Wind- und Wasserkraft, Slides von Erneuerbare Energien

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WIND- UND WASSERKRAFT

Energieträger der Zukunft?

WIND- UND WASSERKRAFT

• Geschichte der Wasserkraft
• Wasserturbinenarten
• Bau von Wasserkraftwerken
• Vor- und Nachteile von Wasserkraftwerken
• Geschichte der Windkraft
• Aufbau heutiger Windkraftanlagen
• Bau von Windkraftanlagen
• Vor- und Nachteile von Windkraftanlagen

ÜBERDRUCKTURBINEN

• Vor der Turbine entsteht eine Überdruck
• Wasserdruck am Einlass größer als am Auslass = Überdruck
• Etwas größerer Wirkungsgrad als eine Gleichdruckturbine
• Bsp: Francisturbine, Wasserwirbelturbine, Kaplanturbine, Rohrturbine, Dériazturbine

FRANCISTURBINE

• Entwickelt 1849 von James B. Francis
• Fallhöhe von 20 bis 700 Metern
• Meist verwendeter Turbinentyp
• Wirkungsgrad von bis zu 90%
• Bewegliche Leitschaufeln ermöglichen Regelung der Wassermenge
• Nicht für stark schwankende Wassermengen geeignet

KAPLANTURBINE

• Viktor Kaplan entwickelte 1913 die

Francisturbine weiter zur

Kaplanturbine

• Wirkungsgrad bis zu 95%
• Keine Probleme bei schwankenden

Wassermengen

• Fallhöhe von 2 bis 80 Metern

GLEICHDRUCKTURBINEN

• Wasserdruck am Ein- und Auslass gleich groß = Gleichdruck
• Etwas kleinerer Wirkungsgrad als eine Überdruckturbine
• Bsp: Peltonturbine, Durchströmturbine, Wasserrad

DURCHSTRÖMTURBINE

• Fritz Ossberger brachte sie zur

Serienreife

• Fallhöhen von 2 bis 200 Metern
• Wirkungsgrad bis 85%
• Eignet sich gut für schwankende

Wassermengen

• Nennleistung bis 5000 kW

WASSERRAD

• Oberschlächtiges Wasserrad
• Nutzt die Schwerkraft um Rotation zu erzeugen
• Fallhöhen von 2 bis 7 Metern
• Wirkungsgrad bis zu 85%
• Unterschlächtiges Wasserrad
• Fallhöhen bis 1,5 Metern
• Wirkungsgrad bis 55%
• Nutzt die Fließgeschwindigkeit des Wassers

NACHTEILE VON

WASSERKRAFTWERKEN

• Umweltauswirkungen: Bau von Staudämmen kann zu Lebensraumverlust, Sedimentationsproblemen, Beeinträchtigungen der Fischpopulation
• Veränderung des Ökosystems: Stauen eines Flusses kann natürliche Umgebung und Flusslauf ändern, Wasserqualität verschlechtern, Artenvielfalt der Flora und Fauna beeinträchtigen
• Abhängigkeit von Wasserressourcen: je nach verwendeten Turbinentyp große Probleme bei starken Schwankungen (Dürreperioden oder begrenzte Wasserreserven
• Begrenzte Standortmöglichkeiten: nicht alle Flüsse oder Regionen sind geeignet
• Zeit und Kosten: der Bau von Staudämmen ist je nach Standort sehr kosten und Zeit aufwändig

VORTEILE VON

WASSERKRAFTWERKEN

• Erneuerbare Energiequelle: solange Wasser vorhanden ist besteht die Möglichkeit zu Stromerzeugung
• Saubere Energieerzeugung: kein Ausstoß von Co2 im Betrieb
• Langfristige Kostenstabilität: niedrige Betriebskosten ermöglichen stabile und vorhersehbare Stromerzeugung
• Energiespeicherung: Pumpspeicherkraftwerke können Wasser unter Einsatz von Energie in höher gelegene Becken pumpen und so Energie speichern

BESTANDTEILE EINER

WINDKRAFTANLAGE

• Rotorblätter: bestehen aus faserverstärktem Kunststoff, aerodynamische Form zur optimalen Nutzung des Windes
• Narbe: Verbindungselement zwischen den Rotorblättern und der Hauptwelle, überträgt die erzeugte Rotation auf die Narbe
• Hauptwelle: treibt den Generator an
• Generator: wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie, befindet sich in der Gondel
• Gondel: sitzt am oberen ende des Turms, enthält den Generator und andere elektronische Komponenten
• Turm: trägt Gondel und Rotor, Leitungen laufen innen durch den Turm
• Steuerungssysteme: überwachen die Wind- und Drehgeschwindigkeit, passen Position der Rotorblätter an um optimale Leistung und Sicherheit zu erreichen
• Transformator: erzeugte Strom wird zum Transport umgespannt, bei höheren Spannungen weniger Verluste, befindet sich oft in kleinem separaten Gebäude

BAU VON WINDKRAFTANLAGEN

1.Standortauswahl: Faktoren sind Windgeschwindigkeit, Geländebegebenheiten, Nähe zur Strominfrastruktur und Gemeinden 2.Genehmigungen und Umweltprüfungen: Einhaltung von Baugenehmigungen, Umweltverträglichkeitsprüfung, Konsultation der Anwohner 3.Fundamentbau: Größe und Art hängt von Größe der Anlage und Bodenverhältnissen ab, entweder Betonfundament oder Stahlrohre Tiel im Boden 4.Turmaufbau: Turm besteht aus einzelnen Segmenten, Segmente werden Vorort montiert, Kräne setzen die Segmente aufeinander

NACHTEILE VON

WINDKRAFTANLAGEN

• Windabhängigkeit: bei schwachem Wind nur geringe Stromausbeute
• Visuelle Auswirkungen: Windkraftanlagen können als störend oder unschön empfunden werden
• Geräuschemissionen: bei höhen Geschwindigkeit werden störende Lautstärken erreicht
• Auswirkungen aus die Tierwelt: Windkraftanlagen können Auswirkungen auf die Vogel- und fledemauspopulationen haben, da die Tiere von den Rotorblättern getroffen werden
• Entsorgung: alte Windkraftanlagen lassen sich teilweise nur schwer recyceln und sind aufwändig zu entsorgen

VORTEILE VON

WINDKRAFTANLAGEN

• Erneuerbare Energiequelle: während des Betriebs wird kein Co2 ausgestoßen, wind ist natürliche unerschöpfliche Ressource
• Reduzierte Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen: der Bedarf an fossilen Brennstoffen kann durch die Verwendung von Windkraft verringert werden
• Niedrige Betriebskosten: kosten von Instandhaltung und Wartung ist im vergleich zu andern Energiequellen gering
• Regionale Wirtschaftsentwicklung: der bau von Windkraftanlagen schafft Arbeitsplätze und hilft der Entwicklung der Region