Glossar

 

Das EGRR-Glossar erläutert nahezu alle Begriffe im großen Umfeld der Energie und wird regelmäßig aktualisiert.

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100.000-Dächer-Programm

Im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) wurde im September 1990 von der Kreditanstalt für den Wiederaufbau (KfW) ein Projekt zur Förderung von Photovoltaikanlagen in Deutschland gestartet, das durch zinsreduzierte Kredite für Privatpersonen, Freiberufler und kleine bis mittlere Unternehmen das 1992 ausgelaufene 1000-Dächer-Programm wiederaufleben ließ. Bereits 2003 lief auch das 100.000-Dächer-Programm aus, da die Grenze von 300 MW installierter Leistung in neuen Photovoltaikanlagen überschritten wurde. Um die Photovoltaik weiterhin entsprechend zu unterstützen, wurde zum Jahreswechsel 2003/2004 das EEG dahingehend angepasst, dass die Einspeisung selbst erzeugten Strom in das öffentliche Netz besonders vergütet wurde.

ACER

Die Agency for the Cooperation of Energy Regulators (Agentur für die Zusammenarbeit der Energie­regulierungs­behörden), die Europäische Energieagentur, führt seit dem offiziellen Inkrafttreten des "Dritten Binnenmarktpakets" am 3. März 2011 die Arbeit der Gruppe der Regulierungsbehörden für Elektrizität und Gas (ERGEG) fort um die "Strom- und Gasmärkte in der EU weiter zu liberalisieren und die Verbraucherrechte zu stärken" (Vorgaben der EU).
Die freiwillige Zusammenarbeit der nationalen Regulierungsbehörden wird durch die ACER mit eigener Rechtspersönlichkeit, klaren Kompetenzen und der Befugnis für Einzelfallentscheidungen fortgesetzt mit dem Ziel der Vollendung des gemeinsamen EU-Binnenmarktes. Netzzugangs- und Netzentgeltregulierung auf europäischer Ebene, grenzüberschreitende Regulierungsfragen wie auch Netzkodizes und Zertifizierungsentscheidungen gehören zum Aufgabenbereich der in Ljubljana, Slowenien, angesiedelten Behörde.

Akkumulator

In einem Akkumulator (von lat. accumulator Sammler, aus accumulare anhäufen) oder Akku wird elektrische Energie auf elektrochemischer Basis gespeichert. Bereits 1854 wurde der bekannteste Typ, der Bleiakkumulator, entwickelt und um die Wende zum 20. Jahrhundert speisten diese Elektromobile. Dem Akkumulator ist eine Form der Galvanischen Zelle zugrunde, in der durch eine Redoxreaktion in getrennten Zellen Reduktion und Oxidation ein Stromkreis geschlossen wird. Hierbei wird das Bestreben von Metallen, in Lösung zu gehen und dabei Ionen zu bilden ausgenutzt, so dass durch die unterschiedliche Lösungsbereitschaft der Metalle ein Ionenfluss entsteht, aus dem dann Spannung erzeugt wird.

 

Akkumulatortyp Energiedichte
(Wh/kg)
Ladewirkungs-
grad
(Stand 2007)
Besonderheit
       
Bleiakkumulator 30 60–70 %  
Lithium-Ionen-Akkumulator auf der Basis von LiCoO2 120–210 90 % neuere Modelle schnellladefähig
Lithium-Polymer-Akkumulator 140–260 90 % praktisch beliebige Bauform möglich
Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator 80–130 90 % schnellladefähig, hochstromfähig, eigensicher
Lithium-Titanat-Akkumulator 70–90 90–95 % schnellladefähig
Lithium-Schwefel-Akkumulator 350 ? Labor-Prototyp
Natrium-Nickelchlorid-Akkumulator (Zebra-Batterie) 100–120 80–90 % 300 °C Betriebstemperatur, keine Selbstentladung, aber Heizverluste 10–20 %
Natrium-Schwefel-Akkumulator 120–220 70–85 % 300 °C Betriebstemperatur, keine Selbstentladung, aber Heizverluste 15–30 %
Nickel-Eisen-Akkumulator 40 65–70 % sehr unempfindlich gegen Über- und Tiefenentladung
Nickel-Cadmium-Akkumulator 40–60 70 % EU-weit verboten, aber mit vielen Ausnahmen. Erlaubt unter anderem im medizinischen Bereich, bei Elektrowerkzeugen und bei Elektroautos
Nickel-Metallhydrid-Akkumulator 60–110 70 %  
Nickel-Wasserstoff-Akkumulator 60 75 %  
Nickel-Zink-Akkumulator 50 65 %  
Silber-Zink-Akkumulator 65–210 83 % teuer, kurzlebig, empfindlich, sehr hohe Kapazität
Zinn-Schwefel-Lithium-Akkumulator 1100 ? Experimenteller Prototyp
      diese Tabelle: © Wikipedia

Übrigens soll es bereits im ersten Jahrhundert n.Chr. eine Art Batterie für Elektrizität gegeben haben (→ Bagdad Batterie in Geschichte der Elektrizität)).

Azimutwinkel

Horizontalwinkel – auch Azimutalwinkel genannt – sind in einer waagerechten Ebene gemessene Winkel.

In der Solartechnik bezeichnet der Azimutwinkel die Abweichung von Kollektoren oder Modulen von der exakten Südausrichtung (zumindest nördlich des Äquators), da jede Abweichung Solarertragsverluste bringt.

Im Betrieb von Windkraftanlagen umfasst der Begriff Azimut die horizontale Windrichtungsnachführung durch Stellmotoren (auch Azimutantrieb genannt).

Der Begriff Azimut ist ein Fachausdruck der Astronomie, der einen nach Himmelsrichtungen orientierten Horizontalwinkel bezeichnet, und entstammt dem Arabischen: as-sumt die Wege.

Barrel

Das Barrel (engl. Fass) ist ein Raummaß, das für Erdöl- und Brauereiprodukte verwendet wird.

 

Das bereits seit dem 15. Jahrhundert in Pechelbronn im Elsass geförderte Erdöl wurde in ausgedienten Heringstonnen transportiert. Um die Erdöltonnen von den Tonnen mit gesalzenem Hering unterscheiden zu können, wurde der Fassboden blau gestrichen.

Diese Tradition hielt sich auch noch, als in Titusville, Pennsylvania, USA, 1859 Erdöl entdeckt worden war und wirkt bis in die heutige Zeit nach in der Abkürzung "bbl", die nichts anderes bedeutet als "blue barrel".

Erdöl- und Gasindustrie

Im internationalen Gebrauch wird das US-amerikanische Barrel mit 158,987 Litern verwendet. Das imperiale Barrel wird nicht verwendet.

Erdöl

  • bbl = One Barrel of Oil = 1 Barrel Öl
    • Mbbl = One Thousand Barrels = 1000 Barrel. M steht hier für mille (lat. 1000).
    • MMbbl = Million barrels = Millionen Barrel
  • bpd oder bopd (barrels of oil per day (Barrel pro Tag), kurz b/d) wird zum Beispiel für die Menge Rohöl genommen, die eine Ölquelle oder ein Ölfeld pro Tag fördert.
    • Mbpd = One thousand barrels of oil per day = 1000 Barrel Öl pro Tag
    • MMbpd = One million barrels of oil per day = 1 Million Barrel Öl pro Tag

Gas

  • Mcf = Thousand Standard Cubic Feet = Tausend Kubikfuß (cft)
    • MMcf = Million Standard Cubic Feet = Million Kubikfuß
    • BCF = Billion Standard Cubic Feet = Milliarde Kubikfuß
    • TCF = Trillion Standard Cubic Feet = Billion Kubikfuß
  • Mcfpd = Thousand Standard Cubic Feet per day = Tausend Kubikfuß pro Tag
    • MMcfpd = Million Standard Cubic Feet per day = Million Kubikfuß pro Tag

Barrels of oil equivalent (BOE)

  • boe (BOE) (barrels of oil equivalent) wurde eingeführt, um eine Möglichkeit zu haben, Öl-, Gas- und Flüssiggasmengen in Bezug auf ihren Energiegehalt miteinander zu vergleichen. Dabei wird berücksichtigt dass die Masseeinheit Erdgas und Erdöl unterschiedlich viel Verbrennungsenergie liefert. Man rechnet: 5,5–6 Mcf Gas = 1 Barrel-Öl-Äquivalent (BOE). Vergleiche: Öleinheit.
    • boepd = Barrels of oil equivalent per day = Barrel-Öl-Äquivalent pro Tag
    • MMBOE = Million barrels of oil equivalent = Millionen Barrel-Öl-Äquivalent
    • MMBOEpd = Million barrels of oil equivalent per day = Millionen Barrel-Öl-Äquivalent pro Tag

Umrechnung

Erdöl

  • 1 bbl. ≈ 0,137 metrische Tonnen Erdöl (bei einer Dichte von ≈ 0,8617 t/m³)[6]
    • 7,3 bbl. ≈ 1 Tonne Erdöl
  • 1 bbl. Imp. = 159,113159869818 Liter
    • 1 bbl. Imp. = 35 gallons (Imp.)
    • 1 bbl. Imp. = 280 pint (Imp.)
    • 1 bbl. Imp. = 9709,68075 cubic inch
  • 1 bbl. Imp. ≈ 1,00079 bbl.
    • 24000 bbl. Imp. = 24019 bbl.

Gas

  • 1 Mcf = 1000 cft = 1000 Kubikfuß Gas = 28,316846592 Kubikmeter Gas
    1 Kubikmeter Gas ≈ 35,315 Kubikfuß Gas
  • 1 MMcf = 1000 Mcf
  • 1 BCF = 1000 MMcf
  • 1 TCF = 1000 BCF

1 Kubikfuß Gas liefert eine Energiemenge zwischen 1010 BTU und 1070 BTU, was ungefähr 1065 bis 1129 Kilojoule entspricht. Definiert ist ein Barrel of oil equivalent BOE mit:

  • 1 boe = 5800000 BTU = 6117863,2 Kilojoule

Demnach entsprechen:

  • 1 boe ≈ 5421 bis 5743 Kubikfuß Gas ≈ 153 bis 163 Kubikmeter Gas
  • 1 MMBTU = 1 Million BTU = 1054804 Kilojoule ≈ 935 bis 990 Kubikfuß Gas ≈ 26,5 bis 28 Kubikmeter Gas

Andere Flüssigkeiten

Für Bier, Wein und ähnliches gelten folgende Umrechnungsfaktoren:

  • 1 bl. (Imp.) = 163,659250151813 Liter
    • 1 bl. (Imp.) = 36 Gallonen (Imp.)
    • 1 bl. (Imp.) = 288 Pint (Imp.)
    • 1 bl. (Imp.) = 9987,1002 Kubikzoll
  • 1 bl. (U.S.) = 119,240471196 Liter
    • 1 bl. (U.S.) = 31,5 Gallonen (U.S.)
    • 1 bl. (U.S.) = 252 Pint (U.S.)
    • 1 bl. (U.S.) = 7276,5 Kubikzoll
  • 1 bl. (Imp.) ≈ 1,3725 bl. (U.S.)
    • 17.500 bl. (Imp.) = 24.019 bl. (U.S.)

Barrel als historisches Flüssigkeitsmaß in England

Weinmaß

  • Reichsmaß 1 Barrel Wein = 31 ½ Gallons = 63 Pottles = 126 Quarts = 252 Pints = 7212 ½ Pariser Kubikzoll = 143 Liter
  • altes Weinmaß 1 Barrel = 7052 ¼ Pariser Kubikzoll = 139 ¾ Liter
  • 2 Barrels = 1 Hogshead
  • 4 Barrels = 1 Pipe
  • 8 Barrels = 1 Tonne (Tun)

Biermaße

  • neueres Reichsmaß 1 Barrel (Ale oder weißes ungehopftes Bier) = 32 Gallons = 64 Pottles = 128 Quarts= 256 Pints = 7327 Pariser Kubikzoll = 145 1/5 Liter
  • altes Weißbiermaß 1 Barrel = 7164 1/5 Pariser Kubikzoll = 142 3/20 Liter
  • 1 Barrel = 1 ½ Hogshead
  • altes Reichsmaß 1 Barrel (gehopftes Bier oder Braunbier oder Porter) = 36 Gallons =72 Pottles = 144 Quarts = 288 Pints = 8242 4/5 Pariser Kubikzoll = 163 ⅓ Liters
  • altes Biermaß 1 Barrel = 8059 3/5 Pariser Kubikzoll = 159,7 Liter
  • 1 Barrel = 1 ½ Hogshead,
  • 3 Barrels = 1 Pipe (Butt)
  • 6 Barrels = 1 Tonne (Tun)

© diese Tabelle: 2014 Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Barrel)

Batterie

Eine Batterie ist grundsätzlich nichts anderes als ein nicht wieder aufladbarer Akkumulator (eine Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen oder Elemente). Da im Englischen der Begriff accumulatorseltener genutzt wird, werden auch hierzulande beide Begriffe gleichzeitig genutzt, wenn auch Batterien aus (nicht wieder aufladbaren) Primärzellen und Akkumulatoren aus Sekundärzellen bestehen.
Je nach Verwendung wird nach Gerätebatterien, Starterbatterien und Traktionsbatterien unterschieden, wobei die beiden letzten vornehmlich im Fahrzeugbereich zum Anlassen und Betreiben von Motoren Verwendung finden und immer Akkumulatoren sind.

Standardbatterien sind die Alkali-Mangan-Batterie, die Zinkchlorid-Batterie und die Zink-Kohle-Batterie, alle mit einer Nennspannung von 1,5 V pro Zelle. Gerätebatterien werden hauptsächlich in Elektrokleingeräten wie Taschenlampen, Uhren oder Spielzeug eingesetzt und werden in zwölf Größen angeboten:

IEC ANSI inoffiziell Abmessungen Nennspannung
Zink-Kohle Alkali-Mangan
R20 LR20 D Mono ca. 61 mm × 34 mm 1,5 V
R14 LR14 C Baby ca.50 mm × Ø 26 mm 1,5 V
R6 LR6 AA Mignon ca. 50 mm × Ø 14 mm 1,5 V
R03 LR03 AAA Micro ca. 44 mm × Ø 10 mm 1,5 V
R8D425 LR8D425 AAAA Mini ca. 42,5 mm × Ø 8,3 mm 1,5 V
R1 LR1 N Lady ca. 30 mm × Ø 12 mm 1,5 V
6F22 6LR61 9V 9-Volt-Block ca. 48 mm × 26 mm × 17 mm 9 V
3R12 3LR12 4.5V Flachbatterie ca. 65 mm × 61 mm × 21 mm 4,5 V
4R25 4LR25   Laternenbatterie ca. 114 mm × 66 mm × 66 mm 6 V
8LR932 1811A 23A ca. 28,5 mm × Ø 10,3 mm 12 V
2R10   Duplex ca. 74 mm × Ø 21,5 mm 3 V
15F20   15F20 (Batterie) ca. 50 mm × 25 mm × 15 mm 22,5 V
© diese Tabelle: Wikipedia

Batterien enthalten umweltschädliche und zum Teil gifitge Stoffe und müssen deshalb nach Gebrauch als Sondermüll entsorgt und dem Batterierecycling zugeführt werden.

siehe auch: Lithium-Ionen-Batterien, Natrium-Schwefel-Batterien, Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Bilanzkreis

Ein Bilanzkreis stellt ein virtuelles Energiemengenkonto dar, um die Einspeisungen und die Entnahmen zu saldieren und so für eine ausreichende Abdeckung des Bedarfs zu sorgen. Zudem wird in diesem Rahmen in Stromnetzen durch Zu- und Abführung so genannter Regelenergie für eine stets gleichbleibende Spannung gesorgt.

Im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) ist das so formuliert:

[Ein] Bilanzkreis [ist] im Elektrizitätsbereich innerhalb einer Regelzone die Zusammenfassung von Einspeise- und Entnahmestellen, die dem Zweck dient, Abweichungen zwischen Einspeisungen und Entnahmen durch ihre Durchmischung zu minimieren und die Abwicklung von Handelstransaktionen zu ermöglichen,[…]

wobei die

Regelzone im Bereich der Elektrizitätsversorgung das Netzgebiet [ist], für dessen Primärregelung, Sekundärregelung und Minutenreserve ein Betreiber von Übertragungsnetzen im Rahmen der Union für die Koordinierung des Transports elektrischer Energie (UCTE) verantwortlich ist,[…]
(Die UCTE wurde 2009 vom übergeordneten Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E, European Network of Transmission System Operators for Electricity) übernommen, deren Webseite hier zu finden ist.

Blindleistung

Blindstrom ist Strom, der nicht wirkt: ein Teil des Wechselstroms, der keine Wirkleistung überträgt.
Zum Aufbau elektromagnetischer und elektrischer Felder, beispielsweise zum Starten von Generatoren oder Stromnetzen (diese müssen zu allererst in einen bestimmten Betriebszustand gebracht, sie müssen unter Spannung gesetzt und magnetisiert werden), muss elektrische Leistung erbracht werden, die nicht dem eigentlich Ergebnis dient, also keine Wirkung erzielt. Die Blindleistung wird in var - Voltage-Ampere Reactive - gemessen und hat das Zeichen Q (reactive power). Die jeweilige Bezeichnung 'reactive' bezieht sich auf die Tatsache, dass Blindleistung an einer reinen Reaktanz (einem frequenzabhängigem (Blind-)Widerstand) sowohl induktiv (Beispiel Spule) als auch kapazitiv (Beispiel Kondensator).

Brennstab

Brennstäbe werden in Kernreaktoren zur Zufuhr des zur Kernspaltung vorgesehenen Brennstoffes verwandt. Dabei befindet sich dieser Brennstoff in gepressten Tabletten (Pellets), die aus Urandioxid (UO2) oder einem Mischoxid aus Urandioxid und Plutoniumdioxid (PuO2) bestehen.
Ein Brennstab hat ist ungefähr 4,8 Meter hoch und hat einen ungefähren Durchmesser von 11 Millimetern.

Ein Druckwasserreaktor (PWR - Pressurized Water Reactor) nutzt zwischen 121 und 193 Brennelemente, die wiederum aus zwischen 179 und 264 Brennstäben bestehen. Im Siedewasserreaktor (BWR - Boiling Water Reactor) kommen zwischen 91 und 96 Brennelemente aus je zwischen 350 und 800 Brennstäben zum Einsatz.
In einem 1.100 MW PWR kommen so um die 18 Millionen Pellets zum Einsatz.

Brennstoffzelle

Brennstoffzellen (engl. fuel cells) können, im Gegensatz zu Batterien, chemische Energie kontinuierlich in Strom umwandeln. Der 'Brennstoff', der chemische Energieträger, ist allerdings nicht wie bei der Batterie in der Brennstoffzelle eingebaut, sondern wird ständig einer der beiden Elektroden, der Anode, zugeführt. Der Kathode, der anderen Elektrode, wird ein Oxidationsmittel zugeführt und das entstehende Produkt, bei Verwendung von Wasserstoff und Sauerstoff beispielsweise Wasser, wird abgeführt.
In der Brennstoffzelle wird der Brennstoff übrigens nicht verbrannt, sondern bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen elektrochemisch oxidiert, die so genannte "kalte Verbrennung". Wird reiner Wasserstoff verwendet, entstehen bei der Energieerzeugung keinerlei Schadstoffe.

Brennstoffzellen erzeugen gleichzeitig Wärme und Strom. Die nutzbare Energie wird durch Umwandlung von Erdgas zu Kohlendioxid und Wasserstoff freigesetzt. Bei der anschließenden Reaktion von Wasserstoff mit Luftsauerstoff entstehen Wärmeenergie und Gleichstrom. Die gewonnene Wärme kann zur Beheizung von Gebäuden verwendet werden.

Sprechen Sie uns an: 02064 / 77 89 394. Wir verhelfen Ihnen auch zu einer Brennstoffzelle. (E-Mail: produkte@egrr.de)

Nieder- und Hochtemperaturbrennstoffzellen werden nach verwendetem Elektrolyten und Brennstoff unterschieden:

  Elektrolyt Temperatur  Wirkungsgrad  Brennstoff    Anwendungen       Leistung
PEM-
Brennstoffzelle



Polymermebran




0-80°




60% (H2),
40% (CH4)



Wasserstoff
(Methanol)
(Methan)


Stromversorgung
PKW/Bus
Hausversorgung
Blockheiz-
kraftwerke
bis 250kW



Festoxid
Brennstoffzelle
(SOFC)

Zr(Y)O2



800-1000 °C



50-65%



Wasserstoff
Methan
Kohlegas
Hausversorgung
Kleinkraftwerke


10-25 kW



Alkalische
Brennstoffzelle
(AFC)
Kalilauge (KOH)


60-90 °C


60 %


reinster
Wasserstoff

Raumfahrt
U-Boote

20 kW


Schmelzkarbonat-
Brennstoffzelle (MCFC)
Alkalikarbonat-
schmelzen

650 °C


48-60 %


Wasserstoff
Methan
Kohlegas
Blockheiz-
kraftwerke
Kleinkraftwerke
2,2 MW


Direct-Methanol
Brennstoffzelle (DMFC)
Polymermembran


60-130 °C


40%


Methanol


   
Phosphorsaure
Brennstoffzelle
(PAFC)
konz. H3PO4

130-220 °C


40%


Wasserstoff
(Methan)

Blockheiz-
kraftwerke
Kleinkraftwerke
11 MW



Diese Tabelle: 2000-2014 © dieBrennstoffzelle.de

Brennwert

Der Brennwert (Hu, engl. upper heating value) beschreibt die Wärmeenergiemenge eines Brennstoffes bei Ausnutzung der Energie der entstehenden Verbrennungsgase (Abgase), der Kondensation des Wasserdampfs im Abgas. Moderne Brennwerttechnik kondensiert diesen Wasserdampf über sogenannte Wärmeübertrager und nutzt so die Energie der bei herkömmlicher Technik im Kamin verlorengehenden heißen Abgase.

Stoff Heizwert in MJ/kg Brennwert inMJ/kg
Steinkohle 30 30
lufttrockenes Holz 15 19
Holzpellets 18 20
Benzin 43,6 47
Erdgas 38 42
Propan 46,3 50,3
Wasserstoff 120 143
BTU

Die British Thermal Unit (britische Wärmeeinheit) ist ein Maß, das vielfach für den Erdgasverbrauch genutzt wird. Dabei entspricht 1 BTU 252 cal (Kalorien) und die hauptächlich genutzte Einheit mmBTU (million British Thermal Units - hier steht mm für tausend tausend) also 26,4 cm3 (Kubikmetern) Gas.

Bundesnetzagentur

Die Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen — BNetzA — ist die oberste deutsche Regulierungsbehörde und dient der Aufrechterhaltung und Förderung des Wettbewerbs in sogenannten Netzmärkten.

Im Strom- und Gasversorgunsnetz ist ihre wesentliche Aufgabe dabei die Kontrolle und Genehmigung der Netznutzungsentgelte und die Schaffung eines diskriminierungsfreien Zugangs zu Stromversorgungs- und Gasnetzen.

Die Behörde hat ihren Sitz in Bonn und diese Website: Bundesnetzagentur.de

CHAdeMO

CHAdeMO ist die Bezeichnung für eine elektrische Schnittstelle eines Batteriemanagementsystems für Elektromobile. Das CHAdeMO-Protokoll wird hauptsächlich von Ladesteckern des japanischen Herstellers TEPCO (engl. Tokyo Electric Power Company, inc. - jap. Tōkyō Denryoku kabushiki-gaisha (Elektrische Energie Tokio Aktiengesellschaft)) unter anderem im Nissan Leaf und im Mitsubishi i-MiEV verwandt.

Am 2. Juli 2014 meldet die CHAdeMO Association 3.816 Ladestecker im Einsatz (Japan 1.978, Europa 1.181, USA 633, andere 23).

CHAdeMO ist ein Akronym von CHArge de MOve, abgeleitet von „Charge for moving“. Plausibler ist die Ableitung vom japanischen Satz O cha demo ikaga desuka – was in etwa bedeutet „Wie wärs mit einer Tasse Tee?“. So soll der Name darauf hinweisen, dass ein leer gefahrenes Elektroauto innerhalb von 15–30 Minuten auf 80 % der Batterie-Kapazität aufgeladen werden kann – nach einer Tasse Tee kann man also die Reise fortsetzen.

CO2

Kohlenstoffdioxid oder Kohlendioxid (CO2) ist ein farbloses, unbrennbares, saures und geruchloses Gas und als natürlicher Bestandteil der Luft ein wichtiges Treibhausgas und als solches mitbestimmend für das Klima. Generell halten Treibhausgase die durchschnittliche Temperatur auf der Erdoberfläche bei +15 °C, ohne sie betrüge diese Temperatur im Mittel lediglich -18 °C. Der zu beobachtende Treibhauseffekt verstärkt allerdings die durch die Treibhausgase verursachte Wärmerückstrahlung, wobei CO2 als zweitwirksamstes Treibhausgas gilt.


date: 2008-06-02 21:45 (UTC)_quelle: Carbon_cycle-cute_diagram.svg: *derivative work: FischX

Diagramm des Kohlenstoffkreislaufes. Die schwarzen Zahlen zeigen, wie viele Milliarden Tonnen
Kohlenstoff (Gt C) in den verschiedenen Reservoiren vorhanden sind. Die blauen Zahlen zeigen an,
wie viel Kohlenstoff zwischen den einzelnen Speichern pro Jahr ausgetauscht wird.

 

Kohlendioxidvergiftungen äußern sich in einem beschleunigten Puls und ansteigendem Blutdruck, gefolgt von Kon­zen­tra­tions­stö­rungen und Kopfschmerzen und anschließender Ohnmacht. Alle Symptome einer Kohlen­dioxid­vergiftung: Getrübte Sicht, Vermindertes Hörvermögen, Kurzatmigkeit, Muskelzittern, Schläfrigkeit, leichte Narkose, Schwindel, Verwirrung, Kopfschmerz, Ohnmacht, Schwitzen sowie gesteigerte Herzfrequenz und erhöhter Blutdruck.

Dember-Effekt

Trifft Licht auf einen Halbleiter werden die darin enthaltenen Elektronen nach oben ("zum Licht") gehoben. Dadurch entstehen im unteren Teil 'Löcher', was wiederum einen Stromfluss erzeugt. Mit diesem Effekt, den der deutsche Physiker Harry Dember (1882 - 1943) entdeckte, wurden die physikalischen Grundlagen der Photovoltaik erklärt.

DHÜ

Die Drehstrom-Hochspannungs-Übertragung (DHÜ; englisch high voltage alternating current, HVAC) ist das wichtigste Verfahren der Übertragung elektrischer Energie. Im Regelfall wird im Stromnetz für die Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie Drehstrom der Frequenz 50 Hz, in manchen Ländern auch 60 Hz, verwendet.

Einspeisevergütung

Die Einspeisevergütung ist ein Mindestpreissystem, eine staatlich festegelegte Vergütung von Strom zur Förderung (in Anwendung des EEG) der Erneuerbaren Energien.

Der Vergütungssatz sank dabei von 28,74 ct/kWh in 2012 auf 24,43 Ct/kWh, wohingegen die Kilowattstunde Onshore-Windstrom mit deutlich weniger als 10 Cent vergütet wird.

Elektrische Energie

Elektrische Energie ist mittels Elektrizität übertragene Energie (bei dieser Übertragung spricht man auch von elektrischer Arbeit). Die Maßeinheit für die elektrische Energie ist die Wattsekunde (Ws) oder das Joule (J), wobei 1 Ws = 1 J und 1 kWh = 3.600.000 Ws.

Elektroauto

Der Beginn der automobilen Entwicklung war geprägt von Elektroautos, die damals noch Elektromobile (heutzutage wird dieser Ausdruck nur für "kleine, mehrspurige, offene elektrisch angetriebene Leichtfahrzeuge, die nur den Fahrzeugführer befördern und meist von Gehbehinderten benutzt werden" angewandt) hießen.

1835 baute Thomas Davenport (1802 - 1851) den ersten elektrischen Zug, der mit dem von ihm entwickelten Elektromotor, für den Davenport das weltweit erste Patent für einen Elektromotor erhielt.
1839 soll Robert Anderson eine Elektrokarre in Schottland gebaut haben.
1860 erfand Gaston Planté (1834 - 1889) den Bleiplattenakkumulator, der der Elektromobilität neue Wege eröffnete und heute noch in der Autobatterie Anwendung findet.
1889 stellte Thomas Alva Edison (1847 - 1931) sein Elektrofahrzeug "Electric-Runaround" vor.
1899 fuhr als erster Mensch der Belgier Camille Jenatzy (1868 - 1913) über 100 km/h schnell. Mit seinem Elektroauto "La Jamais Contente" (die niemals Zufriedene) erzielte er am 29. April eine Geschwindigkeit von 105,88 km/h
1900 wird auf der Pariser Weltausstellung das Lohner-Porsche genannte Elektromobil von Ferdinand Porsche und Ludwig Lohner vorgestellt; mit seinen Radnabenmotoren an den Vorderrädern erreichte es eine Spitzengeschwindigkeit von 58 km/h und eine Betriebsdauer von bis zu drei Stunden, entsprechend 50 km Fahrtstrecke und gilt als das erste praxistaugliche batteriebetriebene Elektroauto.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts fuhren auf amerikanischen Straßen über 15.000 Elektroautos, doch spätestens mit dem Aufkommen elektrischer Anlasser Anfang der 1910er Jahre konnten die mit Verbrennungsmotoren betriebenen Fahrzeuge gerade aufgrund der höheren Reichweite die Elektroautos ins Abseits drängen.
1976 verabschiedete der amerikanische Kongress den "Electric Vehicle Research, Development and Demonstration Act" als Folge der Ölkrise 1973 mit der Abischtserklärung, die Vereingten Staaten durch eine Förderung der Elektromobilität gerade im urbanen Bereich von Ölimporten unabhängiger zu machen.
1987 erließ der Staat Kalifornien den Clean Air Act und 1990 den Clean Air Act and Zero Emision Mandate, in Folge derer die Entwicklung elektrisch betriebener Autos einen erheblichen Aufschwung erfuhr.

Die Vorteile der Elektroautos sind offensichtlich, vor allem im Hinblick auf die emissionslose Fortbewegung - bei der Fahrt wird kein CO2 freigesetzt (→ well to wheel). Hinzu kommen die erheblich bessere Leistungs- und Drehmomentcharakteristik des Elektromotors und die Wartungsfreundlichkeit und höhere Laufruhe. Der Antrieb eines Elektroautos kommt mit deutlich weniger Komponenten aus als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor.

Der Hauptnachteil besteht in den geringeren Reichweiten aufgrund der Problematik der Speicherung elektrischer Energie (→ Batterie). Dabei muss bedacht werden, dass statistisch gesehen sämtliche Autos an über 90 % der Tage weniger als 50 km zurücklegen - also gerade der Hauptanteil des Verkehrs könnte mit Elektroautos bewältigt werden!

Nahezu jeder Automobilhersteller führt nunmehr ein Elektroauto in seiner Fahrzeugpalette, besonders erwähnenswert ist hierbei der US-amerikanische Hersteller Tesla, dessen Fahrzeuge Reichweiten von bis zu 500 km aufweisen können.

Am 15. April 2014 brachte das Europäische Parlament die EU-Richtlinie zum Auf­bau der Infra­struk­tur für alter­na­tive Kraft­stoffe auf den Weg, um den Aufbau von alternativen Tankstellen in ganz Europa mit gemeinsamen Standards für die Gestaltung und Nutzung, einschließlich einer einheitlichen Steckernorm zum Aufladen von Elektrofahrzeuge, zu gewährleisten.
Am 8. Juli 2014 fanden sich in der Datenbank der Website goingelectric.de 5.151 Stromtankstellen, davon 3.074 alleine in Deutschland.

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Elektrolyt

Ein Elektrolyt (von gr. elektron, Bernstein und lytikós, auflösbar) ist eine chemische Verbindung, die in festem, flüssigem oder gasförmigen Zustand ionenleitend sind, also frei bewegliche Ionen aufweisen, die unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes gerichtet werden können. Im Falle einer Batterie sorgt der Elektrolyt dafür, dass die bei der Reaktion der beiden beteiligten Stoffe frei werdenden Ionen in eine bestimmte Richtung fließen und somit als Strom abgegriffen werden können. Man spricht hierbei von ionenleitenden Systemen, deren elektrische Leitfähigkeit durch Dissoziation, durch 'Auflösung', z. B. beim Schmelzen oder Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel, zustande kommt.

Elektrolyte sind in Natur und Technik von großer Bedeutung und u.a. Voraussetzung für denStofftransport von Mineralien und Pflanzen, die Aufrechterhaltung der Säure-Base-Gleichgewichte in Pflanzen und Tieren, den Transport von Pflanzennährstoffen im Boden und für Prozesse der Elektrolyse.

Energiespeicher

Energiespeicher dienen der Speicherung elektrischer Energie zur späteren Nutzung. Da elektrische Energie nur schwer speicherbar ist (nur in Kondensatoren und supraleitenden Spulen), wird sie in der Regel in eine andere Energieart umgewandelt und bei Bedarf zurückgewandelt, wobei jede Wandlung Verluste erzeugt.

 

Verfahrenmax. Leistung
in MW
Lebens-
dauer
in Zyklen
Wirkungs-
grad
in %
Selbstent-
ladung
in %/h
Investition
in €/kWh
Speicher-
kapazität
Energiedichte
in Wh/kg
Typ. Zeit der
Entladung bei
üblicher Baugröße
Normaler Kondensator 0,01 100 Mio. 95 0,01   0,03 0,01 s
Superkondensator 0,1 0,5 Mio. 90 0,2 10.000 5 100 s
supraleitende Spule 7 1 Mio 90 ? 30–2000 0,03 0,01 s
Schwungrad
(Stahl, alte Bauart) 3.000 min−1
15 1 Mio 90 3–20 5000 6 100 s
Schwungrad
(aufgewickelter CFK) 80.000 min−1
50 1 Mio 95 0,1–10 1200 50 100 s
Batterie-Speicherkraftwerk
(mit Akkumulatoren)
27 <1000 80 0,01 100 30–120 4 h
LiFePO4 Akkumulator
(typische Traktionsbatterie)
? >10000
90% Entladetiefe
90 0,01 120 90 10 h
Pumpspeicherkraftwerk >3000 >1000 80 0 71 0,1–3,3 8 h
Druckluftspeicherkraftwerk 290 ? 42–54 ? Pilotanlagen 9 2 h
Wasserstoff 0,2 30.000 h
(Brennstoff-
zelle)
34–62 0,1 Versuchs-
anlagen
33.300 0,5 h
Methansynthese   ? 30–54 < 0,00001 Versuchs-
anlagen
14.000 Wochen
Hochtemperatur-Wärmespeicher     40–50 0,01 Versuchs-
anlagen
100–200  
          diese Tabelle: © Wikipedia
Erdgas

Erdgas ist als fossiler Energieträger ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und aus Überresten prähistorischer Tiere und Pflanzen entstanden. Erdgas kann bis zu fast 99 % aus Methan bestehen und setzt deshalb bei der Verbrennung im Vergleich zur Kohle weniger CO2 frei.

Heutige im Haushalt genutzte Öfen oder Thermen besitzen Abschaltautomatiken, die bei einem Erlöschen der Flamme sofort die Erdgaszufuhr abstellen. Wenn in Öfen oder Kaminen die Abgase nicht abziehen können, kann es zu einer Kohlenmonoxidvergiftung kommen. Hierbei geht das Kohlenmonoxid im Körper Verbindungen mit eisenhaltigen Enzymen ein und verursacht somit ein Ersticken.

Erneuerbare Energien

Unter dem Begriff Erneuerbare Energien werden all die Energieträger zusammengefasst, die entweder unbegrenzt (im Rahmen des menschlichen Zeithorizontes, also z.B. die Sonne) zur Verfügung stehen oder sich aber verhältnismäßig schnell erneuern im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen, deren Vorkommen begrenzt sind. Zu ihnen zählen solare Strahlung, Windenergie, Wasserkraft, Erdwärme und nachwachsende Rohstoffe.

Solarenergie 
  Photovoltaik
  Solarthermie
  Solarchemie
  Thermikkraftwerk
Bioenergie 
  Holz
  Pflanzenöl
  Biodiesel
  Ethanol (Bio- und Cellulose-)
  Biogas
  Biomasseverflüssigung (BfL)
  Biowasserstoff
Wasserkraft 
  Staudämme und -mauern
  Laufwasserkraftwerk
  Wellenkraftwerk
  Strömungskraftwerk
  Meereswärme
  Osmosekraftwerk
Windenergie 
  Windkraftanlage
  Aufwindkraftwerk
  Fallwindkraftwerk
  Windmühle

Das EEG 2017 definiert das so:

§ 3, 21. „erneuerbare Energien"

a) Wasserkraft einschließlich der Wellen-, Gezeiten-, Salzgradienten- und Strömungsenergie,

b) Windenergie,

c) solare Strahlungsenergie,

d) Geothermie,

e) Energie aus Biomasse einschließlich Biogas, Biomethan, Deponiegas und Klärgas sowie aus dem biologisch abbaubaren Anteil von Abfällen aus Haushalten und Industrie,

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Das deutsche Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (Kurztitel Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG) regelt die bevorzugte Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Quellen ins Stromnetz und garantiert deren Erzeugern feste Einspeisevergütungen. Während sich das EEG in Bezug auf den Ausbau der Erneuerbaren Energien als „ausgesprochen erfolgreich“ erwies, werden dessen ökonomische und ökologische Effizienz sowie Teilaspekte wie Ausnahmeregelungen für die Industrie kontrovers diskutiert.
Es trat im April 2000 in Kraft und folgte auf das Stromeinspeisegesetz, das ab 1991 erstmals die systematische Förderung von regenerativ erzeugtem Strom festlegte. Seit seinem Bestehen wurde das EEG mehrfach revidiert, um es an die aktuellen Entwicklungen anzupassen.
Ein weiterer wichtiger Grundsatz des Gesetzes ist der Einspeisevorrang des Stroms aus Erneuerbaren Energien. Die Betreiber haben Anspruch auf unverzüglichen und vorrangigen Anschluss ihrer Anlage an das Stromnetz. Darüber hinaus besteht auch Anspruch auf unverzügliche und vorrangige Abnahme des zur Einspeisung angebotenen regenerativen Stroms sowie dessen Übertragung und Verteilung. Zu diesem Zweck ist der Netzbetreiber auch zur Ausweitung der Netzkapazität verpflichtet. Droht eine Überlastung der Netze, greifen die Regeln zum Einspeisemanagement, wonach einzelne Anlagen gegen Entschädigung abgeregelt werden können.

Flüssiggas

Flüssiggas besteht aus Butan (C4H10) und Propan (C3H8). Es sind dies farb- und geruchlose Gase (relativ kurzkettige Kohlenwasserstoffe) mit unterschiedlichen Kohlenstoff- und Wasserstoffanteilen, die bei Raumtemperatur und relativ niedrigem Druck (in der Regel 8 bar) flüssig werden - sie haben in diesem Zustand nur 1/260 ihres Volumens im Gaszustand.
Verwendet wird Flüssiggas für gasbefeuertes Grills/Friteusen, Camping-Geräten wie Herd, Grill, Kühlschrank, Gaslampen oder in Tankbehältern mit mehreren Kubikmetern Volumen zur Versorgung einer Hausheizung oder der Warmwasserbereitung. Ein solcher Tank mit einer Größe von etwa 2.700 Litern kostet ungefähr 1.600 Euro.

Auch für den Betrieb von Kraftfahrzeugen wird Flüssiggas verwandt, es wird dann Autogas genannt (engl. LPG - Liquefied Petroleum Gas; franz. GPL - Gaz de Pétrole Liquéfié).

Flüssiggas hat eine andere Zusammensetzung als Erdgas (hauptsächlicher Bestandteil: Methan), das als Flüssigerdgas (engl. LNG - Liquefied Natural Gas) und als verdichtetes Erdgas (engl. CNG - Compressed Natural Gas) transportiert wird.

Fossile Energie

Unter dem Begriff Fossile (von lat. fossilis (aus)gegraben)) Energie wird der Strom zusammengefasst, der durch Verbrennung von Braunkohle, Steinkohle, Torf, Erdgas und Erdöl gewonnen wird. Diese in geologischer Vorzeit entstandenen Abbauprodukte von toten Tieren und Pflanzen bedienten 2005 81 % des weltweiten Energiebedarfs. Da sie auf organischen Kohlenstoff-Verbindungen basieren, gelten sie als wichtige Mitverursacher der globalen Erwärmung. Da in weiten Teilen der Welt forstschrittliche Filtertechnik wenig bis gar nicht eingesetzt wird, werden bei der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen auch Unmengen Stickstoffoxide, Ruß und Stäube freigesetzt.

Wenn man außer Acht lässt, dass sich der weltweite Primärenergiebedarf zwischen 2008 und 2035 voraussichtlich um 36 % erhöhen wird, rechnet man mit Welt-Energiereserven an Erdöl von 43 Jahren, an Erdgas von 66 Jahren und an Kohle von 170 Jahren.

Fracking

Beim Fracking (von engl. to fracture - aufbrechen, aufreißen) wird eine Gemisch aus Wasser (ca. 94,5%), Sand (ca. 5%) und unterschiedlichen, zum Teil giftigen, Chemikalien (ca. 0,5%) unter hohem Druck (typischerweise mehrere hundert Bar) in tiefe Gesteinsschichten gepresst um die in diesen Gesteinsschichten festsitzenden Gase zu fördern. Durch das Hineinpressen wird das Gestein aufgebrochen, der Sand und die Chemikalien halten diese Risse dann so weit offen, dass das Gas hindurchströmen kann.
Zu den gängigsten Chemikalien zählen Kaliumchlorid, Isopropanol, Zitronensäure, Boratsalze, Dimethylformamid (Amid der Ameisensäure) und Glutardialdehyd. Diese Zusätze werden benötigt, um die Anlagen vor Korrosion zu schützen und Bakterien abzutöten, und sie dienen als Schmier- und Verflüssigungsmittel. Die Zusammensetzung variiert sehr stark und ist abhängig von der Beschaffenheit der einzelnen Lagerstätte.
Die etwa 50.000 Quellen in den USA beötigen jährliche bis zu 530 Milliarden Liter Wasser.

Welche Zukunft die umstrittene Technologie in Deutschland hat, darüber haben die Bundesministerien für Wirtschaft (BMWI) und Umwelt (BMUB) jetzt zumindest teilweise Klarheit geschaffen. Am 4.7.2014 haben die beiden Ministerien in einem Schreiben an die Mitglieder der SPD-Fraktion im Bundestag Eckpunkte für ein Frackinggesetz vorgestellt.

Fracking

In seine Kolumne in der International Herald Tribune vom 6. November 2013 schreibt Paul Krugman (Ökonom, Nobelpreisträger) zum Begriff Fracking:

"Speaking of propaganda: Before I get to solar, let’s talk briefly about hydraulic fracturing, a k a fracking.

Fracking — injecting high-pressure fluid into rocks deep underground, inducing the release of fossil fuels — is an impressive technology. But it’s also a technology that imposes large costs on the public. We know that it produces toxic (and radioactive) wastewater that contaminates drinking water; there is reason to suspect, despite industry denials, that it also contaminates groundwater; and the heavy trucking required for fracking inflicts major damage on roads."

Galvanische Zelle

Eine galvanische Zelle (nach Luigi Galvani, 1737 - 1798) wandelt chemische in elektrische Energie um. Sie besteht aus einem Elektrolyten und zwei verschiedenen Elektroden, wobei ein Reaktionspartner Elektronen auf den anderen überträgt, eine Elektronenabgabe (Oxidation) ergibt eine Elektronenaufnahme (Reduktion). Diese in getrennten Halbzellen ablaufenden Prozesse werden mit einem Elektronenleiter und einem Ionenleiter verbunden und somit ein Stromkreis geschlossen.

Prinzip einer galvanischen Zelle

© Wikipedia, Henry Mühlpfordt

Galvanische Zellen werden in drei Gruppen aufgeteilt:

Primärzellen (→ Batterie) - Nach Zusammenfügen ist die Zelle aufgeladen und kann einmalig entladen werden.

Sekundärzelle (→ Akkumulator) - Nach einer Entladung kann diese durch eine gegenüber der Entladung gegenläufige Stromrichtung wieder aufgeladen werden.

Tertiärzelle (→ Brennstoffzelle) - Der Energieträger wird nicht in der Zelle gespeichert, sondern von außen konitnuierlich zugeführt.

Gasnetzentgeltverordnung

Die Gasnetzentgeltverordnung (GasNEV) regelt die Ermittlung der Netznutzungsentgelte, also die Transportkosten für das Gas durch die Leitungen der Netzbetreiber.
Für die Ermittlung der Netzentgelte sind nach der Strom- und Gasnetzentgeltverordnung die Netzkosten zusammenzustellen. Dazu gehören neben Eigen- und Fremdkapitalkosten kalkulatorische Abschreibungen, die auf Basis einer Umrechnung der historischen Anschaffungs- und Herstellungskosten auf Tagesneuwerte zum jeweiligen Stichtag berechnet werden.
Die Netzentgelte werden von den Netznutzern erhoben, wobei der bundesdeutsche Schnitt 2014 nach aktuellem Stand bei 1,52 ct/kWh liegt.

Im Rahmen einer Aktualisierung der GasNEV, die im September 2010 in Kraft trat, wurden einige Neuregelungen zur Förderung der Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz vorgenommen. Diese betreffen die Einspeiseentgelte (§19) und die Entgelte für vermiedene Netzkosten (§20a).

Den vollständigen Gesetzestext finden Sie hier:
Verordnung über die Entgelte für den Zugang zu Gasversorgungsnetzen (Gasnetzentgeltverordnung - GasNEV)

Gasnetzzugangsverordnung

Die Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV) ist eine Durchführungsverordnung zum Energiewirtschaftsgesetz zur Liberalisierung des Gasmarktes in Deutschland. Darin wird die Öffnung des Gasmarktes in Deutschland geregelt. Von besonderem Interesse für den Endverbraucher ist die Regelung der Vorgehensweise bei Lieferantenwechsel im § 37, die im Rahmen der Liberalisierung des Energiemarktes dem Endverbraucher die Möglichkeit zum einfachen Wechsel seines Energielieferanten bietet.

Den vollständigen Gesetzestext finden Sie hier:
Verordnung über den Zugang zu Gasversorgungsnetzen (Gasnetzzugangsverordnung - GasNZV)

Generator

Der Generator (lat. generare, hervorholen, erzeugen) ist ein Stromerzeuger, der z.B. in allen Kraftwerken zur Um­wand­lung von mechanischer oder kinetischer Energie (Bewegungsenergie) in elektrische verwandt wird. Wie sein Gegen­stück, der Elektro­motor, basiert der Generator auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, wie sie 1831 von Michael Faraday endeckt wurde (s.a. Geschichte der Elektrizität).

Die Funktion des Generators beruht darauf, dass die Ladungen in einem Leiter, der in einem Magnetfeld bewegt wird, durch den Einfluss des Magnetfeldes in Bewegung versetzt werden und so eine elektrische Spannung zwischen den Enden des Leiters erzeugt wird.

Kleine Generatoren mit Dauermagnet waren im 19. Jahrhundert als 'Kurbelinduktor' zum Beispiel zum Zünden von Sprengladungen oder zum Telefonieren (durch Kurbeln am heimischen Telefon wurde ein Wechselstrom erzeugt, der in der Vermittlungsstelle eine Klappe herunter fallen ließ). Werner von Siemens' Entdeckung, dass ein Elektromagnet im Generator keiner zusätzlichen Stromquelle bedarf, da der immer vorhandene Restmagnetismus in der Spule den notwendigen Strom erzeugt, um den Elektromagneten zu betreiben (dynamoelektrischen Prinzip), führte sodann zur Entwicklung immer leistungsfähigerer Dynamos (gr. dýnamis, Kraft), sich selbst erregender Generatoren.

Generatoren werden vielseitig eingesetzt, vom Fahrrad-"Dynamo" (dieser enthält einen Dauermagneten) bis zum zur Zeit (April 2014) weltgrößten Generator im finnischen Kernkraftwerk Olkiluoto mit einer Leistung von fast 2 Megawatt (Scheinleistung 1.992 MVA).

Geschichte der Elektrizität

Aus dem ersten Jahrhundert vor Christi stammt die Bagdad-Batterie (auch Batterie der Parther oder Batterie von Khu-jut Rabuah (in der Nähe von Bagdad) genannt), parthische Tongefäße von 14 cm Höhe, in denen sich ein am unteren Ende verschlossener Kupferzylinder mit einem Durchmesser von 26 mm befand. In diesem stak ein Eisenstab, durch Bitumenmasse oder Pech festgehalten und keinen Kontakt mit dem Zylinder habend. Die Tongefäße wurden von ihrem Entdecker, Wilhelm König als galvanisches Element bzw. als Batterie interpretiert, die entweder der elektrochmischen Metallveredelung oder aber der Reizstrom-Stimulation gedient haben mochten.

Bereits um 550 v.Chr. entdeckte Thales von Milet (624 - 547 v.Chr.) die Reibungselektrizität, als er [anchor:bernstein] Bernstein (griech. Elektron) mit Tüchern einrieb und dieser daraufhin leichte Gegenstände anzog.

Im 16. Jahrhundert untersuchte William Gilbert (1544 - 1603) die Eigenschaften von magnetischen Erzen und unterschied als Erster in seiner Vis Electrica (elektrische Kraft ≈ Elektrizität) zwischen Magnetismus und statischer Elektrizität.

Auch Otto von Guericke (1602 - 1686, er begründete mit den Magdeburger Halbkugeln die Vakuumtechnik) beschäftigte sich mit statischer Elektrizität und baute die erste Elektrisiermaschine (1672), bei der eine sich um eine Eisenachse drehende Schwefelkugel durch Reibung mit der Hand elektrisch aufgeladen wurde und mit dieser Schwefelkugel eine zweite aufladen konnte. So beobachtete er die Leitung von elektrisscher Ladung (Influenz), die Leuchtwirkung (Elektroluminiszenz) und die Tatsache, dass zwei gleich geladene Körper sich gegenseitig abstoßen.

1733 stellte Charles du Fay (1698 - 1739) zwei entgegengesetzte Formen der elektrischen Ladung fest, die er Glaselektrizität (franz. électricité vitreuse) und Harzelektrizität (franz. électricité résineuse) nannte, die Basis für die Bezeichnung der positiven und negativen elektrischen Ladung.

Unabhängig voneinander entwickelten Ewald Georg von Kleist (1700 - 1748) 1744 in Cummin in Pommern und Pieter van Musschenbroek (1692 - 1761) 1745 in Leiden in den Niederlanden den ersten Kondensator (elektrisches Bauelement mit der Fähigkeit, elektrische Ladung und damit zusammenhängende Energie zu speichern). Dieser, Leidener Flasche, Kleistsche Flasche oder Kondensationsflasche genannte Kondensator war ein Glasgefäß, dessen Innen- und Außenseite mit Metall ausgekleidet waren.

Um 1752 stellte Benjamin Franklin (1706 - 1790) das Prinzip der Ladungserhaltung fest, nach dem in jedem geschlossenen System die Summe der vorhandenen elektrischen Ladungen konstant bleibt. Er widerlegte damit ältere Theorien, wie die von Jean-Antoine Nollet vertreten Zweiflüssigkeitstheorie, wonach zwei Fluide (Flüssigkeiten), das Effluvium und das Affluvium (≈ das Hinein- und das Hinausfließende), elektrisierte Körper umgeben. Zudem ersetzte er den damals geläufigen Ausdruck Körper, die in einen elektrischen Zustand versetzt worden sind durch den Begriff Ladung.

Die Begeisterung des 18. Jahrhunderts für Elektrisiermaschinen führte den italienischen Medizin- und Anatomieprofessor Luigi Galvani (1737-1798) 1780 zur Entdeckung des nach ihm benannten Galvanismus, der Erforschung von Muskelkontraktionen durch elektrischen Strom, durch die Beobachtung von zuckenden Froschschenkeln, die durch statische Elektrizität zu Kontraktionen gereizt wurden. Darauf aufbauend entwickelte Alessandro Volta (1745 - 1827) den Vorläufer heutiger Batterien, 1800 die Voltasäule, indem er 1.800 Zink- und Kupferplättchen übereinander schichtete und sie mit salzwassergetränkten Lappen untereinander trennte. Beim sich durch Oxidation auflösenden Zink wurden Elektronen frei und beim Kupfer durch Reduktion fehlten diese, so dass ein Strom floss.

1831 entdeckte Michael Faraday (1791 - 1867) das Prinzip der elektromagnetischen Induktion; hierbei wird ein elektrisches Feld durch eine Änderung der magnetischen Flussdichte oder Induktion erzeugt. Er erkannte, dass in einer Drahtspule um einen Eisenkern durch Annäherung und Entfernung eines Magneten Strom fließt und legte somit den Grundstock für Generatoren und Elektromotoren.

1866 entwickelte Werner von Siemens (1816 - 1892) in Anwendung des von ihm wissenschaftlich begründeten dynamoelektrischen Prinzips (der für den Start eines Elektromagneten nötige Strom kann aus dem Restmagnetismus des Magneten durch Selbstinduktion gewonnen werden) den ersten elektrischen Generator, was die Möglichkeit schuf, elektrische Energie in großem Maße zu produzieren. Somit wurden Elektromotoren vielseitig verwendbar und von Siemens' Firma Siemens & Halske stach hierbei durch die erste elektrische Lokomotive und die erste elektrische Straßenbeleuchtung (Berlin) 1879, den ersten elektrischen Aufzug (Mannheim) 1880, die erste elektrische Straßenbahn (Lichterfelde, Berlin) 1881, den ersten elektrischen Oberleitungsbus 1892 hervor.

Als Erfindungsdatum der elektrischen Glühbirne gilt der 21. Oktober 1879, an dem Thomas Alva Edison eine Glühlampe mit Kohlefaden vorführte.

1882 entwickelte Nicola Tesla (1856 - 1943) das Prinzip des rotierenden magnetischen Feldes, des Drehfeldes, eines Magnetfeldes, das sich fortlaufend um eine Rotationsachse dreht und somit Drehstrommotoren und selbstständig anlaufende Wechselstrommotoren antreibt. Vier Jahre später (1886) wurde das erste Wechselspannungsstromnetz in Massachusetts von George Westinghoouse installiert. 1891 beendete dann die Drehstromübertragung Lauffen-Frankfurt die Debatten, mit welcher Technik, Gleich- oder Wechselstrom, Energie übertragen werden soll. Bereits im Januar 1892 nahm die Stadt Heilbronn mit Hilfe dieser Lauffener Anlagen als erste Stadt der Welt die Stromfernversorgung auf.

Den Verlauf der Geschichte im 20. Jahrhundert wird ein zusätzlicher Artikel darstellen.

Gesetze, die Energie betreffend
Gigawatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Heizwert

Der Heizwert (Hi, engl. lower heating value) beschreibt die Wärmeenergiemenge eines Brennstoffes an ohne Ausnutzung der Energie der entstehenden Verbrennungsgase (Abgase). Umgangssprachlich sind auch die Begriffe "Energiegehalt" oder "Energiewert" gebräuchlich.

Stoff Heizwert in MJ/kg Brennwert inMJ/kg
Steinkohle 30 30
lufttrockenes Holz 15 19
Holzpellets 18 20
Benzin 43,6 47
Erdgas 38 42
Propan 46,3 50,3
Wasserstoff 120 143
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ, engl. High-Voltage Direct Current Transmission - HVDC)) nutzt die Vorteile des Gleichstroms zur Übertragung großer Strommengen über weite Strecken.

In Kraftwerken wird elektrische Energie in der Regel als Dreiphasen-Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz erzeugt und als solcher mit einer Spannung von bis zu 380.000 Volt (360 kV) in Überlandleitungen zu den Verbrauchern transportiert. Diese Wechselstromnetze sind aber nur bei Reichweiten von wenigen 100 km rentabel, da sonst die Leistungsverluste zu hoch würden* - jetzt erreichen gut zehn Prozent der erzeugten elektrischen Energie den Verbraucher nicht.

Diese Verluste kommen bei einer Gleichstromübertragung nicht in diesem Maße vor. In der Praxis muss man bei einer HGÜ-Leitung von 1000 Kilometer Länge nur drei bis vier Prozent Verlust in Kauf nehmen. Zwar müssen an den jeweiligen Übergabestellen bislang noch sehr teuere Umrichterstationen errichtet werden zur Umwandlung in Dreh- bzw. Gleichstrom, doch gleichen die geringeren Verluste gerade auf weiten Übertragungsstrecken diese wieder aus. Auch lassen sich nur mit HGÜ technisch inkompatible Stromnetze miteinander verbinden. Siemens hat auf der 1.400 km langen HGÜ-Verbindung der beiden südchinesischen Provinzen Yunnan und Guangdong bereits Spannungen von bis zu 800.000 Volt (800 kV) erreicht.
Der Übertragungsverlust verursachende kapazitive Effekt* ist gerade im Bereich der Erd- und Seekabel besonders relevant, da die Isolierschichten der Kabel größere Kondensatoreffekte aufweisen und so noch höhere Verluste verursachen. Hochspannungs-Gleichstromkabel können Spannungen bis zu 1 MegaVolt und Leistungen von mehreren 1.000 Megawatt übertragen und eignen sich somit besonders für die Anbindung von Offshore-Windparks.
Gerade im Zusammenhang mit DESERTEC, dem Vorhaben, in sonnenreichen Wüsten Strom zu erzeugen und damit Mitteleuropa zu versorgen, spielt die HGÜ eine ausschlaggebende Rolle.

 

* Bei der Übertragung als Wechselstrom wirken kapazitive und induktive Widerstände und der Skin-Effekt: Der 50-malige Wechsel der Stromrichtung in der Sekunde hat einen ähnlichen Effekt wie bei einem Kondensator, es wird unerwünschte Kapazität aufgebaut, die durch zusätzliche Ladeströme (so genannte Blindströme) ausgeglichen werden muss - kapazitiver Effekt. Beim induktiven Effekt müssen die ständig wechselnden Magtnetfelder, die der Strom in jeder Sekunde aufbaut, ausgeglichen werden und beim Skin-Effekt die Tatsache, dass durch den schnellen Richtungswechsel die Elektronen fast nur noch auf der Oberfläche der Stromleitung bewegt werden.

Infrarotheizung

Die Infrarotheizung wird den Strahlungs- oder Wärmewellenheizungen zugeordnet. Im Gegensatz zur Konvektionsheizung (von lat. convectum mitgetragen) wird dabei nicht die Luft erwärmt, sondern mit abgestrahlter Wärmeenergie Wärme erzeugt. So werden Personen, Gegenstände und Wände im Raum erwärmt und nicht wie bei der herkömmlichen Heizung erst die Decke erwärmt und dann von oben nach unten allmählich der Raum. Durch diese 'direkte' Erwärmung lassen sich erheblich Heizkosten einsparen.

Der Preis für Infrarotheizungen, die an die Wand montiert werden, starten bei 100 Euro bis 150 Euro für Kleingeräte bis 200 Watt. allgemein rechnet man je Quadratmeter Raumgröße rund 60 Watt Heizleistung mit einer Infrarot Heizung.

Für besondere Gestaltungswünsche kann die Oberfläche farblich und stofflich frei gewählt werden. Infrarotheizungen gibt es in Form von Marmorplatten, Bildern, Spiegeln oder auch in Raufaser Optik sowie mit persönlichen Motiven.

Soll die Infrarotheizung direkt in die Wand eingebaut werden, liegen die Geräte je nach Hersteller in einem vergleichbaren Preissegment. Eine 400 Watt Infrarot Heizung startet bei rund 350 Euro, für den Einbau entstehen zusätzliche Kosten.

Sprechen Sie uns an: 02064 / 77 89 394. Wir verhelfen Ihnen auch zu einer Infrarot-Heizung. (E-Mail: produkte@egrr.de)


Description: Electromagnetic Wave Spectrum._Colorimetrically more correct version of Image: Electromagnetic spectrum.svg, based on Image: Spectrum-sRGB-low.svg_Date: 15 Feb 2005 / 13 Jan 2008 / 17 Mar 2008_Source: Horst Frank, Jailbird and Phrood_Author: Horst Frank / Phrood / Anony_Permission: GFDL_Derivative works of this file: spektrum-elektromagnetischer-wellen.jpg"

Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) (engl: Coefficient of Performance - COP) ist eine Kennziffer zur Bewertung eine Wärmepumpenheizungssystems und gibt das Verhältnis zwischen der übers Jahr erzeugten Wärme und der für diese Erzeugung verbrauchten elektrischen Energie. Die JAZ hilft eher bei der Bewertung der Wärmepumpe als deren Leistungszahl, da sie auch den Energieaufwand für Nebenantriebe wie Grundwasserpumpen, Luft-Ventilatoren etc. enthalten kann.

Die JAZ liegt in Deutschland in der Größenordnung von 3 bis 4,5. (Eine JAZ von 4,0 drückt beispielsweise aus, dass eine Wärmepumpe das Vierfache der eingesetzten Energie in Form von Wärme bereitstellt.)

Ein Rechenbeispiel soll den praktischen Nutzen der JZ verdeutlichen. Das für eine Wärmepumpe mit einer JZ von 4 eingekaufte Gas kostet je kWh 6 Cent. Daraus folgt, dass die kWh Strom nicht teuerer als 24 Cent brutto sein darf um wirtschaftlich zu sein.

Kilowatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Kilowatt Peak

Bei der Beschreibung der Größe einer Photovoltaik-Anlage wird häufig von Kilowatt peak (kWp) gesprochen. Damit wird die Spitzenleistung der Anlage beschrieben, die diese unter Standardbedingungen erzielen kann.

Watt Peak (engl. peak „Spitze“) ist eine im Bereich Photovoltaik gebräuchliche, nicht normgerechte Bezeichnung für die elektrische Leistung (Einheit: Watt) von Solarzellen. Gebräuchlich sind auch Vielfache wie Kilowatt peak und Megawatt peak mit den Abkürzungen Wp, kWp oder MWp.

Diese Leistung wird unter den Standardbedingungen

  • Zellentemperatur = 25 °C
  • Bestrahlungsstärke = 1.000 W/m2
  • Sonnenlichtspektrum gemäß Luftmasse = 1,5

ermittelt.

Das Photovoltaikbuero gibt eine einfache Antwort auf die Frage, wieviel Strom kann ich auf einer Fläche von einem Quadratmeter erzeugen:

Mit CdTd z.B. 100 kWh/m², mit polykristallinen Modulen z.B. 128kWh/m², mit monokristallinen Modulen z.B. 138 kWh/m² und mit Hochleistungsmodulen z.B. 171 kWh/m².

Kilowattstunde

1 kWh = 1 Kilowatt · 1 Stunde
Eine Kilowattstunde entspricht also 1.000 Wattstunden.
Eine Wattstunde (1 Wh) entspricht der Energie, die bei einer Leistung von einem Watt in einer Stunde aufgenommen oder abgegeben wird.
Beispiele: Eine Solaranlage mit einer Leistung von einem Kilowatt wandelt eine Stunde lang Sonnenlicht in elektrische Energie um, sie produziert 1 kWh.
Ein Computer mit einer Leistung von 200 Watt kann somit fünf Stunden betrieben werden, um eine Kilowattstunde zu verbrauchen.

Zum Vergleich ist die folgende Faustregel für den Energiegehalt von Primärenergieträgern erwähnenswert:

10 kWh ≈ 1 m³ Erdgas ≈ 1 l Öl ≈ 1 l Benzin ≈ 1 kg Kohle ≈ 2 kg Holz ≈ 10 h direktes Sonnenlicht auf 1 m² auf der Erde

wobei je nach Wirkungsgrad von Kraftwerk und Stromleitung nur ca. 40 % beim Verbraucher ankommen.

Konzessionsabgabe

Eine Konzession (von lat. concessio = Zugeständnis) ist laut Duden eine befristete behördliche Genehmigung, ein Zugeständnis. Städte und Gemeinden als Grundstückseigentümer bekommen von Energieversorgungsunternehmen Entgelte für das Recht, öffentliche Wege zur Verlegung und zum Betrieb von Leitungen zu nutzen, die "der unmittelbaren Versorgung von Letztverbrauchern im Gemeindegebiet mit Strom, Gas und Wasser dienen".

Für den Strom sind diese Konzessionsabgaben gemäß Konzessionsabgabenverordnung (§ 2 KAV Bemessung und zulässige Höhe der Konzessionsabgaben) gedeckelt:

  • für Tarifkunden in Gemeinden
    • bis 25.000 Einwohner 1,32 ct/kWh
    • bis 100.000 Einwohner 1,59 ct/kWh
    • bis 500.000 Einwohner 1,99 ct/kWh
    • über 500.000 Einwohner 2,39 ct/kWh
  • für Strom im Schwachlasttarif 0,61 ct/kWh
  • für Sondervertragskunden 0,11 ct/kWh

Der zuständige Netzbetreiber erhebt die Konzessionsabgaben zusammen mit den Netznutzungsentgelten und führt sie an die betreffende Gemeinde ab.

Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet die gleichzeitige Erzeugung von thermischer und elektrischer Energie in einem Prozess, bei dem der verwendete Brennstoff annähernd optimal ausgenutzt wird. KWK-Anlagen setzen je nach Technologie zwischen 70% bis 90% der Brennstoffenergie in elektrischen Strom und nutzbare Wärme um. Diese ist im Gegensatz zu den herkömmlichen Kraftwerken (Atom, Kohle, etc.) mit einer Energieeffizienz von 30% - 50% um einiges höher. KWK-Anlagen können mit vielerlei Brennstoffen betrieben werden, etwa 90 % der KWK-Anlagen werden jedoch mit Erdgas oder Biogas betrieben. Die Verfügbarkeit der KWK-Anlagen ist je nach Technologie und Einsatz gut bis sehr gut und liegt bei über 90%. Durch den hohen Gesamtwirkungsgrad wird zur Erzeugung von Strom und Wärme im Gegensatz zu den konventionellen Kraftwerken der Brennstoffeinsatz deutlich verringert.

Infografik: Das KWK-Prinzip Das KWK-Prinzip wird in Form eines Input-Output-Schemas dargestellt: Der Input ist irgendein Brennstoff: fossile Energie (Heizöl, Erdgas, Kohle) oder nachwachsende Rohstoffe (Holz u.Stroh, Pflanzenöl, Bioethanol, Biogas) oder Siedlungsabfälle. Der Brennstoff treibt das KWK-Aggregat an, bei dem 4 Varianten vorkommen: Motor/Generator, Gasturbine/Generator, Dampfturbine/Generator, Brennstoffzelle. Als Output erzeugt das KWK-Aggregat Strom und Wärme.
Infografik "Das KWK-Prinzip" - © 2014 Heinz Ziegeldorf, Agenda 21 Treffpunkt

Durch den hohen Gesamtwirkungsgrad können die Energiekosten je nach Standort sehr stark reduziert werden. Zwar erhöht sich der Brennstoffverbrauch durch die KWK-Anlage am Standort, da die KWK Anlage ständig laufen muss, er sinkt aber bezogen auf die ganze Erzeugungskette und damit auch die CO2 Emissionen. Als Faustregel gilt: die KWK-Anlage sollte etwa 5.000 Betriebsstunden pro Jahr oder ca. 14–16 Betriebsstunden pro Tag laufen, um wirtschaftlich zu sein. Das hängt insbesondere von den Bedingungen vor Ort und den Energiebezugskosten ab. Kürzere Amortisationszeiten, z.B. 2 - 3 Jahre, können immer dann erreicht werden, wenn ein ganzjähriger Wärmebedarf vorliegt.

Einsatzgebiete der KWK:

Schwimmbäder → Dauerhafter Bedarf an Wärme z.B. für Warmwasser

Krankenhäuser → 24 Stunden Betrieb, permanenter Bedarf an Wärme durch hohe Raumtemperaturen und Warmwasser

Altenheime  → dauerhafter Bedarf an Warmwasser und hohen Raumtemperaturen

Hotels → hoher Komfortanspruch, häufig mit Schwimmbädern oder Saunen mit langen Betriebszeiten

Industriebetriebe → immer dort, wo viel Wärme benötigt wird.

Konzepte der Auslegung:

Wärmegeführt:

Der Wärmeenergie der KWK-Anlage ist in jedem Augenblick der Wärmelast gleich (ohne die Kapazität des KWK-Systems zu übersteigen). Wenn die Menge des generierten Stroms höher ist als der Bedarf, wird der überschüssige Strom ins Netz eingespeist. Erzeugt die KWK-Anlage weniger Strom als benötigt, wird der Rest des benötigten Stroms dazugekauft.

Stromgeführt:

Die erzeugte Strom ist in jedem Augenblick des Strombedarfs gleich (ohne die Kapazität des KWK-Systems zu übersteigen). Wenn der KWK-Wärmebedarf niedriger als der Wärmebedarf ist, ergänzt ein Spitzenkessel den Bedarf. Wenn mehr Wärme erzeugt wird, als gebraucht wird, gibt es mehrere Möglichkeiten die Wärme zu verwenden, z.B. kann die Wärme genutzt werden, um Kälte herzustellen, oder diese Wärme wird mit Hilfe eines Kühlturms einfach weggekühlt.

Technologien

Motor

Die wohl verbreiteste Art ein BHKW zu betreiben ist der Verbrennungsmotor. Etwa 90 % der Motoren werden als Erdgas oder Biogasmotoren betrieben. Der typische Gesamtwirkungsgrad von Gasmotoren liegt bei 80-90 %, mit einem elektrischen Wirkungsgrad von 30%-40% und einem thermischen Wirkungsgrad von 42% - 55%. Der Rest sind Verluste von 10%-20%.

Die wohl verbreitetste Art ein BHKW zu betreiben ist der Verbrennungsmotor. Etwa 90 % der Motoren werden als Erdgas oder Biogasmotoren betrieben. Der Typische Gesamtwirkungsgrad von Gasmotoren liegt bei 80-90 %, mit einem el. Wirkungsgrad von 30%-40% und einem thermischen Wirkungsgrad von 42% - 55%. Der Rest sind Verluste von 10%-20%.

Weitere Informationen finden Sie in der Broschüre des Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.V. (B.KWK): Kraft-Wärme-Kopplung, Chance für Wirtschaft und Umwelt.

Kraftwerk

In einem Kraftwerk, früher nannte man es Elektrizitätswerk, wird mechanische (kinetische) Energie in elektrische umgewandelt. In der Mehrzahl wird dafür Wasserdampf erzeugt, der die Turbinen eines Generators antreibt und diese Bewegungen werden dann nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion in Strom umgewandelt. Dabei ist in den meisten Fällen der Wirkungsgrad nicht befriedigend, die Menge des erzeugten Stroms steht im ungünstigen Verhältnis zur Menge der eingebrachten Primärenergie. Ein Kernkraftwerk hat einen Wirkungsgrad von ca. 35 %, bei einem Kohlekraftwerk liegt der Wirkungsgrad zwischen 25 und 38 %. Bei einem Wirkungsgrad von 25 % gehen 3/4 der Energie der Kohle während der Stromerzeugung verloren.

Kraftwerke werden nach der Natur der eingespeisten Primärenergie unterteilt. Mit kinetischer Energie werden Wasser- und Windkraftwerke betrieben. Die Erzeugung aus thermischer Energie unterteilt sich in Sonnen­strah­lungs­energie (<Sonnenwärmekraftwerke), geothermische Energie (Geothermiekraftwerke), chemische Energie (Kohle, Erdgas, Erdöl, Biomasse, Müll) und Kernenergie.
Photovoltaikanlagen werden ab einer gewissen Größe auch als Kraftwerke bezeichnet, obwohl sie keine beweglichen Teile und keine Wasserdampferzeugung brauchen.

Kreditanstalt für den Wiederaufbau (KfW)

Die KfW ist die größte nationale Förderbank der Welt mit einer Bilanzsumme (2012) von 516,6 Mrd. EUR (IFRS).

Die Kreditanstalt für den Wiederaufbau wurde am 16. Dezember 1948 auf der Grundlage des KfW-Gesetzes vom 5. November 1948 gegründet und konnte als Startkapital auf Gelder aus dem Europäischen Wiederaufbauprogramm (European Recovery Programme, ERP, auch Marshallplan genannt) zugreifen.

Die KfW gehört zu 80 % der Bundesrepublik Deutschland und zu 20 % den Bundesländern, wobei die Bundesregierung gemäß § 1 a des KfW-Gesetzes für alle Verbindlichkeiten und Kredite der KfW haftet. Die KfW-Bankengruppe KfWFörderbank, KfW-Mittelstandsbank und KfW-Entwicklungsbank) deckt ihren Finanzierungsbedarf zu 90 % auf den Kapitalmärkten ein und dies vorrangig in von der Bundesregierung garnatierten Anleihen.

Die KfW bietet Finanzierungprogramme für den Mittelstand und Existenzgründer, die kommunale Infrastruktur, die Aus- und Weiterbildung sowie für das Bauen, Wohnen und Energiesparen. Im Erneuerbare Energien Programm stehen zinsgünstige Darlehen für Photovoltaikanlagen und ähnliches bereit. Mehr dazu auf den Seiten der KfW:
https://www.kfw.de/inlandsfoerderung/Unternehmen/Energie-Umwelt/Erneuerbare-Energien/

Ladestecker

Ladestecker werden Stecker genannt, die die Aufladung der Akkumulatoren (Batterien) mobiler Geräte ermöglichen.

Zur Aufladung von Elektroautos kommen zur Zeit (Juli 2014) acht verschiedene Typen zum Einsatz: . Typ 2, Schuko, CEE Blau, CEE Rot, Tesla Supercharger, CHAdeMO, Combined Charging, Typ 1.

CHAdeMO-Ladestecker
http://2.bp.blogspot.com/-wzfvn_1XwVk/Uvz1_eFUcdI/AAAAAAAAH4U/-UoOJUKeglU/s1600/Screenshot+2014-02-13+at+8.42.08+AM.png
Typ1-Ladestecker
http://4.bp.blogspot.com/-IDmQ_DvixKU/Uvz1uNNMgaI/AAAAAAAAH4M/CpOjjkrjCqw/s1600/Screenshot+2014-02-13+at+8.40.48+AM.png
Typ2-Ladestecker
http://4.bp.blogspot.com/-IDmQ_DvixKU/Uvz1uNNMgaI/AAAAAAAAH4M/CpOjjkrjCqw/s1600/Screenshot+2014-02-13+at+8.40.48+AM.png

CHAdeMO

Typ1-Ladestecker

Typ2-Ladestecker

Am 15. April 2014 brachte das Europäische Parlament die EU-Richtlinie zum Auf­bau der Infra­struk­tur für alter­na­tive Kraft­stoffe auf den Weg, um den Aufbau von alternativen Tankstellen in ganz Europa mit gemeinsamen Standards für die Gestaltung und Nutzung, einschließlich einer einheitlichen Steckernorm zum Aufladen von Elektrofahrzeuge, zu gewährleisten. Diese Norm entspricht dem mit dem deutschen Hersteller Menneken entwickelten Typ2.

Leistung

Die Leistung als physikalische Größe bezeichnet die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne.

In der Elektrizität ist die Leistung gleich Spannung mal Stromstärke.

Zum Beispiel durchfließen ein Fön mit 1.610 Watt (Leistung) bei einer Spannung von 230 Volt (Spannung) (haushaltsübliche Steckdose) 7 Ampere (Stromstärke).

Im Bereich des Stromnetzbetriebs finden noch die Begriffe gesicherte und installierte Leistung Anwendung.
Die gesicherte Leistung entspricht dem Anteil an der Strommenge, die im deutschen Stromnetz gesamt verfügbar ist (installierte Leistung), der mit einer 99%-igen Sicherheit immer, also unabhängig von die Produktion beeinflussenden Faktoren wie Windanteil, Sonnenmenge, zur Verfügung steht.

Leistungszahl (LZ)

Im Gegensatz zur Jahresarbeitszahl bewertet die Leistungszahl ausschließlich die Qualität des Wärmepumpenprozesses und wird unter Laborbedingungen ermittelt. Für mechanische Kälteanlagen werden der englische Fachbegriff Energy Efficiency Ratio (EER) und für mechanische Wärmepumpen Coefficient of Performance (COP) verwendet.

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien eignen sich besonders als Kurzzeitspeicher über Minuten oder Stunden. Da sie eine sehr hohe Energiedichte haben, benötigen sie wenig Platz und können leicht sowohl in Häuser als auch in Verteilnetze integriert werden. Auch für den Ausgleich großer kurzfristiger Schwankungen durch Regelenergie sind sie ideal geeignet.


Es gibt vielfältige Anbieter und sehr viele unterschiedliche Lithium-Technologien, so dass sich Batterien mit sehr unterschiedlichen Anforderungen an Langlebigkeit, Sicherheit, Energiedichte und Leistungsfähigkeit bauen lassen. Für tragbare Anwendungen wie Handys oder Laptops sind Lithium-Batterien längst verfügbar. Im Mobilitätsbereich steht die Technologie kurz vor der Massenindustrialisierung. Die hierfür entwickelten Produktionskapazitäten lassen sich auch sehr gut für die Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien für stationäre Anwendungen nutzen.

zitiert nach; Younicos: Glossar, 2013, Younicos AG

Megawatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Merit-Order

Die Merit-Order (Reihenfolge der Leistung/Verdienste) gibt die durch die Grenzkosten der Stromerzeugung (ent­sprechend ihrer Wirtschaftlichkeit) bestimmte Einsatzreihenfolge der Kraftwerke an.

Gemäß EEG haben alle erneuerbare Energien Einspeisevorrang vor den konventionellen Energieerzeugern. Erst wenn die gesamte erzeugte (erneuerbare) Energie eingespeist ist, wird die Nachfrage des Marktes nach Strom von den Energieerzeugern bereitgestellt, die die höchste Wirtschaftlichkeit aufweisen. In diesem Fall sind es die Braunkohlekraftwerke, die nicht mehr abgeschrieben werden müssen. Wenn die Braunkohlekraftwerke wiederum ihre gesamte Energie eingespeist haben, wird dem Energieerzeuger, der dann am wirtschaftlichsten produziert, die Einspeisung gewährt. Dies wird solange vollzogen, bis der Markt Strom gesättigt ist. Das bedeutet, dass wesentlich umweltfreundlichere Kraftwerke, die aufgrund der Technologie aber noch wesentlich teurer Energie erzeugen, Einspeisenachrang haben und max. 300-600 Std. p.a. Strom produzieren. Was wiederum aber nicht annährend zur Deckung der Kosten ausreicht.

Milliwatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Natrium-Schwefel-Batterien

Natrium-Schwefel-Batterien haben eine sehr hohe Speicherkapazität. Damit eignen sich diese Hochtemperatur­batterien besonders für den Ausgleich täglicher Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie. Seit der Gründung von Younicos kooperieren wir eng mit der japanischen Firma NGK, die Natrium-Schwefel-Batterien mit besonders hoher Energiedichte und hoher Zyklenfestigkeit produziert. Weltweit ist das die einzige industriell gefertigte Großbatterie, die bereits über 13 Jahre im täglichen Einsatz erfolgreich erprobt wurde.
Die Technologie ließe sich bei entsprechender Nachfrage sehr schnell weiter industrialisieren. Die benötigten Rohstoffe sind nicht nur ungiftig, sondern auch weltweit problemlos verfügbar.

zitiert nach; Younicos: Glossar, 2013, Younicos AG

Netzbetreiber

Unterhalt, Wartung, Betreuung und Ausbau der Strom- und Gasnetze liegen bei den Übertragungsnetzbetreibern bzw. Fernleitungsnetzbetreibern und den Verteilnetzbetreibern.Regelzonen mit Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland

Die Höchstspannungsnetze obliegen den Übertagungs­netz­be­trei­bern (ÜNB - engl. Transmission System Operator, kurz TSO) Amprion, TransnetBW, Tennet TSO und 50Hertz Transmission.
Diese Dienstleistungsunternehmen betreiben die Infrastruktur der überregionalen Stromnetze zur elektrischen Energieübertragung, sorgen für bedarfsgerechte Instandhaltung und Dimensionierung und gewähren Stromhändlern/-lieferanten diskriminierungsfrei Zugang zu diesen Netzen. Darüber hinaus haben sie die Aufgabe, bei Bedarf Regelleistung. Die Übertragungs- bzw. Transportnetze sind über Umspannwerke an die engmaschigeren und niederspannigeren Netze der Verteilnetzbetreiber (VNB) angeschlossen, die in der Regel die Versorgung der Endkunden gewährleisten.

In Deutschland gibt es etwa 900 Verteilnetzbetreiber (engl. Distribution System Operator, kurz DSO), die ihre Netze ebenfalls diskriminierungsfrei allen Lieferanten gegen Nutzungsentgelt zur Verfügung stellen müssen. Ein VNB, der typischerweise zu einem lokalen bzw. kommunalen Energieversorgungsunternehmen (EVU) wie ein Stadtwerk gehört, unterhält im Allgemeinen Stromnetze im Nieder- und Mittelspannungsbereich.

Diese Grafik: © Wikipedia, Francis McLloyd

Bundentzagentur - Monitoringbericht

Quelle: Bundesnetzagentur, Bundeskartellamt: Monitoringbericht 2013

Netzfrequenz

Die Netzfrequenz gibt an, mit welcher Schwingungshäufigkeit die Polarität im übertragenen Wechselstrom wechselt. Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, der in regelmäßiger Wiederholung seine Richtung (Polung) ändert. Die Schwingungshäufigkeit, die Anzahl sich wiederholender Vorgänge pro Sekunde wird mit der Einheit Hertz (Hz) angegeben, wobei 1 Hz einer Schwingung pro Sekunde entspricht (1 Hz = 1/s).
Die Netzfrequenz wird in Hz angegeben und beträgt in Europa, im so genannten Verbundnetz, 50 Hz.
Die Deutsche Bahn betreibt ihre Schienenfahrzeuge über ihr eigenes Netz mit einer Frequenz von 16,7 Hz.

In den Kraftwerken erzeugen die Generatoren Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz, indem sie mit 50 Umdrehungen in der Sekunde rotieren. Somit durchläuft der erzeugte Wechselstrom 50 Mal in der Sekunde eine volle Phase durchläuft.

Beim Betrieb eines Stromnetzes ist auf größtmögliche Konstanz der Netzfrequenz zu achten, damit auf Seiten der Endverbraucher keine Schäden an Maschinen und dergl. entstehen. Um unvorhergesehene Schwankungen* zwischen Einspeisung von Strom ins Netz und Entnahme des Stroms aus dem Netz auszugleichen wird mithilfe der Regelenergie die Leistung und die Frequenz im Stromnetz stabil und konstant gehalten.

* Bei einem Überangebot von elektrischer Leistung erhöht sich die Netzfrequenz, bei einem Unterangebot verringert sie sich.

Weltkarte der Netzspannungen und Netzfrequenzen

Netznutzungsentgelt

Netznutzungsentgelte oder Netzentgelte werden von den Betreibern von Strom- oder Gasleitungen (Netzbetreiber) für die Nutzung dieser Leitungen erhoben. Sie werden direkt zwischen Netzbetreiber und Energieversorger, der sie dann dem Endverbraucher in Rechnung stellt, ausgeglichen. Im weitesten Sinne kann man sie als Transportkosten bezeichnen.

Die Netzbetreiber müssen sich bei der Festsetzung der Netzentgelte an Erlösobergrenzen halten, die ihnen von der Bundesnetzagentur vorgegeben werden.
Die Berechnung der dem zu Grunde liegenden Kostenrechnung ist in der Stromnetzentgeltverordnung (StromNEV), bzw Gasnetzentgeltverordnung (GasNEV) geregelt. In den Netzkosten sind zudem enthalten: gesetzliche Vorgaben, Konzessionsabgaben, Betriebssteuern, vorgelagerte Netzebenen, bestimmte Investitionen, Mehrkosten für den Betrieb von Erdkabeln, betriebliche und tarifliche Vereinbarungen zu Lohnzusatz- und Versorgungsleistungen, Betriebs­rats­tätigkeit (im Falle der gesetzlichen Kosten­erstattungs­pflicht durch den Netzbetreiber), Verfahrens­regelungen für den grenz­über­schreitenden Stromhandel sowie für den Zugang zu den Erdgasfernleitungsnetzen.

Preisneiveau Netzentgelte Strom Januar 2013 - Studie: Abschätzung der Entwicklung der Netznutzungsentgelte in Deutschland, TU Dresden, April 2014
Preisneiveau Netzentgelte Strom Januar 2013 - Studie: Abschätzung der Entwicklung der Netznutzungsentgelte in Deutschland, TU Dresden, April 2014
© 2014 Daniel Iglhaut, Tobias Frevel - Energieforen Leipzig GmbH

Lesen Sie dazu auch:

Zusammensetzung des Strompreises

Gesetze, die Energie betreffend (PDF, 50kb)

Offshore-Umlage

Seit dem 1. Januar 2013 bezahlt der Endverbraucher mit seinem Strompreis auch die Offshore-Haftungsumlage in Höhe von 0,25 Cent pro verbrauchter Kilowattstunde Strom. Diese ist laut der Bundesnetzagentur eine Entschädigung bei Störung, Verzögerung oder Wartung der Netzanbindung von Offshore-Anlagen. Der Betreiber einer Windkraftanlage im Küstenvorfeld der Meere hat bei Störungen der Einspeisung des von seiner Anlage erzeugten Stroms (also bei Nichtabnahme seines Stroms) Anspruch auf Entschädigung durch den anbindungsverpflichteten Netzbetreiber.

Grundlage hierfür ist der § 16 EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz): Netzbetreiber müssen Anlagenbetreiberinnen und Anlagenbetreibern Strom aus Anlagen, die ausschließlich erneuerbare Energien oder Grubengas einsetzen, mindestens nach Maßgabe der §§ 18 bis 33 vergüten, wobei der § 31 dem Offshore-Anlagenbetreiber fixe Abnahmekosten für den erzeugten Strom garantiert. Im § 17 f ENWG (Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (Energiewirtschaftsgesetz - EnWG)) wird sodann festgelegt, dass die Netzbetreiber diese Vergütung auf den Endverbraucher abwälzen dürfen.

Ölsand

Die Athabasca-Ölsande rund um Fort McMurray in Kanada bestehen aus durchschnittlich 83 % Sand, 10 % Bitumen, 4 % Wasser und 3 % Ton. Generell setzen sich Öl- oder Teersande aus Quarzen, Wasser und Erdöl in unterschiedlicher Viskosität, sei es als noch relativ flüssiges Schweröl oder als sehr zähem oder festem Naturbitumen (Naturasphalt, Bitumen, Erdpech oder Bergteer), zusammen. Dieses Bitumen wird vor Ort (in situ) aus dem umgebenden Sand gelöst und so gefördert. Durch intensiven Einsatz von Lösemittelverfahren (VAPEX - vapor extraction process - Dampf­extrak­tions­ver­fahren, wobei der Dampf nicht aus Wasser erzeugt wird) werden seit über 50 Jahren giftige polyzyklische aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) freigesetzt.

Petawatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage, PVA) ist eine Solarstromanlage, die mittels Solarzellen die Energie der einstrahlenden Sonne in elektrische Energie umwandelt. Dabei werden in diesen, aus einem zweischichtigen Halbleiterstoff, meistens Silizium, bestehenden Zellen durch den Photoeffekt (→ Dember-Effekt) positive und negative Ladungsträger (Bindungs- und Valenzelektronen) freigesetzt und dadurch positive und negative Ladungsträger gebildet.

 

Eine PV-Anlage kann grundsätzlich überall errichtet werden, am, im oder auf einem Gebäude oder auf Freiflächen. Generell sollte jedoch auf eine nach Süden gerichtete Ausrichtung in einem Winkel von 30 Grad geachtet werden um eine bestmöglichen Ertrag zu erzielen. Zudem sind Schrägdächer und Freiflächen besonders für die Anbringung einer PV-Anlage geeignet, da sie die höchsten Energieerträge erzielen, leicht nachzurüsten und praktisch selbstreinigen sind.

Bereits 1982 wurde in den USA das erste Photovoltaikkraftwerk mit Netzkopplung errichtet. Gerade im Zusammenhang mit virtuellen Kraftwerken sind solche von Interesse.

Power to Heat

Unter Power-to-Heat (kurz PtH oder P2H, deutsch etwa: „Elektrische Energie zu Wärme“) versteht man die Erzeugung von Wärme unter dem Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien (EE).

Steht während Zeiten hoher Einspeisung fluktuierender Erzeuger wie Windenergie oder Photovoltaik einer hohen Erzeugung nur eine geringe Stromnachfrage gegenüber, soll mittels der Power-to-Heat-Anlagen aus elektrischem Strom Wärme gewonnen werden. Dadurch sollen Abregelungen von regenerativen Erzeugern vermieden bzw. reduziert werden. Die auf diese Weise gewonnene Wärme kann zum Beispiel für Heizungsanlagen und Warmwasserbereitung verwendet werden und ersetzt dort wiederum fossile Energieträger wie Erdgas und Erdöl. Die Wärme kann auf direktem Weg mittels Widerstands-Heißwasserkessel und/oder in Elektroden-Heißwasserkesseln erzeugt werden. Diese Anwendung findet ihren Einsatz z.B. in Fernwärmenetzen für die Versorgung von Heizungsanlagen und Warmwasserbereitung oder zur Speisung von Fernwärmespeichern. Ebenfalls möglich ist ein Einsatz von Wärmepumpen, die gegenüber der direkten Wärmeerzeugung aus Strom eine höhere Effizienz aufweisen.

Energiewirtschaftlich sinnvoll ist der Einsatz von Power-to-Heat-Anlagen nur während Zeiten sehr hoher Einspeisung aus regenerativen Quellen, da elektrischer Strom gegenüber Wärmeenergie eine qualitativ deutlich höherwertige Energieform darstellt und deshalb üblicherweise einen weitaus höheren Wert hat. Finanziell lohnt sich die Umwandlung in Wärme deshalb nur bei sehr niedrigen Börsenstrompreisen. Darüber hinaus ist die Wärmeproduktion aus Strom aus ökologischen Gründen immer dann kontraproduktiv, wenn zugleich noch fossile Kraftwerke größere Mengen Strom liefern, da die Verstromung in einem Kraftwerk (mit anschließender Wärmegewinnung aus der elektrischen Energie) einen viel geringeren Wirkungsgrad aufweist als die direkte Wärmeerzeugung mittels fossiler Energieträger. Wird hingegen aus (nahezu emissionsfreiem) Wind- oder Solarstrom Wärme gewonnen und damit im Gegenzug die Verbrennung fossiler Energieträger vermieden, ergibt sich eine Emissionsminderung.

Daneben kann der verstärkte Einsatz von Power-to-Heat günstig negative Regelleistung bereitstellen und "die systembedingte Nutzung von Grundlastkraftwerken im Must-Run-Betrieb auflösen".

Power-to-Heat-Anlagen können sowohl in Verbindung mit einem Stromerzeuger als auch allein durch Netzstrom betrieben werden. Das heißt, Sie brauchen nicht notgedrungen ein eigenes Kraftwerk oder eine andere Anlage zur Stromgewinnung.

Entscheidend für eine Teilnahme am Regelleistungsmarkt ist, dass Sie in der Lage sind, Wärme zur sinnvollen Nutzung abzunehmen und flexibel auf Leistungsspitzen im Stromnetz zu reagieren. Der Einbau einer Power-to-Heat-Anlage ermöglicht Ihnen diese Flexibilität.

Allein dass Sie in der Lage sind, bei Netzschwankungen zeitnah Strom abzunehmen, wird durch einen Leistungspreis vergütet. Für die tatsächliche Abnahme von Strom im Bedarfsfall wird Ihnen ein Arbeitspreis bezahlt. So amortisiert sich Ihre Investition schnell und die Power-to-Heat-Anlage wird zur attraktiven Geldanlage.

Primärenergie

Primär wird die Energie genannt, die 'ursprünglich' vorkommt, sei es als Energiequelle (Kohle, Erdgas) oder als Energieträger (Sonne, Wind oder Kernbrennstoffe wie Uran oder Plutonium). Sekundär wird die Energie durch entsprechende Umwandlung, wie zum Beispiel Benzin.

Die Primäenergiequellen werden in drei Gruppen aufgeteilt:
Fossile Energie (Stein- und Braunkohle, Torf, Erdgas und -öl)
Kernenergie (Kernspaltung, Radioaktivität und Kernfusion)
Regenerative Energie (Sonnenenergie, Biomasse, Windenergie, Wasserkraft und Geothermie).

Qualitätsfaktor

Der Begriff Qualitätsfaktor wird häufig für den zutreffenderen Ausdruck Performance Ratio ((Aus-)Nutzungsgrad) verwandt und beschreibt das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Nutzertrag und dem Sollertrag einer Photovoltaikanlage.

Regelenergie

Im § 3 des Gesetzes über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (EnWG) ist der Begriff Ausgleichsleistungen als Dienstleistungen zur Bereitstellung von Energie, die zur Deckung von Verlusten und für den Ausgleich von Differenzen zwischen Ein- und Ausspeisung benötigt wird, zu denen insbesondere auch Regelenergie gehört definiert.
Diese Ausgleichsleistungen werden von den Netzbetreibern als Primärregelung (Sekundenreserve), Sekundärregelung, Tertiärregelung (Minutenreserve) und Quartärregelung gewährleistet.

Für die Primärregelung muss spätestens bei einer Frequenzabweichung von mindestens 0,2 Hz jeder Netzbetreiber innerhalb von 30 Sekunden zwei Prozent seiner momentanen Stromerzeugung als Primärregelreserve zur Verfügung stellen, es erfolgt also eine Leistungsänderung proportional zur Frequenzabweichung für mindestens 15 Minuten. Da in jedem an das Netz angeschlossenen Kraftwerk ständig die Netzfrequenz gemessen wird und umgehend auf Abweichungen reagiert werden kann, erfordert die Primärregelung keine Kraftwerkskoordination.

Wohingegen die Sekundärregelung, die innerhalb von maximal 15 Minuten einsetzt, auf Ebene der Übertragungsnetze für den Ausgleich der Leistungsbilanz sorgt. Innerhalb der betroffenen Regelzone inklusive des Austauschs mit anderen Regelzonen wird die benötigte Regelleistung ermittelt und auf die angeschlossenen Kraftwerke umgewälzt, die die gesamte Regelleistung innerhalb von fünf Minuten erbringen müssen.

Primär- und Sekundärregelung
diese Grafik: ©:Amprion GmbH

Die Tertiärregelung wird dann zur wirtschaftlichen Optimierung eingesetzt und wird vom Übertragungsnetzbetreiber telefonisch beim Lieferanten angefordert, der dann innerhalb von 15 Minuten die vorgehaltene Minutenreserve vollständig erbringen muss.

Die Quartärregelung hingegen ist nicht für die Einhaltung der Netzfrequenz erforderlich, sondern dient der Kompensation von Gangfehlern der Netzfrequenz über längere Zeiträume. Dabei wird der Gangfehler durch Vergleich mit der koordinierten Weltzeit (UTC) ermittelt und die Nennfrequenz im Rahmen der Quartärregelung korrigiert.

Regenerative Energien

Regenerative Energien, auch erneuerbare Energien (EE) oder Alternative Energien genannt, sind Energiequellen, die nach den Zeitmaßstäben des Menschen unendlich lange zur Verfügung stellen. Auch die Begriffe Grünstrom oder Ökostrom werden für diese Art Energieträger verwandt, denen gemein ist, dass sie eine höhere Energieffizienz als fossile aufweisen und im Sinne einer nachhaltigen Energiepolitik (engl. sustainable energy) und der Energiewende eine weitaus bessere CO2-Bilanz aufweisen und so dem globalen Klima weniger schaden. So setzt ein Braunkohlekraftwerk pro kWh erzeugten Strom ca. 800 - 1.200 g CO2 frei, Windkraftanlagen und Wasserkraftanlagen hingegen lediglich 10 - 30 g. Die drei orginären Quellen sind: Solarstrahlung, Erdwärme (Geothermie), Gezeitenkraft. Alle regenerativen Energieträger sind kohlendioxidneutral, d.h. sie emittieren entweder kein Kohlenstoffdioxid oder nicht mehr, als die Pflanzen selbst im Wachstumsprozess aufgenommen haben. Man unterscheidet erneuerbare von nicht regenerierbaren, fossilen Energien (Energieträger) (z.B. Kohle, Erdöl, Erdgas), deren Vorräte begrenzt sind.

Zu den EE zählen:

Solarenergie Windenergie Wasserkraft Bioenergie
(aus Biomasse in unterschiedlichster Form
Geothermie (Erdwärme)
Photovoltaik (Photovoltaikanlage) Windenergieanlage Staudämme und Staumauern Holz  
Solarthermie (Sonnenkollektor, Sonnenwärmekraftwerk) Aufwind- oder Thermikkraftwerk Laufwasserkraftwerke, Wassermühlen, Strombojen Pflanzenöl  
Solarchemie Fallwindkraftwerk Wellenenergie des Meeres Biodiesel  
Thermik (Thermikkraftwerk) Windmühlen Strömungsenergie des Meeres Bioethanol und Cellulose-Ethanol  
  Segelschiff Meereswärme Biogas  
    Osmosekraftwerk (Unterschiedlicher Salzgehalt von Süß- und Salzwasser) BtL-Kraftstoffe  
    Hammerwerke, Schöpfräder, Wasserkunst, Hydraulischer Widder Biowasserstoff  
      Muskelkraft (Fahrrad, Göpel, Draisine)  

 


Im streng physikalischen Sinne gibt es keine erneuerbaren Energien, da nach dem Energieerhaltungssatz Energie weder vernichtet noch geschaffen werden kann - sie wird lediglich von einer Form in eine andere überführt.

Schwergas

Als schwere Gase werden alle Gase* mit einer höheren Dichte als die Luftdichte angesehen, es handelt sich dabei überwiegend um druckverflüssigte Gase mit einem hohen Molekulargewicht. Ammoniak, leichter als Luft, zeigt z. B. aufgrund seiner Ausbreitungseigenschaften Schwergas-ähnliches Verhalten.

Freigesetzte Schwergase breiten sich in der Umgebungsluft anders aus als Leichtgase, aufrgund der Eigendynamik der Schwergaswolke sowie der starken stabilen Schichtung (großer Dichtesprung am Wolkenrand) innerhalb einer Schwergaswolke, was eine turbulente Vermischung mit der Umgebungsluft erschwert. Schwergasausbreitungen finden flach und bodennah statt, d.h. bei der Abschätzung des Ausbreitungsverhaltens muss besonderes Augenmerk auf die Struktur der Erdoberfläche, auf Gebäude und Hindernisse und auf die Windgeschwindigkeit gerichtet werden. Schwere Gase „fließen“ z.B. in Richtung des Gefälles, auch gegen den Wind!

Unfallbedingte Ausbreitung von schweren Gasen

Bei der unfallbedingten Ausbreitung von schweren Gasen unterscheidet man zwischen:

1. Brennbaren schweren Gasen
Als Bestimmungsgröße ist abhängig von der meteorologischen Ausbreitungssituation zunächst die untere Zünddistanz UZD zu ermitteln. Kommt es zur Zündung der Wolke (Ausgangspunkt für ein Referenzszenario), so sind Auswirkungen in Form von Gaswolkenbrand  oder einer Gaswolkenexplosion  zu erwarten.
2. Toxischen schweren Gasen
Als Bestimmungsgrößen sind die Maximalkonzentrationen und die zeitlichen Konzentrationsverläufe sowie die Dosiswerte an festen Aufpunkten im Lee der Quelle abhängig von der meteorologischen Ausbreitungssituation zu ermitteln.

* Welche Gase sind leichter als Luft?

Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Gasen, die leichter als Luft sind, d. h. deren Molgewicht weniger beträgt als 28,836 g/mol. Es handelt sich um folgende 11 Gase, von denen 7 Gase brennbar sind:

Ammoniak nimmt eine Sonderstellung ein. Es ist stark hygroskopisch, es bildet also an der freien Luft tiefkalte Aerosole, die sich wie schweres Gs verhalten und als Nebel sichtbar werden.

Quellen:
"Referenzszenarien zur Richtlinei 96/82/EG" von Dr. Heinz Koinig, Wien, 1999
"ABC-Gefahren – Blog von Markus Held, 2010

Steinkohle

Der Steinkohlebergbau dient der Aufsuchung und Gewinnung von Steinkohle. 2011 wurden weltweit 6,9 Milliarden Tonnen Steinkohle gefördert.

Steinkohle ist wie Braunkohle aus der Umwandlung von Pflanzenresten in Kohle in Jahrmillionen entstanden. Dieser, Inkohlung genannte Prozess verläuft über die Bildung von Torf, Braunkohle (Hauptentstehungszeit das Tertiär, vor 2 - 60 Millionen Jahren), Steinkohle (Hauptentstehungszeit im Karbon und Perm des Paläozoikums, vor 250 - 350 Millionen Jahren) und Anthrazit zu Graphit.

Die Gewinnung geschieht hauptsächlich im Untertagebau, indem Schächte bis in Tiefen von 2.000 Metern getrie­ben werden und dann zu Streben ausgeweitet, in denen der Abbau des Flözes, der Kohle enthaltenden Gesteins­schichten erfolgt.
Heute wird die Kohle in einem Bergwerk vollautomatisch gefördert. Im Streb wird die Kohle von einem Hobel oder einer Schrämmaschine aus dem Flöz gelöst. Sie wird über Förderbänder oder computergesteuerte Züge zum Schacht gefördert und wird von dort mit vollautomatischen Förderkörben ans Tageslicht gebracht. Hier wird sie in der Kohlenwäsche vom Gestein getrennt.

Literaturempfehlung: Bergmannssprache

Strom

WasSchematische Darstellung des Atoms (nicht maßstäblich) ist elektrischer Strom?
Elektrischer Strom ist die Bewegung von Ladungsträgern, den Elektronen - fließende elektrische Ladung.
Elektronen (von altgr. élektron, Bernstein) sind negativ geladene Elementarteilchen, die die Elektronenhülle oder Atomhülle eines jeden Atoms bilden.

In Metallen, metallischen Leitern, sind einige Elektronen frei beweglich, sie können von einer Elektronenhülle zur nächsten 'fließen'. Diese Bewegung muss allerdings angeregt werden und dies geschieht in einer Batterie zum Beispiel durch Entfernen (negativ geladener) Elektronen am Pluspol, wodurch am Minuspol ein Überschuss an Elektronen entsteht. Diese am Minuspol frei gewordenen Elektronen fließen dann zum Pluspol um den dortigen Mangel auszugleichen. (Wird dann in den Leiter, durch den diese Elektronen fließen, z.B. eine Glühbirne eingebaut, wird dieses Hindernis durch die Bewegung der Elektronen erhitzt (quasi durch Bewegung in Reibung versetzt) und die Glühbirne leuchtet.)

Strombörse

Die Energiegenossenschaft Rhein-Ruhr eG beschafft den Strom für ihre Kunden wie viele andere auch an der Strombörse in Leipzig (EEX - European Energy Exchange: 2013 1.264 TWh (Terawattstunden) gehandelt). Diese wie Wertpapierbörsen funktionierenden Märkte für Strom finden sich auch in Amsterdam (APX - Amsterdam Power Exchange: 2012 144 TWh (Tera­watt­stunden) Strom gehandelt) und Paris (EPEX - European Power Exchange - Spot SE: 2012 339 TWh (Tera­watt­stunden) gehandelt).

Wie funktioniert die Strombörse?

Der börsliche Stromhandel besteht aus Termingeschäften und Spotmarkt.

Bei Termingeschäften (Phelix-Futures - Physical Electricity Index Futures - Termingeschäfte nach dem Index für physischen Strom, d.i. der Strom, der direkt an den Verbraucher geht) kaufen und verkaufen die Stromhändler (Erzeuger (Kraftwerke, Solaranlagen, etc.) und Energieversorgungsunternehmen (EVU)) Strom auf Termin, also zur Lieferung an einem zukünftigen Termin. Dabei können die Verträge Laufzeiten bis zu sechs Jahren aufweisen, was eine deutlich höhere Preisstabilität als die kurzfristigen Spotmarktgeschäfte bietet.

Der Spotmarkt dient dem Ausgleich von Stromengpässen und Überkapazitäten. Der Strom wird hierbei in kurzen Zeiträumen gehandelt, noch bis 75 Minuten vor Geschäftsabschluss kann hinzugekauft oder abgestoßen werden.  Da hier Angebot und Nachfrage den Preis bestimmen, können die Preise für die Megawattstunde Strom täglich erheblich schwanken.

Stromnetz

Der Begriff Stromnetz umfasst ein Netzwerk aus elektrischen Stromleitungen wie Freileitungen und Erdkabeln und den dazugehörigen Erzeugern und Verbrauchern sowie die Schalt- und Umspannwerke, die den Transport des Stroms über weitere Entfernungen ermöglichen.
Die Übertragungsstromnetze werden nach der Spannung, bei der sie elektrische Energie übertragen, in Höchst-, Hoch- Mittel- und Niederspannungsnetze unterteilt.

Das Höchstspannungsnetz in der so genannten Transportnetzebene wird mit einer Wechselspannung von 380 kV (380.000 Volt) betrieben, um elektrische Verluste auf langen Transportwegen gering zu halten.

Das Hochspannungsnetz dient mit einer Spannung von 110 kV (110.000 Volt) der Grobverteilung der elektrischen Energie in verschiedene Regionen, Ballungszentren oder großen Industriebetrieben.

Im Mittelspannungsnetz mit einer Spannung von 1 kV bis 30 kV wird der Strom an regional verteilte Trans­for­ma­tor­stationen oder größere Einrichtungen wie Krankenhäuser oder Fabriken weitergegeben.

Das Niederspannungsnetz schließlich ist die so genannte letzte Meile und bedient mit 220 Volt die Haushalte.

Das deutsche Stromnetz ist etwa 1,78 Millionen Kilometer lang.
Davon weisen die Höchstspannungsnetze eine Länge von 35.708 km, die Hochspannungsnetze eine Länge von 76.279 km, die Mittelspannungsnetze eine Länge von 507.210 km und die Niederspannungsnetze eine Länge von 1.16 Millionen km.

Der Kartendienst ito map bietet diesen Anblick auf das Stromnetz rund um die EGRR in Dinslaken:


© 2014 Ito World Ltd.

Wikipedia bietet diese Übersicht der Stromnetze:


Description: Grobes und prinzipielles Schema der Stromversorgung in Deutschland._Date:7. Oktober 2007 (Bearbeitung 3. Februar 2008) (3 February 2008 (first version); 19 October 2007 (last version))_Source: Transferred from de.wikipedia (Original text: Author: Stefan Riepl (Quark48), Hintergrund weiss gefaerbt von Leon. Original uploader was Quark48 at de.wikipedia.

Terawatt

Das Watt (nach James Watt, 1736-1819) ist die Maßeinheit für die Leistung (Arbeit mal Zeit). Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet.
In der Elektrotechnik ist ein Watt gleich der Leistung, die aufgewandt werden muss, um bei einer elektrischen Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere fließen zu lassen (1 W = 1VA).
Zur Kennzeichnung kleiner und großer Leistungen werden Vorsätze verwendet:

Symbol Ursprung Faktor Wert
mW (Milliwatt) lt. millesimus tausendster Tausendstel 10-3 0,001 W
kW (Kilowatt) gr. chílloi tausend Tausend 103 1.000 W
MW (Megawatt) gr. méga groß Million 106 1.000.000 W
GW (Gigawatt) gr. gígas Riese Milliarde 109 1.000.000.000 W
TW (Terawatt) gr. téras Ungeheuer Billion 1012 1.000.000.000.000 W
PW (Petawatt gr. pentannýnai alles umfassen Billiarde 1015 1.000.000.000.000.000 W
Transformator

Ein Transformator (von lat. transformare - umformen, verwandeln) ist ein Bauelement oder eine Anlage der Elektrotechnik zur Erhöhung oder Verringerung von Wechselspannungen. Diese Umspannung funktioniert durch die Veränderung der Spannung mithilfe des magnetischen Flusses durch einen Eisenkern. Auf der einen Seite (Primärspule) des Eisenkerns des Transformators wird eine Spannung angelegt,

Description Deutsch: Transformator Schrägansicht mit nichts.l.-_ Date: 2 June 2009_
Source: Own work_Author: Herbertweidner1_src: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trafo_1.png


woraufhin das magnetische Wechselfeld im Eisenkern auf der anderen Seite in der Sekundärspule eine Spannung induziert, die wiederum durch die Anzahl der Wicklungen der zweiten Spule entsprechend verändert werden kann: doppelte Windungszahl der Sekundärspule erhöht die Spannung da auf das Doppelte und umgekehrt.

Transformatoren sind unabdingbar für den Stromtransport vom Kraftwerk zum Verbraucher, da sie die verschiedenen Spannungsebenen des Stromnetzes miteinander verbinden: Umspannwerke verbinden Höchst- mit Mittelspannungsnetzen, Transformatorenstationen die Mittel- mit den Niedrigspannungsnetzen.

Umrechnungsfaktor

Erdgas ist nicht gleich Erdgas.

Abhängig von seiner Zusammensetzung unterscheidet man zwischen L-Gas und H-Gas.
L steht für "Low Caloric" und bedeutet Erdgas mit niedrigem Energiegehalt (Methananteil von 80 - 87 Vol. %, größere Mengen von Stickstoff und Kohlenstoff) - Brennwert von 8 bis 10.
H für "High Caloric", also hoher Energiegehalt und höherer Methananteil (87 - 99 Vol. %) - Brennwert von 10 bis 12.

Zudem wird das Gas bei seinem Transport von drei Faktoren beeinflusst:

  • Gasdruck
    Je niedriger der Gasdruck, desto mehr Raum beansprucht das Gas und desto geringer ist sein Energiegehalt.
  • Luftdruck
    Je höher der Luftdruck, der auf das Erdgas einwirkt, desto geringer sein Raumbedarf und umso höher ist der Wärmeinhalt des Gases.
  • Temperatur
    Je wärmer das Gas, je mehr dehnt es sich aus und desto geringer wird sein Wärmeinhalt.

Der Zähler misst die Durchflussmenge unabhängig vom Wärmeinhalt.
Um eine einheitliche Bemessung und Berechnung zu gewährleisten, wird der vom Gaszähler festgestellte Kubikmeterverbrauch in (die Wärmeeinheit) Kilowattstunden umgerechnet. Dabei wird der Umrechnungsfaktor genutzt.

Der Umrechnungsfaktor setzt sich zusammen aus der Zustandszahl (z-Zahl ) und dem Brennwert.
Die Zustandszahl gibt den Unterschied an zwischen dem Gasvolumen im Lieferzustand (bei der Belieferung des Zählers) und dem Gasvolumen im Normzustand (ideeller Wert in Norm-Atmosphäre: Druck = 1013,25 hPa, Feuchte = 0 rel. %, Dichte = 1,225 kg/m3 und Temperatur = 15 ° C)

Die Formel lautet also: kWh = m3 x Brennwert x Zustandszahl

 

Umweltwärme

Die Umweltwärme ist eine indirekte Erscheinungsform der auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenenergie. Energieträger der Umweltwärme sind Außenluft, Oberflächenwasser (Flüsse, Seen), Erdreich, Grundwasser und Meereswasser.

Umweltwärme kann mit Hilfe von Wärmepumpen gewonnen werden. Im Prinzip wandelt die Wärmepumpe Umweltenergie in Heizenergie um. Die Umweltwärme kann aus der Luft, dem Erdreich oder aus Wasser gewonnen werden. Wie effizient eine Wärmepumpe tatsächlich ist, drückt der sog. COP (Coefficient of Performance = Leistungskoeffizient) (s.a: Glossar: Jahresarbeitszahl) aus. Bei einem COP von 3, wird 3 mal so viel Wärme erzeugt, wie zum Betrieb des Prozesses aufgewendet wird. Modernste Wärmepumpen arbeiten derzeit schon im Bereich eines COP von über 4. Wärmepumpen werden i.d.R. mit Strom angetrieben, eine neue Generation von Wärmepumpen kann auch mit Erdgas betrieben werden.

Uran

Das nach dem Planeten Uranus benannte chemische Element mit der Ordnungszahl 92 ist ein radioaktives Schwermetall und zählt zu den Primärenergieträgern. 2012 wurden weltweit 58.394 Tonnen Uran gefördert (© 2014 World Nuclear Association), wohingegen bereits 2008 die zehn meistverbrauchenden Länder der Welt 57.690 Tonnen Uran verbrauchten (Deutschland: 1.930 Tonnen) verbrauchten (© Statista 2014).

Uran kommt in rund 230 Uranmineralien wie Uraninit (auch bekannt als Pechblende), Brannerit oder Torbernit in der Natur vor. Die Uranerze werden mit Schwefelsäure oder Soda aufgeschlossen und weiter mit Ammoniak (hierbei fällt der Yellow Cake aus, der Ausgangsstoff für die Herstellung von Brennelementen), Natronlauge, Salpetersäure sowie Tributylphosphat je nach weiterem Verwendungszweck behandelt.

Uran existiert in elf Isotopen, von denen das U-235 (92 Protonen und 143 Neutronen) als einziges neben dem Plutonium-239 natürlich vorkommendes Nuklid zur Kernspaltungs-Kettenreaktion fähig ist. Die erste kontrollierte Kernspaltungs-Kettenreaktion fand 1942 in Chicago im Rahmen des Manhattan-Projekts, des militärischen Forschungsprojekts zur Entwicklung und zum Bau einer Atombombe, statt.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat eine Sammlung von Energiedaten veröffentlicht (mit Datenstand von Juli 2014)
Quelle: © Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Energiedaten (Juli 2014)

Vanadium-Redox-Flow-Batterien

Speicher auf Basis von Vanadium-Redox-Flow sind Batterien der nächsten Generation. Sie haben fast keine Selbstentladung. Damit eigenen sie sich unter anderem hervorragend als Saisonspeicher. Weil der Energieträger nicht altert oder verschleißt, sind sie – bei geringem Wartungsaufwand – nahezu unbegrenzt haltbar. Je nach Anforderung können Leistung und Energie getrennt und flexibel skaliert werden.

zitiert nach; Younicos: Glossar, 2013, Younicos AG

Virtuelles Kraftwerk

Virtuell bedeutet hier, dass statt eines realen Kraftwerkes ein Verbund von vielen kleinen und großen Netzeinspeisern, also Stromerzugungseinheiten wie Photovoltaikanlagen, Kleinwasserkraftwerken und Biogasanlagen, zusammen geschaltet wird. Das auch Kombikraftwerk, Schwarmkraftwerk oder DEA-Cluster (Cluster (engl.: Gruppe, Haufen, Schwarm) aus Dezentralen ErzeugungsAnlagen) genannte virtuelle Kraftwerk bestand bereits in dem dreijährigen Projekt "Kombikraftwerk 2" des Fraunhofer Institues für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) eine erste Bewährungsprobe, indem nachgewiesen werden konnte, dass ein solcher Verbund einen sicheren Stromnetzbetrieb ermöglichen kann (→ Sicherer Stromnetzbetrieb auch mit erneuerbaren Energien möglich, IWES). Gerade im Rahmen der Problematik, dass durch die Zuschaltung unsauberer Braunkohlekraftwerke zum Ausgleich von Verbrauchsspitzen im Stromnetz die CO2-Bilanz drastisch verschlechtert wird, obwohl soviel erneuerbare Energie wie nie eingespeist worden ist, wird die Notwendigkeit solcher virtuellen Kraftwerke und eines Smart Grids deutlich.

Was ist Strom?

Elektrischer Strom ist letztlich nichts anderes als sich in eine bestimmte Richtung bewegende Elektronen.

Elektronen (von gr. elektron, Bernstein → Geschichte der Elektrizität - [anchor:bernstein])) sind die Elementarteilchen, die den Atomkern umkreisen.

Wasserkraftwerk

In einem Wasserkraftwerk strömt Wasser durch eine oder mehrere Turbinen, die einen Generator antreiben und somit kinetische in elektrische Energie umwandeln.

Es werden diese Wasserkraftwerkstypen unterschieden:

Laufwasserkraftwerk: Hier wird ein Fluss gestaut und mit dem abfließenden Wasser elektrischer Strom gewonnen.

Speicherkraftwerk: In einem Speicherkraftwerk wie z.B. einem Stausee wird das Wasser über einen Zeitraum (mehrere Stunden bis mehrere Monate) gespeichert, um bei Bedarf wertvolle Spitzenenergie zu erzeugen.

Pumpspeicherkraftwerk: Ein Speicherkraftwerk, bei dem mit überschüssigem Strom Wasser aus einer niedrigen Lage in einen höher gelegenen Stausee gepumpt wird, um späteren erhöhten Strombedarf auszugleichen. Pumpspeicher-Kraftwerke bieten als derzeit einzige Energieanlagen die Möglichkeit, Elektrizität wirtschaftlich und in nennenswertem Umfang mit Hilfe potentieller Energie (Speicherwasser) zu speichern.

Kavernenkraftwerk: In Fels gesprengte Kavernen (von lat. cavum, Höhle, Hohlraum, größere natürliche oder künstlich geschaffene unterirdische Hohlräume) dienen als Energiespeicher oder als Standort für Kraftwerkskomponenten.

Gezeitenkraftwerk: Ein Gezeitenkraftwerk nutzt die Energie aus dem ständigen Wechsel von Ebbe und Flut, indem Meeresbuchten oder Flussmündungen mit Deichen abgedämmt werden, in denen umstellbare Rotorblätter (für ein- und auslaufendes Wasser) Generatoren antreiben.

Wellenkraftwerk: Im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk wird hier nicht der Tidenhub, sondern die Energie der kontinuierlichen Meereswellen selbst ausgenutzt, indem pneumatische Kammern, Auftriebskörper, Rampen, bewegliche Platte, Tore oder Flossen die Wellenbewegungen in Generatoren konzentrieren.

Meeresströmungskraftwerk: Die dritte maritime Lösung nutzt die kinetische Energien von Meeresströmungen. Hier werden Meerbodenströmungsturbinen oder kabelgebundene Meeresströmungsturbinen auf dem Meeresboden verankert.

Schiffmühle: Eine Schiffmühle besteht aus einem auf einem Schwimmkörper befestigten und auf einem Fluss verankerten Wasserrad.

Gletscherkraftwerk: Ein Gletscherkraftwerk nutzt das Schmelzwasser eines Gletschersees und kann nur in Polargebieten betrieben werden. Das Schmelzwasser  wird über Rohrleitungen zu dem Krafthaus zur Energieerzeugung geleitet.

Strom-Boje: Eine Strom-Boje als neuartige Variante der Schiffmühle verändert das Landschaftsbild und den Wasserspiegel nicht .

Wasserwirbelkraftwerk: Das auch Gravitationswasserwirbelkraftwerk genannte Wasserwirbelkraftwerk ist ein Klein­wasser­kraft­werk, das bereits ab einem Durchfluss von 50 Litern Wasser pro Sekunde und einer Höhendifferenz von 0,5 bis 3 Metern Gefälle genutzt werden. Hierbeit bildet sich in einem runden Staubecken ein stabiler Wasserwirbel über einem zentralen Abfluss aus, der eine Wasserturbine antreibt.

Wasserleitungskraftwerk: Diese spezielle Bauform des Laufwasserkraftwerkes nutzt die in längeren Trink­wasser­leitungen vorhandenen Druckunterschiede zum Betrieb der Generatoren.

Wechselrichter

Ein Wechselrichter (auch Inverter) ist ein elektrisches Gerät, das Gleichspannung in Wechselspannung, also Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet. Wechselrichter bilden, neben Gleichrichtern, Gleichspannungswandlern und Umrichtern, eine Untergruppe der Stromrichter.

In der Photovoltaik finden sie Anwendung als Solarwechselrichter, sie wechseln den durch die Anlage erzeugten Gleichstrom in für die Einspeisung ins Stromnetz oder für die Nutzung eigener Geräte geeigneten Wechselstrom.

In Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) wird bei einem Stromausfall der Wechselrichter z.B. mit einem Relais statt des Stromnetzes an die Verbraucher geschaltet.

In Kraftfahrzeugen dienen Wechselrichter zum Betrieb des Zigarettenanzünders oder als Frequenzumrichter zur Netzrückspeisung.

Auch Leuchtstofflampen oder Leuchtröhren (CCFL) benötigen Wechselrichter als Vorschaltgerät.

Wechselstrom

Im Wechselstrom (engl.: alternating current, AC) wechselt elektrischer Strom periodisch und in steter Wiederholung seine Richtung (Polung). Diese Richtungswechsel werden bei der Stromerzeugung durch einen Generator offensichtlich. In Europa hat der Haushaltsstrom eine Wechselfrequenz von 50 Hertz (entspricht 50 Richtungswechseln in der Sekunde), in Nordamerika eine von 60 Hertz.

Drehstrom ist die Bezeichnung für 3-phasigen Wechselstrom, welcher weltweit für grössere elektrische Leistungen zur Verfügung steht. Im Haushalt und für kleiner Leistungen wird 1-phasiger Wechselstrom verwendet.

Für die elektrische Energieversorgung wird vorrangig Wechselstrom aufgrund der Wirtschaftlichkeit im Hinblick auf Erzeugung und Übertragbarkeit verwandt (→ Netzfrequenz].

Well to Wheel

Well to Wheel (WTW) bedeutet von der Quelle zum Rad und stellt eine wesentliche Betrachtungsmethode zur Analyse des Verbauchs von Kraftfahrzeugen. Hierbei wird der gesamte Energieaufwand und -verbrauch, der zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges aufgewandt wird, untersucht, von der Gewinnung der Energie bis zu ihrer Umsetzung in Bewegung. Die WTW ergibt zum Beispiel für Elektroautos CO2-Emissionen, die bei der Stromerzeugung freiwerden, nicht aber beim Betrieb der Fahrzeuge.

Die Well-to-Wheel-Betrachtung setzt sich aus den beiden Bereichen Well-to-Tank und Tank-to-Wheel zusammen, also aus dem Bereich "Erzeugung der Energie bis Bereitstellung der Energie" (z.B. Förderung von Öl, Herstellung von Benzin, Transport zu den Tankstellen) und "Nutzung der bereit gestellten Energie" (in diesem Beispiel der von den Fahrzeugherstellern beeinflusbaren Faktoren des Verbrauchs des Autos im Betrieb). Diese Analysemethode liefert nicht nur verlässliche Zahlen zur Umweltbilanz sondern auch zum Wirkungsgrad der Fahrzeuge.

X-Windtechnologie

Die X-Wind oder Crosswindtechnologie (crosswind - Seitenwind) nutzt die physikalische Tatsache aus, dass die Energie des Windes mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit steigt, wenn sich also die Windgeschwindigkeit verdoppelt, verachtfacht sich die Energie. Zudem nimmt die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe logarithmisch zu und wird stetiger. Das beste Beispiel dafür ist der sogenannte Jet Stream, der mit Windgeschwindigkeiten bis zu 300 km/h die Erde von West nach Ost umfließt und ausschlaggebend dafür ist, dass ein Flug nach New York länger dauert als der Rückflug.

Da konventionelle Windkraftanlagen noch nicht in Höhen von 500 bis 1.000 Metern gebaut werden können, nutzt man Drachen (Kites) zur 'Energieernte'. Bei der X-Windtechnologie werden die Drachen in Höhen von 500 Metern und mehr quer in den Wind gestellt (Crosswindposition) und erzeugen dadurch über ihre Führungsleinen Zugkräfte am Boden, die über Seile auf Generatoren umgelenkt werden und somit elektrische Energie erzeugen.

Yellow Cake

Die erste Verarbeitungsstufe für Uran nach dem Erzabbau ist die Herstellung von Yellow Cake (engl. Gelber Kuchen), der nach der Bearbeitung des Uranerzes, in dem bis zu 0,1 % Uran in Form von Oxiden enthalten ist, mit Schwefelsäure oder Soda und Ammoniak durch Trocknung und Filterung anfällt. Dabei wird aus etwa zwei Tonnen Uranerz ungefähr ein Kilogramm Yellow Cake gewonnen (das heutige Yellow Cake ist übrigens vorwiegend braun oder schwarz, die gelbe Farbe hatte es nur in den Anfangszeiten der Produktion in den frühen 1970er Jahren). Es ist ein grobes Pulver mit stechendem Geruch, es ist wasserunlöslich, enthält etwa 80 % Uranoxid und schmilzt bei 2.880 °C. Je nach eingesetztem Lösungs- und/oder Fällungsmittel besteht Yellow Cake ausUranylhydroxid, Uranylsulfat, Natriumuranat, Uranylperoxid und verschiedenen Uranoxiden. Moderne Yellow Cake bestehen zu 70 - 80 % aus Uran(V,VI)-oxid (Triuranoctoxid, U3O8) neben Urandioxid (UO2) und Urantrioxid (UO3).

Yellow Cake wird hauptsächlich zu gereinigtem UO2 geschmolzen zur Herstellung von Brennstäben für Druckwasserreaktoren.

"Die Lüge von der sauberen Energie - Yellow Cake"(MDR Informationen zum Film)

Zählpunkt

Der Zählpunkt bezeichnet die Stelle, an der die Energie aus dem Versorgungsnetz an den Endverbraucher 'übergeben' wird, also der Hausanschluss ans Strom- oder Gasnetz. Die für diesen vergebene Nummer ist im europäischen Energienetz eindeutig, sie wird nur einmal vergeben. Die Zählpunktbezeichnung setzt sich in Deutschland aus 33 Zeichen zusammen: 2 Stellen für den Ländercode, 6 Stellen für den Netzbetreiber, 5 Stellen für die Postleitzahl und die alphanumerische Zählpunktnummer.

Beispiel:

Land  |  Netzbetreiber
(6 Stellen)
 |  Postleitzahl
(5 Stellen)
 |  Zählpunktnummer
(20 Stellen alphanumerisch)
 
D E | 0 0 0 5 6 2 | 6 6 8 0 2 | A O 6 G 5 6 M 1 1 S N 5 1 G 2 1 M 2 4 S

Die Zählpunktnummer wird vom Netzbetreiber vergeben. Dieser verwaltet auch die Lieferbeziehungen zu den verschiedenen Zählpunkten in ihrem Netzgebiet.

 

Zusammensetzung des Strompreises

Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) beziffert in seiner im November 2013 erschienenen Statistik den Anteil der Steuern und Abgaben am Haushaltsstrompreis mit 50,2 %, rund 20 % werden den Regulierten Netzentgelten und die restlichen 30 % der Strombeschaffung und dem Vertrieb zugeordnet.

Steuern, Abgaben und Umlagen

         2013

        vorläufige Schätzung
2014

Offshore-Haftungsumlage 0,9 % 0,8%
§ 19 StromNEV-Umlage 1,2 % 0,3%
KWK-Aufschlag 0,4 % 0,6%
EEG-Umlage 18,4 % 21%
Stromsteuer 7,1 % 7%
durchschnittliche Konzessionsabgabe 6,2 % 6%
Mehrwertsteuer 16 % 16 %
Umlage für abschaltbare Lasten   0,03 %

 

Bei einem (Deutschland-durchschnittlichen) Strompreis von 28.84 Cent pro Kilowattstunde entfallen demnach:
14,42 Cent auf Erzeugung, Transport, Vertrieb
4,60 Cent entfallen auf die Mehrwertsteuer
1,79 Cent auf die Konzessionsabgabe
5,277 Cent auf die EEG-Umlage
0,126 Cent auf den KWK-Aufschlag
0,329 Cent auf die §19-Umlage (Umlage für abschaltbare Lasten)
0,25 Cent auf die Offshore-Haftungsumlage und
2,05 Cent auf die Stromsteuer.

Weiter führt der BDEW aus, dass bei einer Strompreissteigerung von 1998 bis 2013 in Höhe von 69 % der Versorgeranteil (Erzeugung, Transport, Vertrieb) um 12 % gestiegen ist, wohingegen der Anteil der Steuern und Abgaben um 243 % stieg.

Die Einkaufspreise für Strom fielen im Zeitraum 2001 bis 2013 von durchschnittlich 67,6 €/MWh auf durchschnitllich 44,6 Euro pro Megawattstunde.

Laut Bundesnetzagentur/Bundeskartellamt (Energie Monitoring 2013) sind die durchschnittlichen Netzentgelte im Zeitraum 1. April 2012 bis 1. April 2013 bei Haushaltskunden sichtbar um rund 0,78 ct/kWh angestiegen (21,7 %)