Energieversorgung und Energieerzeugung

Die Entwicklung des Stromverbrauches in Deutschland von 1990 bis 2017 zeigt die Grafik des Bundesumweltamtes.

Entwicklung des Stromverbrauchs in Deutschland

2017 wurden 520 TWh elektrische Energie verbraucht. Über 30 % dieses Energiebedarfes wurden bereits mit Erneuerbaren Energien produziert.

 

Bereich Elektrische Energieverbrauch
Verkehr   12 TWh
Handel, Gewerbe, Dienstleistung 147 TWh
Industrie 232 TWh
Haushalte 129 TWh
Summe 520 TWh

Die Tabelle zeigt, wie sich der Energiebedarf 2017 auf die Sektoren verteilt. Weitere wertvolle Informationen zu Energiebedarfen sind in dem Beitrag von Wikipedia zusammengestellt.

Elektrischer Strom wird bis heute überwiegend in Großkraftwerken produziert. Als Brennstoffe dienen in diesen Kraftwerken neben Kernenergie die fossilen Energieträger Stein- und Braunkohle sowie Erdgas. Kernkraftwerke erzeugen zwar CO2 freien Strom; der Betrieb und die Lagerung der abgebrannten radioaktiven Brennstäbe sind jedoch mit erheblichen Risiken für die Umwelt verbunden, die von der Gesellschaft in keiner Weise mehr akzeptiert werden.

Die mit fossilen Brennstoffen betriebenen Großkraftwerke emittieren große Mengen CO2. und können sich schlecht der Nachfrage anpassen. Sie werden daher auch als Grundlastkraftwerke bezeichnet, die kontinuierliche eine bestimmte Menge Strom erzeugen.

Eine wesentliche Bedeutung bei der Stromversorgung haben zukünftig intelligente Stromnetze, die Schwankungen zwischen den Bedarfen und den Angeboten an Energie ausgleichen.

Elektrischer Strom wird heute zunehmend dezentral von Erneuerbaren Energien produziert. Nicht benötigter Strom wird in grünen Wasserstoff umgewandelt und gespeichert. Bei Bedarf wird aus dem grünen Wasserstoff wieder Strom erzeugt.

Grüner Wasserstoff wird mit dem höchsten Wirkungsgrad in Brennstoffzellen wieder in elektrischen Strom umgewandelt. Das Bild zeigt den Aufbau einer Aufbau einer PEM Brennstoffzelle [Quelle Wikipedia].

Aufbau einer PEM Brennstoffzelle [Wikipedia]

Eine Brennstoffzelle produziert aus Wasserstoff und Sauerstoff, der über die Umgebungsluft zugeführt wird, elektrischen Strom und Wärme. Es gibt Brennstoffzellen, die aus anderen Gasen wie Erdgas oder aus Flüssigkeiten wie Methanol direkt elektrische Energie erzeugen können.

Brennstoffzellen haben einen sehr hohen Wirkungsgrad von zum Teil über 60 %. Die Prozesswärme der Stromerzeugung kann für die Heizung genutzt werden.

Zum Vergleich: Hoch entwickelte PKW-Dieselmotoren erreichen einen Wirkungsgrad von 43 %, große Zweitaktdieselmotoren für Schiffe und Kraftwerke erreichen maximal einen Wirkungsgrad von 55%, Fahrzeug-Ottomotoren (Benzin und Gas) erreichen einen Wirkungsgrad von 40%. (Quelle Wikipedia)

Wasserstoff und Biomethan kann aber auch in Spitzenlast-Kraftwerken mit Gasturbinen zur elektrischen Energieerzeugung eingesetzt werden. In einem kombinierten Gas-Dampfkraftwerk(GuD-Kraftwerk) erhitzen die heissen Abgase der Gasturbine den Dampferzeuger. Der Hochdruckdampf wird in einer Dampfturbine in elektrischen Strom umgewandelt. Der Wirkungsgrad eines GuD-Kraftwerkes liegt bei 63%. (Quelle Wikipedia)

Ebenso kann Wasserstoff und Biomethan in Duel-Fuel- Großmotoren für die Energieerzeugung auf Schiffen und in Kraftwerken genutzt werden.

Gasbefeuerten Großanlagen wie Gasturbinenkraftwerken und kombinierten Gas- und Dampfkraft können weiter genutzt werden, weil das Brenngas hier schrittweise von Erdgas auf Wasserstoff umgestellt werden kann.

Bei den zum Teil sehr modernen (Grundlast-) Kohlekraftwerken kann die Befeuerung auf Gas umgestellt werden. So können auch diese Kraftwerke weiter sinnvoll genutzt werden, so lange es erforderlich ist.

Mit einem Solarwärmekraftwerk wird die Wärme der Sonnenenergie direkt genutzt, um einem Dampferzeuger zu erhitzen. Der Hochdruckdampf wird in einer Dampfturbine in elektrischen Strom umgewandelt.

Weitere Informationen finden Sie hier:

Reversible Brennstoffzellen können wahlweise Strom oder Wasserstoff produzieren

Einsatz der Brennstoffzelle in einem Blockheizkraftwerk.

Gasturbinenkraftwerk

Gas-Dampf-Kombikraftwerk

Solarthermie: Wärmeversorgung mit Sonnenenergie

Solarwärmekraftwerk

Das Projekt Desertec: Manche Dinge brauchen sehr viel Zeit, heute ein immer noch sehr interessantes Projekt. Ein geringer Flächenanteil der nordafrikanischen Wüste reicht aus, um mehr Energie mit Solarenergie zu erzeugen, als die gesamte Erdbevölkerung braucht.

Projekte:

Kommunale Stromversorgung in Sörup: Strom aus Sörup für Sörup, ein Beitrag des NDR

Gemeindewerk Sörup bei Facebook

 

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