temperatur ging der Kühlwasserstand bis zum oberen Teil der Brennstäbe zurück und die Kernschmelze konnte nicht gestoppt werden.

Die Reaktorkatastrophe in Fukushima ist zwischenzeitlich von der Internationalen Atomaufsichtsbehörde als “Schwerwiegender Unfall” und damit auf die höchstmögliche Stufe sieben eingestuft worden. Fukushima ist nach Tschernobyl der zweite Atomunfall mit dieser Einstufung.

Brüderle hält Vorschläge der Ethik-Kommission für umsetzbar

bela — Thu, 12 May 2011 07:32:24 +0000

Der Abschlussbericht der von der Bundesregierung eingesetzten Etikkommission sollte eigentlich erst am 30. Mai öffentlich gemacht werden. Doch schon jetzt sind einzelne Details bekannt geworden und werden heftig diskutiert. Vor zwei Tagen hatte sich Bundesminister für Wirtschaft und Technologie, Rainer Brüderle, noch mit seinen zuständigen Amtskollegen aus den Bundesländern zu einem Energie-Gespräch in Berlin getroffen. Themen wie Netz- und Kraftwerksausbau und Speichertechnologien standen im Mittelpunkt des Treffens.

Mit leistungsfähigen Netzen schneller ins Zeitalter der regenerativen Energien
Nach dem Treffen hatte der Bundesminister auf den breiten politischen Konsens hingewiesen: “Das Gespräch mit meinen Länderkollegen hat gezeigt, dass wir das gleiche Ziel vor Augen haben: Den Weg ins regenerative Zeitalter konsequent und zügig zu beschreiten. Diesen Kraftakt können Bund und Länder nur gemeinsam stemmen. Besonders deutlich wird das im Bereich des Netzausbaus. Hier müssen wir den Turbo anwerfen. Das geht nur, wenn wir zu vernünftigen Kompromissen kommen – gerade bei widerstreitenden Interessenlagen. Bisher haben wir noch einen Flickenteppich von Länderzuständigkeiten. Deshalb habe ich mich für einen Bundesnetzplan aus einem Guss ausgesprochen und dies mit meinen Länderkollegen intensiv erörtert. Die entsprechenden Genehmigungsverfahren könnten bei der Bundesnetzagentur gebündelt werden. Selbstverständlich werden die Länder in diesem Verfahren effektiv beteiligt.”

Nach Bekanntwerden der ersten Einzelheiten aus der Ethikkommission hält Brüderle die Vorschläge des Gremiums für umsetzbar, merkt aber gleichzeitig an, dass dies den Strompreis verteuern wird. Außerdem ist ein beschleunigter Trassen-Bau nötig. Dieses kann ebenfalls Folgen für die Landschaft mit sich bringen. Widerstand aus der Bevölkerung wird bei dem Neubau der Leitungen zu erwarten sein. Derzeitig ist es nicht möglich die zusätzlichen Stromleitungen ausschließlich unter der Erde zu verlegen.

Das vom früheren Bundesumweltminister Klaus Töpfer (CDU) und dem Präsidenten der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Matthias Kleiner, geführte Gremium mit weiteren Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und den Kirchen war von Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU) nach dem Atomunfall in Japan eingesetzt worden.

Ethikkommission hält einen Atomausstieg bis 2021 für möglich

bela — Wed, 11 May 2011 07:29:59 +0000

Die von der Bundesregierung eingesetzte Ethikkommission zur Energiewende kommt offensichtlich zu einem Ergebnis: Eine Wende weg von der Atomenergie scheint bis spätestens 2021 möglich zu sein. Unter der Führung des ehemaligen Bundesministers Klaus Töpfer hält die Ethikkommission einen Atom-Ausstieg und gleichzeitig eine sichere Energieversorgung innerhalb der nächsten zehn Jahre für möglich. Töpfer und seine 30 Experten empfehlen in ihrem Abschlussberichtsentwurf einen vollständigen Ausstieg aus der Kernenergie.

Die Empfehlung der Ethikkommission soll Ende Mai öffentlicht gemacht werden. Der Entwurf sieht wohl auch vor, dass die nach dem Supergau im japanischen Fukushima abgeschalteten, älteren Atomkraftwerke nicht wieder ans Netz gehen zu lassen. Seit dem Einsetzen des dreimonatigen Moratoriums durch die Bundesregierung sind die sieben ältesten Atommeiler Deutschlands außer Betrieb gestellt worden.

Auch Bayerns Ministerpräsident Horst Seehofer und der bayerische Umweltminister Markus Söder (beide CSU) halten 2020 spätestens aber 2022 als Ausstiegstermin für machbar.

Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU) hat die Ethikkommission nach dem Atomunfall im japanischen Fukushima Japan ins Leben gerufen. Unter Leitung des früheren Umweltministers Klaus Töpfer (CDU) soll die Kommission einen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen, ökologischen und politischen Konsens zum möglichen Atomausstieg erlangen. Die Koalition aus CDU und FDP werden die Empfehlung der Ethikkommission in das Regierungskonzept für eine Energiewende einfließen lassen.

Atomausstieg wird zwischen 20 und 40 Milliarden Euro kosten

bela — Tue, 10 May 2011 07:36:35 +0000

Die Bundesnetzagentur rechnet für den Ausbau neuer Strom-Trassen wegen der Energiewende mit Kosten zwischen 20 und 40 Milliarden Euro. Gegenüber der WAZ-Mediengruppe warnte der Präsident der Bundesnetzagentur, Matthias Kurth, zugleich davor weitere Kraftwerke abzuschalten. Kurth sprach davon, dass es keinen Raum für Abschaltungen von weiteren Kraftwerken egal welcher Art mehr gibt. Aufgrund der Abschaltungen der Atommeiler im Zuge des dreimonatiges Moratorium der Bundesregierung gäbe es schon jetzt keinen Strompuffer aus eigener Stromerzeugung mehr. Wenn man weitere Kraftwerke vom Netz nehmen sollte, würde Deutschland auf Importe aus dem Ausland angewiesen sein.

Matthias Kurth, Präsident der Bundesnetzagentur - Quelle: Bundesnetzagentur

Die Bundesnetzagentur rechnet mit 20 bis 40 Milliarden Euro für die Errichtungen notwendiger Strom-Trassen. Die Kostenverteilung würde sich aber über viele Jahre strecken. Auf den Endverbraucher würden damit höhere Stromkosten zukommen. Der Strompreis würde in diesem Fall um cirka 1,5 Cent je Kilowattstunde steigen.

Stromkosten steigen jährlich um ca. 40 bis 60 Euro pro Haushalt
Damit würden sich die Kosten für einen Durchschnittshaushalt um bis zu 60 Euro pro Jahr erhöhen. Eine vierköpfige Familie mit einem Jahresverbrauch von 4000 Kilowattstunden dürften mit Mehrkosten zwischen 40 und 60 Euro nur an Netzentgelten zusätzlich rechnen.