Energiegewinnung aus Biomasse

Das ist vielleicht die umstrittenste Form der erneuerbaren Energien, da hier u.A. meist Feldfrüchte zur Energiegewinnung und Treibstoffherstellung eingesetzt werden, die eigendlich für die Ernährung oder als Futtermittel bestimmt sind. Auch schädigen die riesigen Monokulturen mit oft jahrelangem Anbau von ein und derselben Frucht in erheblichem Maße den Boden und damit die Umwelt.

Bei der Energiegewinnung aus Biomasse unterscheidet man zwei Arten. 1. Gewinnung von Treibstoffen wie Biodiesel aus Rapsöl oder Bioethanol aus Zuckerrüben oder Weizen und Mais. 2. Gewinnung von Kohlenwasserstoffen wie Methan (Biogas) durch Vergärung von Biomasse, hauptsächlich gehäckselter Silomais, aber auch Zuckerrüben oder Getreide, sowie Bioabfälle und Gülle. Das Biogas wird dann durch Kraft-Wärmekopplung in Strom und Wärme umgewandelt. Hauptsächlich sind es Landwirtschaftliche Großbetriebe, die Biogasanlagen betreiben, aber auch viele Kommunen. Der Anbau von Silomais für die Energiegewinnung wird von der EU massiv gefördert. In den letzten fünf Jahren hat sich die Anbaufläche von Mais nahezu verdoppelt. Bedingt durch die finanzielle Förderung durch die EU und dem massiven Einbruch bei den Preisen für Brotgetreide bringt das mehr Gewinn als der Getreideanbau: Hinzu kommt, dass Mais mehrere Jahre auf ein und derselben Fläche angebaut werden kann, um Gegensatz zu anderen Feldfrüchten. Inzwischen ist sogar schon von der "Vermaisung" die Rede. Hinzu kommt, dass schon die Ernte an sich, und der Transport des Erntegutes über z.T. weite Strecken an sich schon sehr energieaufwendig ist.  Den Landwirten kann man aber dafür keinen Vorwurf machen. Die würden auch lieber Brotgetreide und Kartoffeln anbauen, aber damit können sie nicht mehr ausreichend Geld verdienen. Wenn sie über die Runden kommen wollen und ihr Betrieb überleben soll, haben sie gar keine andere Wahl, als den Anbau von Energieträgern wie Mais. Und bei aller Kritik, eines ist ganz klar: Besser als Atomkraft mit all ihren Gefahren und dem ungelösten Entsorgungsproblem ist die Energiegewinnung aus Biomasse allemal.
Mittlerweile werden aber doch Überlegungen für Alternativen für den massiven Maisanbau angestellt. Auch das Holz, das bei der Knickrodung alle 7 Jahre anfällt, ließe sich zur Energiegewinnung nutzen, ebenso Stroh und Bioabfälle. Bisher hat aber immer noch der Mais die größte Energieausbeute, so dass es derzeit dafür noch keine Alternative gibt. Vereinzelt wird schon mit dem Riesen-Chinaschilf, auch Elefantengras genannt (Miscantus-Giganteus), für Heizzwecke experimentiert. Dieses ist äusserst pflegeleicht, wächst nach dem Häckseln im Spätwinter jedes Jahr nach und muss nicht jedes Jahr neu ausgesät werden. Der Idealfall wäre der Anbau eine Frucht, die einerseits als Nahrung dient, andererseits die nichtverwertbaren Teile der Pflanze zur Energiegewinnung dienen. Bisher ist das aber noch nicht in optimaler Weise gelungen.
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Der effizienteste Energieträger schlechthin, der Mais

Auch der Betrieb der großen Erntemaschinen verbraucht einen nicht unerheblichen Teil an Energie.

Aus diesem Häckselgut wird das Biogas gewonnen

Auch Zuckerrüben werden mittlerweile zur Energiegewinnung genutzt.

Windenergie

Windenergie zur Stromerzeugung ist die erneuerbare Energie, auf die mittlerweile auch die großen Stromkonzerne und die Regierung setzen, aber auch viele landwirtschaftliche Betriebe stellen auf ihren Flächen Windkraftanlagen auf, um den Strom dann in das öffentliche Netz einzuspeisen und damit zusätzlich Geld zu verdienen (Windmüllerei).

Alleine in Schleswig-Holstein wurden im vergangenen Jahr 46,5% des verbrauchten Stromes aus Windkraft gewonnen, in ganz Deutschland waren es 9,9%. In Schleswig-Holstein ist geplant, ab 2020 den gesamten Strombedarf aus erneuerbaren Energien zu decken. Der größte Anteil daran soll aus Windkraftanlagen bezogen werden. Besonders an der Westküste, wo es erheblich mehr Wind gibt, als in Binnenland, sind in den letzten beiden Jahrzehnten große Windenergieparks entstanden, u.A. auch bei Husum. Aber auch fernab der Küste setzt man immer mehr auf Windkraft, die Anlagen werden dann möglichst auf einer Anhöhe plaziert, um eine möglichst optimale Energieausbeute zu erzielen. Auch werden in zunehmenden Maße sogenannte Offshore Windkraftanlagen gebaut, d.h. sie werden ausserhalb der Küstenlinie im Meer aufgestellt, im Gegensatz zu den Onshoreanlagen, die entweder direkt an der Küste, oder im Binnenland stehen. Die Aufstellung direkt im Meer ist ohne weiteres möglich, solange das Meer nicht zu tief ist. Der Vorteil liegt darin, dass auf See der Wind weitaus gleichmässiger weht, als an Land. Allerdings muss dann der elektrische Strom mittels Seekabel zur Küste transportiert werden. Des weiteren muss, um Energieverluste zu vermeiden, der Strom für die Übertragung mittels Seekabel zunächst gleichgerichtet werden, für das Netz dann aber wieder in Drehstrom umgewandelt werden, was erheblich mehr Aufwand bedeutet, als wenn der Strom direkt aus der Windkraftanlage ins Netz eingespeist werden kann. Deshalb werden meist Onshoreanlagen bevorzugt, zumal die Wartung an Land mit erheblich weniger Aufwand verbunden ist, als auf See.
Ein weiterer Vorteil von Windkraftanlagen besteht darin, dass hier dieselbe Stromart erzeugt wird, wie sie für das Stromnetz benötigt wird, nämlich 3 Phasen Drehstrom, 50Hz. Aerodynamisch geformte Flügel, meist sind es drei, werden durch den Wind in Drehung versetzt und treiben über eine Achse einen Drehstromgenerator an, der etwa eine Spannung von 650V erzeugt, die für den weiteren Transport per Fernleitung auf die dafür erforderliche Spannung hochtransformiert wird, sie reicht, je nach Leitung, in die sie eingespeist wird, von 20KV bis 400KV. Erst am Ende der Fernleitung, wird sie dann wieder stufenweise bis auf 400V Drehstrom bzw. 230V Wechselstrom am Hausanschluß heruntertransformiert.
In Anbetracht der Tatsache, dass Deutschland definitiv auf absehbare Zeit aus der kernenergie aussteigen und alle Atomkraftwerke abschalten will (soweit bekannt, als einzige Nation), wird der Ausbau der Windenergienutzung in den nächsten Jahren und Jahrzehnten noch gewaltig zunehmen. Zumal der Bau (und auch der Export) von Windkraftanlagen und deren Wartung auch noch Arbeitsplätze sichert. Hier schlägt man quasi zwei Fliegen mit eine Klappe. Und das ist doch wirklich ein guter und vernünftiger Grund, sich für den Ausbau von erneuerbaren Energien einzusetzen.
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Eine moderne Windkraftanlage auf den Ländereien landwirtschaftlichen Betriebes.

Im Vordergrund die Freileitung, in die der erzeugte Strom eingespeist wird.

Solarenergie

Bei Sonnenendergie unterscheidet man zwei Arten der Nutzung. 1. Solarthermale Anlagen. Hier wird die Infrarotstrahlung des Sonnenlichts direkt zur Erwärmung von z.B. Brauchwasser verwendet. 2. Photovoltaikanlagen. Bei diesen wird das Sonnenlicht mittels Paneelen aus Siliziumkristallen direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Die Funktionsweise beider wollen wir uns näher betrachten.

Die Module der Solarthermischen Anlagen bestehen aus langen Glasröhren, in denen sich Wärmekollektoren aus schwarz eingefärbten Metallblech befinden, durch die eine Spezialflüssigkeit geleitet wird, welche die Wärme aufnimmt und über Wärmetauscher direkt an das Wasser abgibt. Damit möglichst wenig Wärme verloren geht, befindet sich in den Glasröhren mit den eigentlichen Sonnenkollektoren ein Vakuum. Vor allem im Sommer eine gute Ergänzung zur herkömmlichen Warmwasserbereitung, die auf lange Sicht enorm viel Energiekosten sparen hilft, selbst in unseren Breiten.
Bei Photovoltaikanlagen nutzt man die Eigenschaft von Siliziumkristallen, eine elektrische Spannung zu erzeugen, wenn sie dem Licht ausgesetzt werden. Diese Technik wurde zuerst in der Raumfahrt eingesetzt, wo es gar keine andere Alternative dafür gab, wenn Satelliten und Raumstationen über Jahre oder sogar Jahrzehnte hinweg zuverlässig mit elektrischem Strom versorgt werden mußten. Sonnenlicht steht ja bekanntlich im Weltraum uneingeschränkt zur Verfügung.
Doch auch auf der Erde lohnt sich die Nutzung, selbst in unseren Breiten, ja sogar bei bedecktem Himmel. Allein die diffuse Tageshelle reicht schon zur Stromerzeugung aus, am effizieentesten ist das natürlich bei direktem Sonnenlicht. Dabei entsteht übrigens Gleichstrom, im Gegensatz zu den Stromgeneratoren der Wasser- und Windkraftwerke. Der Gleichstrom aus den Photovoltaikanlagen muß dann über Wechselrichter und Spannungswandler unserem 230V, 50Hz Wechselstromnetz angepaßt werden, bevor er ins Netz eingespeist werden kann. Mit einer eigenen Photovoltaikanlage lassen sich so zumindest einiges an Stromkosten sparen. Das wird vermehrt auch von den Kommunen in öffentlichen Gebäuden wie z.B. Schulen genutzt, um diese kostensparend mit Elektrizität zu versorgen.

Eine Photovoltaikanlage auf einem Schulgebäude

Besonders hilfreich sind Photovoltaikanlagen vor allem dort, wo ohnehin Gleichstrom benötigt wird, man denke nur an die verschiedenartigsten Solarleuchten für Camping und Garten, die es in allen möglichen Varianten in Baumärkten zu kaufen gibt. Und auch viele Geräte für Unterhaltungselektronik wie z.B. Flachbildfernseher brauchen oft 12V Gleichstrom, was normalerweise über ein Netzgerät geschieht. Man könnte mit einer 12V Photovoltaikanlage einen hochkapazitiven Akku laden und damit dann direkt den Fernseher betreiben. Mehr Infos über Solartechnik finden Sie auf folgender Seite: http://kelly-team.de/solar/index.html glausen

Erneuerbare Energien kontra Kernkraft und fossiler Brennstoffe

Nach dem Desaster im Atomkraftwerk Fukushima in Japan vor genau einem Jahr ist das Thema Erneuerbare Energien aktueller denn je. Dabei ist die Nutzung von Energien, die die Natur bereitstellt, keineswegs neu. Schin unsere Vorfahren nutzten Wasser- und Windkraft z.B zum Mahlen von Getreide, in den Niederlanden auch zum Entwässern der Marschen. Geheizt wurde mit Biomasse wie Holz, Stroh und Rinderdung. Der technische Fortschritt im 19. und 20. Jahrhundert führte dann allerdings zur vermehrten Nutzung fossiler Brennstoffe wie Erdöl, Kohle, Erdgas, weil man sich der Begrenztheit dieser Ressourcen und der schlechten Umweltverträglichkeit durch die Verbrennung nicht bewusst war. Als man das erkannte, so ab der 50er Jahre des 20. Jahrhunderts, kam man auf weitaus schlimmeres, der Atomkraft. Auch hier war man sich der Gefahr, die davon ausgeht, anfangs nicht bewusst, obwohl schon damals führende Wissenschaftler vor der Atomenergie gewarnt hatten. Hätte man damals schon auf erneuerbare Energien gesetzt, und zwar weltweit, hätte es solche Reaktorkatastrophen wie 1986 in Tschernobyl und 2011 in Fukushima wohl nie gegeben. Spätestens der letztere hat (hoffentlich) wohl allen Energiekonzernen die Augen geöffnet. Zumindest in Deutschland sollen alle Kernkraftwerke auf absehbare Zeit vom Netz gehen.

Mittlerweile wird allerdings auch die Entwicklung von erneuerbaren Energien gewaltig vorangetrieben, vor allem in Privathaushalten und auf kommunaler Ebene. Die meisten Energiekonzerne tun sich allerdings noch schwer damit, am ehesten investieren die noch in Wasser- und Windkraft, aber immerhin, auch bei denen setzt allmählich ein Umdenken ein.
Was sind eigendlich erneuerbare Energien? Genaugenommen die Gewinnung von Energien aus Naturkräften wie Wind und Sonne, oder aus Naturprodukten, die während des Wachstums Sonnenenergie in Form von Zucker und Stärke gespeichert haben, die bei der Vergärung in Kohlenwasserstoffe verwandelt  werden, bei deren Verbrennung wird die Energie wieder freigesetzt und kann in Elektrizität umgewandelt werden.
Zu den erneuerbaren Energien gehören: Sonnenenergie, Wasserkraft, Windkraft, Biogas, Erdwärme.
Diese wollen wir im einzelnen näher betrachten.