Regenerative Energien 

Dies ist ein e-Book zum Thema „Regenerative Energien“ und steht unter dem Motto: FIT FOR FRIDAYS FOR FUTURE, denn die Energiewende ist ein wichtiger Faktor, wenn es um den Klimawandel und eure Zukunft geht. Es beantwortet hoffentlich alle Fragen, die ihre zum Thema Energiewende habt! Wir nehmen die fünf Energieformen Solarenergie, Windkraft, Wasserkraft, Biomasse und Geothermie genau unter die Lupe und untersuchen sie hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit! Wir wollen euch so eine gute Wissens- und Argumentationsgrundlage bieten.

Versorgungspotenzial &amp; Nutzung

Heißes trockenes Gestein wird von Wasser welches vom Schluckbrunnen kommt durchflossen und das Wasser erwärmt sich. Dann fließt das warme Wasser durch den Förderbrunnen Richtung Kraftwerk und wird dort in elektrische Energie umgewandelt.

Weltenergiebedarf: 21.963 TWh Versorgungspotenzial: mehr als 100.000x des aktuellen Energiebedarfs. bereitgestellt Energiemenge: 0.162 TWh

<a href="https://www.google.com/search?q=Hydrothermale+Systeme&amp;rlz=1C1CHBF_deDE724DE724&amp;source=lnms&amp;tbm=isch&amp;sa=X&amp;ved=0ahUKEwiUt9Pytu7iAhXE_aQKHbbeAooQ_AUIECgB&amp;biw=1745&amp;bih=836#imgrc=w-krQvYZWh9FrM:">https://www.google.com/search?q=Hydrothermale+Systeme&amp;rlz=1C1CHBF_deDE724DE724&amp;source=lnms&amp;tbm=isch&amp;sa=X&amp;ved=0ahUKEwiUt9Pytu7iAhXE_aQKHbbeAooQ_AUIECgB&amp;biw=1745&amp;bih=836#imgrc=w-krQvYZWh9FrM:</a>

4.2 Form der Energieerzeugung

Photovoltaik: -Sonnenlicht wird zur Stromerzeugung genutzt -hängt von zahlreichen Faktoren ab, wie z.B der Umgebung (Faktoren wie Sonnenlicht, Lage, Neigung) -eingeteilt in mono- und polykristalline Solarzellen -Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterial -&gt;durch Sonnenlicht werden Elektronen in Bewegung gesetzt und in Strom umgewandelt -Für die Herstellung von Solarzellen wird Silicium benötigt. -&gt;Silicium = zweit-häufigstes Element auf der Erde -&gt; Versorgungspotenzial gesichert, durch großes Vorkommen. Solarthermie: -Sonnenlicht wird in Wärmeenergie umgewandelt -&gt;Je mehr Sonnenstrahlung, desto höher die Effektivität. -Gespeicherte Wärmeenergie für den Wasserwärme-/Heiz- wärmebedarf genutzt -kann zur Wärme-/ zur Kälteerzeugung genutzt werden -nicht so beliebt wie Photovoltaik -Versorgungspotenzial eingeschränkt, durch bessere Möglichkeiten/Methoden

<a href="http://sms.ckw.ch/content/ckwsms/de/startseite/mittelstufe/solaranlage-erklaert.html">http://sms.ckw.ch/content/ckwsms/de/startseite/mittelstufe/solaranlage-erklaert.html</a>

<a href="https://service.focus.de/solaranlagen/solarthermie/">https://service.focus.de/solaranlagen/solarthermie/</a>

Führend im internationalen Ranking ist auf dem Stromsektor mit einer Bioenergie-Gesamtleistung von 14.200 MW Brasilien, vor den USA (12.500 MW), China (12.100 MW). Es folgt Deutschland (9.500 MW), knapp vor Indien (9.200 MW) und deutlich vor Großbritannien (5.000 MW).

Dazu kann man beobachten, dass sich die installierte Leistung von fester und flüssiger Biomasse, sowie von Biogas in den letzten rund 20 Jahren fast verfünffacht hat. Nicht nur Deutschland setzt zunehmend auf die Energiegewinnung durch Biomasse, auch andere Industrieländer gehen diesen fortschrittlichen Weg. 2016 wurden bereits weltweit fast 105.000 MW Energie über Biomasse und Biogas gewonnen.

5.4 Versorgungspotenzial

Grafik über die Stromerzeugung mit Wasserkraft in Deutschland, ohne Eigenverbrauch der Kraftwerke etc. abgezogen (brutto).

Die Bruttostromerzeugung schwankt zwischen 15 und 25 TWh/a

Quelle: <a href="https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/bmwi_de/marktanalysen-photovoltaik-wasserkraft.pdf?__blob=publicationFile&amp;v=11">https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/bmwi_de/marktanalysen-photovoltaik-wasserkraft.pdf?__blob=publicationFile&amp;v=11</a>

Fazit: Schaut man sich Vorteile und Nachteile an, sieht man die Vorteile überwiegen. Erdwärme ist unserer Meinung nach aufgrund des hohen Versorgungspotenzial eine gute Investition, solange diese nicht in Erdbeben gefährdeten Bereichen getätigt wird.

5.2 Form der Energieerzeugung

&nbsp;Zur Energiegewinnung wird Biomasse in Biogasanlagen in einem chemischen Prozess vergoren. Die in der Biomasse vorhandenen Mikroorganismen produzieren Gas. Dieses Gas kann in Strom und Wärme umgewandelt werden. Auch Kraftstoff wird aus Biomasse gewonnen.

<a href="https://www.energiefachmagazin.de/Branchen-News/Biogasanlage-in-Bergheim-Paffendorf-speist-erstmals-Gas-ins-oeffentliche-Netz-ein">https://www.energiefachmagazin.de/Branchen-News/Biogasanlage-in-Bergheim-Paffendorf-speist-erstmals-Gas-ins-oeffentliche-Netz-ein</a>

Inhaltsverzeichnis 5.1 Definition Biomasse 5.2 Form der Energieerzeugung 5.3 Nutzung in Deutschland 5.4 Versorgungspotenzial 5.5 Vor- und Nachteile 5.6 Raumbeispiel 5.7 Nachhaltigkeit 5.8 Fazit

VORTEILE: - ohne Beimengungen - unerschöpflich - zuverlässig und zu jeder Zeit verfügbar - weder vom Klima noch vom Wetter abhängig - umweltfreundlich - gravierende Vorzüge - geringer oberirdischer Platzbedarf - schont Energieressourcen - schafft Unabhängigkeit von unsicheren Entwicklung der Fördermengen &amp; Preis von Erdöl - erste drei Kilometer der Erdkruste Energiepotenzial heutiger Energiebedarf für 100.000 Jahre gesichert

NACHTEILE: - müssen genehmigt werden - Bau von Kraftenwerken/Turbinen, erheblicher finanzieller Aufwand und großer Flächenbedarf - geothermische Gase enthalten nicht kondensierbare Gase -&gt; erhebliche Schwierigkeiten - Stromerzeugung lohnt sich nur in Regionen, in denen geothermische Anormalien vorkommen - es müssen in geringer Tiefe hohe Temperaturen herrschen -&gt; bei tieferen Lagen oftmals Einschränkung der Wirtschaftlichkeit der Stromerzeugung

1.4. Potenzial der erneuerbaren Energien

Das natürliche Angebot an Wind- und Sonnenenergie, Wasserkraft, Bioenergie und Erdwärme übertrifft den derzeitigen Energieverbrauch um ein Vielfaches. Doch warum wird dann nur ein so geringer Anteil an erneuerbaren Energien weltweit genutzt? Und warum schreitet der Ausbau nur relativ langsam voran? Von dem theoretischen Potenzial unterscheidet man das technisch mögliche und das wirtschaftliche Potenzial der Erneuerbaren Energien.

Im Großen und Ganzen sind Windenergieanlagen sehr effektiv und eine gute erneuerbare Alternative zu fossilen Energieträgern. Sie sind relativ nachhaltig und können, solange Wind herrscht, für eine gute Stromversorgung sorgen. Außerdem sind sie deutlich umweltfreundlicher als fossile Energiestoffe, da sie weder umweltschädliche Abgase ausstoßen noch großflächigen Platz beanspruchen. Jedoch geht ein Teil des Lebensraums von sowohl Flora und Fauna als auch von den Menschen verloren, sodass auch die Artenvielfalt schrumpft. Desweiteren sind Windenergieanlagen sehr teuer, bringen jedoch auch starke Erträge ein.

https://www.topcorrect.de/blog/wp-content/uploads/2015/02/Fazit.jpg

5.3 Nutzung in Deutschland

Biomasse wird genutzt, um Biokraftstoffe, Strom und Wärme zu erzeugen. In Deutschland kann man erkennen, dass seit dem Jahr 2000 Energiegewinnung durch Biomasse zunehmend gefördert wird. Biomasse machte im Jahre 2016 schon ungefähr 25% des Anteils an erneuerbaren Energien aus. Seit 2008 wurde die Produktion fast verdreifacht.

3.Windkraft

Inhaltsverzeichnis: 3.1 Definition 3.2 Form der Energieerzeugung und Versorgungspotenzial 3.3 Nutzung in Deutschland und weltweit 3.4 Vor- und Nachteile 3.5 Raumbeispiel mit Lokalisierung 3.6 Kreative Aufgabe(Kahoot!) 3.7 Nachhaltigkeit 3.8 Fazit

Die Windkraft ist eine erneuerbare Energiequelle und wird durch bewegende Luftmassen erzeugt. Eine gute Leistung wird mit einer Windgeschwindigkeit von 4 bis 5 Meter pro Sekunde erreicht.

gwa_mean-wind-power-density-map.pdf

In Deutschland wurden 2013 knapp 23 TWh (Terawattstunden) Strom aus etwa 7.300 Wasserkraftanlagen produziert, dies entspricht 4,4 % der nationalen Stromproduktion und ist beispielsweise im Vergleich mit Brasilien (63%) relativ gering. Nach einer Studie des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie wurde die überwiegende Mehrzahl der Wasserkraftwerke in Deutschland, die über 1 MW Leistung haben, zwischen 1920 und 1960 gebaut. Nach Ansichten des Ministeriums liegt das Potenzial für die Wasserkraft vor allem in der Modernisierung der bereits vorhandenen Anlagen, da diese die durchschnittlich normale Nutzungsdauer oft überschritten haben. Ein Problem sind allerdings dennoch die hohen Kosten, die gerade bei sehr alten Anlagen anfallen, da es neue Bestimmungen zum Fisch- und Gewässerschutz gibt, die nun bei der Modernisierung umgesetzt werden müssen.

Quelle: https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/energie-aus-wasserkraft#textpart-3

GEOTHERMIE

1.1.Definition

Erneuerbare/Regenerative Energien liefern Strom aus unerschöpflichen Quellen, d.h. sie stehen unbegrenzt und somit dauerhaft zur Verfügung, und in aller Regel entsteht durch ihre Nutzung auch keine wirtschaftliche Abhängigkeit (z.B. von Rohstofflieferanten). Diese Art von Energieerzeugung ist somit auch umweltschonend und nachhaltig, da keine fossilen Brennstoffe verwendet werden und die CO2 Emissionen meistens wesentlich geringer sind. Es gibt verschiedene Arten von regenerativen Energien, beispielsweise Windenergie, Solarenergie, Geothermie, Wasserkraft und Biomasse.

https://um.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/_processed_/7/7/csm_Schaubild_Erneuerbare-Energien_vanillya_AdobeStock_2434x1310_9918e36186.jpg

Die Windenergie bzw. Windkraft ist die großtechnische Nutzung des Windes als erneuerbare Energiequelle. Die Windenergie wird seit dem Altertum genutzt, um Energie aus der Umwelt für technische Zwecke verfügbar zu machen. In der Vergangenheit wurde die mit Windmühlen verfügbar gemachte Energie direkt vor Ort genutzt, um Maschionen und Vorrichtungen anzutreiben. Mit ihrer Hilfe wurde zum Beispiel Korn zu Mehl gemahlen, Grundwasser an die Erdoberfläche gefördert, oder Sägewerke betrieben. Heute ist die Erzeugung von elektrischer Energie mit Windkraftanlagen die ,mit großem Abstand wichtigste Nutzung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wasserkraft als regenerative Energie viele Nachteile mit sich bringt. Zum einen werden Lebensräume zerstört und zum anderen kosten Wasserkraftwerke eine Menge Geld. Zudem kann Wasserkraft nicht in jedem Land betrieben werden und liefert im Vergleich zu anderen regenerativen Energien nur wenig Energie. Die Nutzung von Wasserkraft ist also von vielen Punkten abhängig, z.B. ob die Kosten gedeckt werden können, ob (genügend) Wasser vorhanden ist oder auch ob das Wasser genügend Energie aufbringen kann. Schaut man zurück auf die Raumbeispiele lässt sich sagen, dass Norwegen aufgrund der hohen Wasservorkommen und der großen Gefälle und Brasilien durch den Amazonas-Regenwald gut bedient sind, aber in Ländern wie Deutschland kaum etwas bringt, da die Wasserkraftwerke modernisiert werden müssen und nur kaum Energie liefern. Daher lässt sich sagen, dass Wasserkraft sich erst lohnt, wenn alle negativen Aspekte beseitigt werden können und auch die Bedingungen des Versorgungspotenzials erfüllt wurden.

Die Karte zeigt, dass das Potenzial für die Biomassenutzung besonders in landwirtschaftlich intensiv genutzten Regionen am höchsten ist. Die Biogasanlagen sind relativ gleichmäßig über Deutschland verteilt. Dennoch zeigt sich eine Bevorzugung der agrarisch intensiv genutzten Gebiete, insbesondere der Gebiete mit Viehhaltung. Insgesamt waren 2013 mehr als 7500 Biogasanlagen mit einer Gesamtleistung von 5000 Megawatt in Betrieb. Die durchschnittliche Anlagenleistung von 450 kW zeigt, dass eine dezentrale Struktur entstanden ist, auch wenn an recht vielen Standorten Leistungen von mehr als 10 Megawatt konzentriert sind. (Stand 2013)

Nachhaltigkeit

Energieressourcen sparend durch Nutzung von natürlichen Energie Ressourcen aus Innerem des Erdinneren.

Materialgrundlage:

<a href="https://app.bookcreator.com/library/-LfniwTizF_Ajh6Ih4d7/foj5Dl19juetSYV1DkvXZimUFfg1/RyFh1MQHQqKZ_oHilVNHLg/OxmUrwQvTB65ovGE0TdBSg">https://app.bookcreator.com/library/-LfniwTizF_Ajh6Ih4d7/foj5Dl19juetSYV1DkvXZimUFfg1/RyFh1MQHQqKZ_oHilVNHLg/OxmUrwQvTB65ovGE0TdBSg</a>

<a href="https://www2.klett.de/sixcms/media.php/229/454050_0223_Infoblatt_Erneuerbare_Energien.pdf">https://www2.klett.de/sixcms/media.php/229/454050_0223_Infoblatt_Erneuerbare_Energien.pdf</a>

<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien">https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien</a>

<a href="https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/energiewende.html">https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/energiewende.html</a>

<a href="https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/erneuerbare-energien.html">https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/erneuerbare-energien.html</a>

<a href="https://1-stromvergleich.com/strom-report/oekostrom/">https://1-stromvergleich.com/strom-report/oekostrom/</a>

1. Einführung 2. Wasserkraft 3. Windkraft 4. Solarenergie 5. Biomasse 6. Geothermie 7. Fazit/Evaluation 8. Glossar

1.Einführung in das Thema 1.1. Defintition 1.2. Energiebedarf weltweit 1.3. CO2 Ausstoß 1.4. Potenzial der erneuerbaren Energien 1.5. Probleme bei der Realisierung der Energiewende

Leitfragen: Regenerative Energien - was ist das? Wie viel Energie braucht die Welt? Welche Arten der regenerative Energien gibt es? Energiewende - warum und warum so dringend?

4.3.1 Nutzung in Deutschland Zum Ende des Jahres 2015 wurden ca. 6 % des in Deutschland benötigten Stroms von rund 1,5 Millionen Photovoltaikanlagen erzeugt.

4.3.2 Nutzung weltweit Durch den stetigen Ausbau der Photovoltaik steigt auch die weltweite Solarstromproduktion an. 2015 wurden weltweit über 250 Mrd. Kilowattstunden (kWh) aus Photovoltaik erzeugt. Im Vergleich zum Vorjahr 2014 (190 Mrd. kWh) ist das ein Anstieg von 33 Prozent. Knapp die Hälfte der weltweiten Solarstromerzeugung fällt dabei mit jeweils fast 40 Mrd. kWh auf China, die USA und Deutschland.

<a href="https://1-stromvergleich.com/strom-report/photovoltaik-bundeslaender-deutschland/">https://1-stromvergleich.com/strom-report/photovoltaik-bundeslaender-deutschland/</a>

1.2.Energiebedarf weltweit

Der weltweite Energiebedarf wurde im Jahr 2018 mit 16,7% von erneuerbaren Energien gedeckt.

Der Weltenergiebedarf ist die Menge an Primärenergie, die weltweit im Jahr benötigt wird.

Der weltweite Energiebedarf nimmt seit Jahren stark zu (durch immer höheren Anteil an elektronischen Neuerungen, gestiegene Mobilität etc.) Folge: Immer mehr Energie muss zur Verfügung gestellt werden Problem: die meisten Energieträger sind endlich LÖSUNG?!

Der Verbrauch hat sich in 40 Jahren mehr als verdreifacht!

<a href="https://de.statista.com/infografik/12988/weltweite-energiebedarf-nach-energietraeger/">https://de.statista.com/infografik/12988/weltweite-energiebedarf-nach-energietraeger/</a>

~https://blog.dpsg.de/wp-content/uploads/2017/08/environmental-protection-683437-750x422.jpg ~https://www.hdw-bildungszentrum.de/wp-content/uploads/2016/09/Depositphotos_5262857_XXL-Kopie.jpg ~http://3dman.club.dedi5400.your-server.de/wp-content/uploads/2017/07/Bildschirmfoto-2017-07-10-um-14.11.35-300x300.png

Ökologie: ~ Lebensraum von Flora und Fauna geht verloren <a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ es wird "grüner" Strom erzeugt (keine umweltschädlichen Abgase entstehen)✅ ~Zusammenstoß von Vögeln und Anlagen<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~Unterwasserlärm v. Offshoreparks und deren Auswirkungen werden noch erforscht - mögliche Beeinträchtigung der Meerestiere<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ hoher Landschaftsverbrauch <a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

Ökonomie: ~ solange ausreichend Wind zur Verfügung steht, erbringen die Windkraftanlagen gute Stromerträge✅ ~ sehr teuer weil man sehr viel Material benötigt und auch nicht sehr verlässlich <a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ erzeugt sehr viel Energie✅ ~ Offshore: im Vergleich zu anderen regenerativen Energien sind die Stromgestehungskosten relativ hoch (8-14 EuroCent/kWh im Vergleich zu Solar: 4-6 EuroCent/kWh)<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

Soziales: ~ Menschen werden mit erneuerbarem Strom versorgt✅ ~ Umsiedlung der Menschen aufgrund dem Bau von Windenergieanlagen<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ Schallquellen können zu Gesundheitsschäden führen<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ Kurs von Schiffen wird behindert (Offshore-Parks)<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a> ~ schafft Arbeitsplätze (kontinuierlich wachsend - 2016: 160.200 Arbeitsplätze) ✅ ~ Beeinträchtigung des Straßen-und Luftverkehrs<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

von Leon, Hannes, Yannick K., Aaron, Yasmin, Luisa und Miriam

4.4 Vorteile/Nachteile von Solarenergie

Vorteile -&gt;Energiewende wird beschleunigt -&gt;fossile Energieträger werden verdrängt -&gt;Dezentrale Energieerzeugung -&gt;Strom wird dort erzeugt, wo er verbraucht wird -&gt;weniger Hochspannungsleitungen -&gt;nachhaltiger als fossile Energieträger -&gt;unabhängig von größeren Stromerzeugungsorten -&gt;unerschöpflich -&gt;kostenlos verfügbar -&gt;emissionsfrei (kein CO2-Außstoß)

Nachteile -&gt;hohe Einstiegskosten -&gt;Photovoltaikanlage kostet 7000 Euro -&gt;Einkommens-und Umsatzsteuer -&gt;Wer Strom verkauft, muss Einkommenssteuer abführen, aufgrund von Stromerlösen -&gt;abhängig von Lage, Witterung und Jahreszeit -&gt;nachlassende Leistung der Anlagen

Weit gefasst bezeichnet&nbsp;Biomasse&nbsp;die Gesamtheit aller Lebewesen, einschließlich des abgestorbenen Materials. Im Kontext der Erneuerbaren Energien werden alle organischen Stoffe pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, die als Energieträger genutzt werden, als&nbsp;Biomasse&nbsp;bezeichnet.

- zu diesem Zweck angebauten Energiepflanzen (z.B. Raps oder Mais) - Holz und Rohstoffen (bspw. Stroh, Ernteabfälle, Biomüll und Gülle)

https://pixabay.com/de/photos/holz-biomasse-st%C3%A4mme-825792/

3.5 Raumbeispiel mit Lokalisierung

Offshore-Windpark Walney

- nahe dem Vereinigten Königreich (westlich von Lancaster) und liegt in der irischen See - Koordinaten: 54°N,&nbsp;3°W - durchschnittliche Windgeschwindigkeit: 8-9.5 m/s -&gt; sehr geeigneter Standort für Windkraftanlagen -&nbsp;Fläche von 145 km² - Projektbeginn: 2003 - 87 Windturbinen kamen in der letzten Erweiterung noch dazu - in der Nähe befinden sich die Offshore Windparks&nbsp;Ormonde,&nbsp;Barrow&nbsp;und&nbsp;West of Duddon Sands - durch viele Teilflächen die mit den Betrieb gegangen sind gibt es 2018 eine Gesamtleistung von 1000MW - Eigentümer ist Walney (UK) Offshore Windfarms Limited - man kann 600.000 Häuser versorgen - der größte Offshore-Park weltweit

https://static.interestingengineering.com/images/SEPTEMBER/sizes/walney-extension-windfarm_resize_md.jpg

https://www.power-technology.com/wp-content/uploads/sites/7/2017/09/1l-image-150.jpg

Bioenergie ist weltweit die meistgenutzte regenerative Energiequelle. Ihre Potenziale sind vielseitig, dennoch aber begrenzt. Die Biomasse für die Erzeugung von Bioenergie in Form von Wärme, Strom und Kraftstoffen stammt von Forst- bzw. von landwirtschaftlich genutzten Flächen und in geringem Maße auch aus aquatischen Systemen (Meeren, Seen)

Im Jahr 2012 betrug der globale Primärenergieverbrauch ca. 560 Exajoule (EJ). Der Anteil erneuerbarer Energien lag bei 13,2 %, davon entfielen auf Biomasse nahezu 80 Prozent (&gt; 50 EJ)

http://www.thebluediamondgallery.com/handwriting/p/potential.html

Zusammenfasend kann man sagen, dass bei der Gewinnung von Energie durch Biomasse größtenteils die Vorteile überwiegen. Bei richtigem Anbau und bei richtiger Nutzung ist es von einem ökologischen Standpunkt gesehen absolut nachhaltig. Den ökonomischen Risiken kann man entgegenwirken, indem man die Gewinnung deutlich effizienter gestaltet, sodass man alle entstehende Produkte nutzt. Die erhöhten Lebensmittelpreise sind wahrscheinlich auch eher weniger für den Endverbraucher sichtbar. Der größte Nachteil, den die Bioenergie jedoch mit sich bringt, ist die Platzintensität. Ihr kann man nicht entgegenwirken.

5.6 Raumbeispiel Österreich

Österreich liegt ungefähr auf den Koordinaten 47 Grad nördlicher Breite und 14 Grad Östlicher Länge. Österreich wird hauptsächlich von den Alpen durchzogen, das heißt es ist ein sehr bergiges Gebiet. Im Jahre 2017 betrug die Einwohnerzahl rund 8.773 Millionen. Auch Österreich gewinnt Energie durch Biomasse, jedoch im Gegensatz zu Deutschland nicht hauptsächlich aus Mais und Gülle, sondern aufgrund der Lage im Gebirge und den nicht landwirtschaftlich nutzbaren Flächen aus Holz. Diese werden durch mehrere Subventionen vom Staat gefördert. Dies sollte einige Jahre so verlaufen, bis die Anlagen sich rentieren. Jedoch machen die meisten Anlagen immer noch keinen Gewinn, sodass nun versucht wird das zugehörige Gesetz abzuschaffen.

Videobeispiel: <a href="https://www.youtube.com/watch?v=XZgA0xWP6iE">https://www.youtube.com/watch?v=XZgA0xWP6iE</a>

Eine nutzbare und sinnvolle regenerative Energie...

5.1 Definition Biomasse 5.2 Form der Energieerzeugung 5.3 Nutzung in Deutschland und weltweit 5.4 Versorgungspotenzial 5.5 Vor- und Nachteile 5.6 Raumbeispiel 5.7 Nachhaltigkeit? 5.8 Fazit

4.5 Raumbeispiel - China

China liegt im Osten des asiatischen Kontinents und bedeckt fast ein Viertel von dessen Oberfläche. Es erstreckt sich von 18° bis 54° nördlicher Breite und von 71° bis 135° östlicher Länge. Außerdem ist China der weltweit größte Nutzer von Solarenergie. Es gibt dort sehr viele Solaranlagen, wie die Photovoltaikanlage in Zubau. Mit einer Globalstrahlung von 1200 bis 1800 kwh/m² ist China sehr gut für Solarenergie geeignet. Schon 2015 wollte die Regierung 70 % mehr GW für Photovoltaik als im Vorjahr installieren. Im Jahr 2016 machte Solarenergie etwa 2 % des Energiemixes in China aus was zeigt, dass China zwar auf einem guten Weg ist, aber immernoch sehr viel dreckigen Strom aus Kohle erzeugt.

<a href="https://de.m.wikipedia.org/wiki/Solarenergie_in_China#/media/Datei%3ASolarGIS-Solar-map-China-Mainlands-en.png">https://de.m.wikipedia.org/wiki/Solarenergie_in_China#/media/Datei%3ASolarGIS-Solar-map-China-Mainlands-en.png</a>

Island

Gelegen am Vulkan Hengill (64°N, 21°W) im Süden Islands, liegt das Hellisheidarvirkjun Heizkraft und ist das größte Kraftwerk Islands und das zweitgrößte geothermische Kraftwerk der Welt. Das Geothermie-Kraftwerk wurde geschaffen, um Strom an die Stadt Reykjavik anzubieten.

<a href="https://www.extremeiceland.is/de/informationen/ueber-island/geothermiekraftwerk-hellisheidi">https://www.extremeiceland.is/de/informationen/ueber-island/geothermiekraftwerk-hellisheidi</a>

ISLAND

1. Energieerzeugung, Versorgungspotenzial &amp; Nutzung 2. Vor- und Nachteile 3. Raumbeispiel mit Lokalisierung 4. Nachhaltigkeit 5. Fazit

In Erdmantel und Erdkruste ist der Großteil an Erdwärme zurückzuführen auf den ständigen Zerfall von natürlichen, radioaktiven Elementen. Dieser Prozess bleibt noch Milliarden von Jahren erhalten und Erdwärme ist somit unerschöpflich.

1.5. Probleme bei der Realisierung der Energiewende

Strom aus regenerativen Energiequellen ist zwar theoretisch unerschöpflich, ist aber nicht überall gleichermaßen verfügbar und fließt auch nicht rund um die Uhr. Selten stimmen Energiefluss und Energiebedarf für Ort und Zeit gleichzeitig überein, d.h. an Ort A wird viel Strom gebraucht, aber dort gibt es weder Wind noch viele Sonnenstunden und an Ort B ist all dies vorhandenen, wird aber kaum gebraucht. Was tun? Strom gilt generell als schwer speicherbar, tatsächlich gibt es aber bereits heute einige verschiedene Arten von Stromspeichern: direkt und indirekt direkt: z.B. Speicherung in Batterien und Akkus indirekt: z.B. Speicherung in Form von Wärme

Aktuelle Probleme: -Stromspeichersyssteme noch nicht ausgereift -hohe Investitionskosten -Potentzial ist nicht überall gleich (=möglicher Arbeitsplatzverluste/ wirtschaftliche Schwächung für manche Länder)

3.2 Form der Energieerzeugung:

Stationen der Energieerzeugung:

Die Bewegungsenergie der Winde wirkt auf die Rotorblätter, sodass sich die Rotoren der Anlage drehen. Die Rotationsenergie wird dann an den Generator weitergeleitet. Der Generator erzeugt dann elektrischen Strom. Je höher die Anlage über der Erdoberfläche liegt, desto gleichmäßiger und stärker wehen die Winde. Durch größere Rotorblätter und höhere Anlagen, kann man effizienter Energie gewinnen. Eine 1,5 MW-Anlage kann ca. 1.000 Haushalte versorgen.

https://www.wind-energie.de/fileadmin/_processed_/3/0/csm_quaschning-inselanlagen_aa799283e7.jpg

4.7 Nachaltigkeit von Solarenergie

-&nbsp;Strom- und Wärmeerzeugung ohne schädliche Auswirkungen auf Klima und Umwelt.✔️

-mehr Energie wird hergestellt, als verbraucht wird --&gt; Gewinn✔️ -Arbeitsplatzverluste in den letzten Jahren<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

&nbsp;-1,8 Mio. Tonnen CO2 können eingespart werden --&gt; umweltschonend✔️

- Nutzungskonflikte können durch gebrauchte Fläche entstehen Alternative: auf Dächern✔️

- keine durchgängige Stromerzeugung möglich --&gt;durch unpraktische Wetterbedingungen<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

- 95% der Hauptbestandteile von Solaranlagen sind recycelbar✔️

- bei der Herstellung von Solarzellen entstehen CO2-Emissionen --&gt;schädlich für Klima und Umwelt<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

- durch Herstellung von Solarzellen enstehen hohe Kohlenstoffdioxidemissionen --&gt; schädlich für den Menschen<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

- unbegrenzte Quelle --&gt; langanhaltend✔️

- Hohe Einstiegskosten von 7000 Euro--&gt; für viele Menschen nicht möglich<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

- Solarzellenherstellung wird immer preiswerter --&gt;weniger Kosten für Menschen✔️

- Solaranlagen haben eine Lebensdauer von 30 Jahren --&gt; sehr Nachhaltig✔️

- Solaranlagen schaffen Arbeitsplätze✔️

zum Vergleich: Ein Windrad hat etwa 3 MW Leistung

2.6. Nachhaltigkeit in Bezug auf die Nutzung von Wasserkraft

-  Menschen müssen u.a. für den Bau von Talsperren umgesiedelt werden

- der Bau von Wasserkraftwerken, Staumauern etc. ist sehr teuer und rentiert sich erst nach vielen Jahren

- Talsperren, Stauseen und Staumauern benötigen viel Platz, weshalb Lebensräume zerstört werden müssen, um diese zu erbauen

- besseres Gewissen für die Bevölkerung

- fossile Energieträger (z.B. Steinkohle) werden geschont

- Fische, die in die Turbinen der Wasserkraftwerke geraten sterben (aus)

- Emissionen sinken nicht. Durch das Überspülen von ländlichen Gebieten finden am Boden chemische Prozesse statt, bei denen Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan entstehen. Der im Boden enthaltene Kohlenstoff wird im Wasser von Bakterien zu Kohlendioxid verarbeitet während diese den Sauerstoff im Wasser verbrauchen. So entsteht eine sauerstoffarme Schicht und dadurch dann auch Methan.

- durch den Bau von Wasserkraftwerken in Flüssen wird das Flussbett z.T. zerstört und benötigt viele Jahre bis es sich erneuern konnte

- Wasser ist nicht immer und überall verfügbar

2.2. Form der Energieversorgung und Versorgungspotenzial

Form der Energieversorgung: Physikalisches Grundprinzip bei der Nutzung der Wasserkraft ist die Umwandlung der potentiellen Energie des Wassers auf einem Berg in kinetische Energie, die entsteht, wenn das Wasser den Berg herunterfließt. Ist das Wasser im Tal angekommen, fließt es durch eine Turbine, dort verrichtet es dann mechanische Arbeit aus der elektrischer Strom resultiert.

Quelle: https://www.enbw.com/erneuerbare-energien/wasser/

Photovoltaik/Solarenergie - Teuer aber effizient ?

Inhaltsverzeichnis: 4.1 Definition 4.2 Form der Energieerzeugung und Versorgungspotenzial 4.3 Nutzung in Deutschland und weltweit 4.4 Vor- und Nachteile 4.5 Raumbeispiel mit Lokalisierung 4.6 Kreative Aufgabe 4.7 Nachhaltigkeit 4.8 Fazit

<a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photovoltaik_Dachanlage_Hannover_-_Schwarze_Heide_-_1_MW.jpg">https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photovoltaik_Dachanlage_Hannover_-_Schwarze_Heide_-_1_MW.jpg</a>

4.1 Solarenergie, auch Sonnenenergie genannt, bezeichnet die Energie der Sonnenstrahlung. Solarenergie kann in Form von elektrischem Strom, also als Wärme, aber auch als chemische Energie erfolgen.

Biomasse wandelt aber auch Energie in andere Formen um. Eine andere Möglichkeit ist nämlich das Vergasen. Durch eine Reihe physikalisch-chemischer Vorgänge entsteht dabei sehr energiereiches Gas, das effizient verbrannt werden kann.&nbsp;Mit Prozess- oder Holzgas lassen sich beispielsweise Motoren antreiben – in der Vergangenheit ein weit verbreitetes Verfahren.

https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Regenerative_Energie.PNG

-Biomasse ist der wichtigste und gleichzeitig vielfältigste erneuerbare Energieträger -In Deutschland wird Biomasse unter den erneuerbaren Energien auch mittelfristig die dominierende Energiequelle sein - wichtige Rolle im Wärme- und Transportsektor

Raumbeispiel Kraftwerk Itaipú: Lokalisierung: - 25°S, 54°W - Land: Brasilien, grenzt an Paraguay - Zufluss: Paraná - Benachbarte Städte: Foz do Iguaçu, Hernandarias

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Itaipú

Allgemeines zum Kraftwerk: Itaipú ist ein Gemeinschaftsprojekt von Brasilien und Paraguay und nach zwei chinesischen Kraftwerken das größte Wasserkraftwerk weltweit. Es erzeugt jährlich etwa 95 TWh (Terawattstunden) elektrischen Strom, was den Elektrizitätsbedarf von Paraguay zu 75% bzw. 16% von Brasilien deckt. Es hat einen Stausee mit einer Länge von 170km und einer Breite von 7-12km.

Das Kraftwerk in Zahlen: Bauzeit: 1975–1991 Höhe der Sperrmauer: 196m Turbinen: 20 Nennleistung: 14.000 MW Leistung pro Turbine: 700 MW Wasserdurchfluss: 10.500&nbsp;m3/s

<a href="https://www.enercity.de/windenergie/wissen-windenergie/windenergieanlagen-rundgang/index.html">https://www.enercity.de/windenergie/wissen-windenergie/windenergieanlagen-rundgang/index.html</a>

3.6.1 Schau dir den virtuellen Windenergieanlagenrundgang an und suche Informationen über... ~ die Nabenhöhe ~ die Leistung des Permanentmagnetgenerators ~ die Leistung des Transformators ~ den Rotorblattdurchmesser ~ die Rotordrehzahl

3.6.3 Kahoot!: <a href="https://play.kahoot.it/#/lobby?quizId=5601be97-7a50-44c6-bbef-c76fe88d6025">https://play.kahoot.it/#/lobby?quizId=5601be97-7a50-44c6-bbef-c76fe88d6025</a>

https://static.giga.de/wp-content/uploads/2016/04/vr-brille-brillentraeger.jpg

3.6.2 Rechne nun alle Zahlenwerte zusammen. (bei mehreren Werten den Minimalwert nehmen) Kontrollergebnis: 4387,2

Die Wasserkraft gilt als regenerative Energiequelle. Mit ihr werden potentielle oder kinetische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt, um elektrischen Strom zu erzeugen. Potentielle Energie=Die Energie eines Gegenstandes in einer bestimmten Höhe, je höher der Gegenstand, desto mehr Energie Kinetische Energie=Energie zur Bewegung Mechanische Arbeit=Prozess, bei dem Energie erzeugt wird

Zeitstrahl von der Planung eines Wasserkraftwerks bis zum Bau und Gewinn durch das Kraftwerk

Volle Kostenkompensation, erste finanzielle Gewinne

Quelle: https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/bmwi_de/marktanalysen-photovoltaik-wasserkraft.pdf?__blob=publicationFile&amp;v=11

https://pixabay.com/de/photos/damm-wasserkraft-wasser-2492809/

https://www.meteoblue.com/de/wetter/historyclimate/climatemodelled/bergen_norwegen_3161732

In Brasilien gibt es laut dem Associação Brasileira de Distribuidores (Brasilianischer Wirtschaftsverband) 201 Kraftwerke mit einer Leistung über 30 MW und 476 mit bis zu 1 MW Leistung. Insgesamt lag Brasilien 2012 damit auf Rang 10 bezüglich der jährlichen Energieerzeugung mit 537,6 TWh. Brasilien holt außerdem 69,3% der jährlichen Energieerzeugung aus Wasserkraftwerken. Dies ist auf die hohe Menge an Wasser durch den Amazonas-Regenwald zurückzuführen, die dann in den vielen Kraftwerken Strom erzeugt.

Nach Statistiken des Unternehmens BP werden weltweit etwa 17% der Energie aus Wasserkraft erzeugt, das entspricht etwa 2,6 Milliarden kWh.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die Nutzung von Solarenergie sehr vorteilhaft ist, da man einerseits die Sonne als unbegrenzte Quelle hat, sie ein vielfaches mehr erzeugen kann als benötigt wird und sehr vielseitig nutzbar ist. Man kann sowohl Wärme als auch elektrischen Strom erzeugen. Hinzu kommt, dass Solarenergie sehr nachhaltig ist, da sie sehr umweltschonend im Vergleich zu anderen regenerativen Energien ist. Ein negativer Punkt ist, dass die Entstehungskosten einer solchen Anlage sehr hoch sind, in den letzten Jahren aber immer erschwinglicher werden, da der Preis für die Solarzellen stetig sinkt. Wenn man alle Punkte mit einbezieht, kann man sagen, dass Solarenergie mit das größte Potenzial hat, wenn es um die Realisierung der Energiewende geht.

3. Bedingung, ökonomische Effizienz: Wie eben genannt müssen oft Investoren gefunden werden, um ein Kraftwerk zu errichten. Diese achten oft auch auf die sogenannte ökonomische Effizienz, also den Kosten-Nutzen-Effekt. So ist beispielsweise ein Wasserkraftwerk im Vergleich zu einer Offshore-Windkraftanlage mit 1 Megawatt Leistung verhältnismäßig ineffizient, da die Windkraftanlage nur etwa 2,5 bis 4 Mio. Euro kostet. Außerdem ist die Investition von etwa 11,5 Mio. Euro in ein Wasserkraftwerk erst nach ca. 5 Jahren kompensiert.

Vorteile

Nachteile

-Trotzdem Negative CO2 Bilanz im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien

-Hungernöte durch Preissteigerung von Mais und Weizen

- fossile Brennstoffe werden in geringeren Mengen verbraucht

- eine Zerstörung von Pflanzen- und Tierarten z.B. durch den Bau von Staumauern

- bei starken Regenfällen besteht die Möglichkeit einer Überschwemmung der Stauseen

- größere Unabhängigkeit gegenüber anderen Ländern hinsichtlich Energie

- Wasserkraft liefert nur sehr wenig Energie im Vergleich zu Windenergie oder Photovoltaik

- der Bau von Wasserkraftwerken, Staumauern etc. ist sehr teuer

Benötigt viel Platz<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

Eventuell höhere Lebensmittelpreise, aufgrund von Anbaukonkurrenz

Teilweise hohes Ökonomisches Risiko (Bsp: Österreich)

Agrarchemikalien und gentechnisch veränderte Pflanzen als Risiken<a href="https://emojiterra.com/de/rotes-kreuz/">❌</a>

Gülle wird verwertet (Gülle sonst als Dünger mit Risiko, da Grundwasserverschmutzung usw.)✔️

Gärreste können als Dünger verwendet werden✔️

Manchmal Verluste durch uneffektive Kraftwerke

4.1 Definition 4.2 Energiebedarf --&gt;4.2.1 weltweit --&gt;4.2.2 deutschland 4.3 Ausschöpfbares Potenzial der Windenergie 4.4 Aufbau einer Windkraftanlage 4.5 Vor- und Nachteile 4.6 Geschichte der Windkraftenergie

1. Definition von Wasserkraft 2. Formen der Energieerzeugung und Versorgungspotenzial 3. Nutzung von Wasserkraft in Deutschland und weltweit 4. Vor- und Nachteile von Wasserkraft 5. Raumbeispiele mit Lokalisierungen (Norwegen und Brasilien) 6. Nachhaltigkeit in Bezug auf die Nutzung von Wasserkraft 7. Fazit

Quelle: https://www.yello.de/mehralsdudenkst/wie-funktioniert-ein-wasserkraftwerk/#gref

Seit einiger Zeit wird diskutiert, ob solch eine Form der erneuerbaren Energien dem Nachhaltigkeitsprinzip entspricht. Umweltschützer fokussieren sich auf den ökologischen Aspekt.&nbsp;

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biomasse_-_Fernheizwerk_Mittleres_Schwarzatal.jpg

Eine nachhaltige Lebensweise liegt allerdings nur dann vor, wenn ökologische, ökonomische und soziale Ziele zusammenhalten. Das gilt auch für die Bioenergie.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Biomasse-Heizkraftwerk_Pfaffenhofen_an_der_Ilm.jpg

Allerdings wird kritisiert, dass Regenwälder abgeholzt werden und Äcker nur noch für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden. Nun muss man ein dementsprechendes passendes Gleichgewicht finden. Zu bedenken ist dabei, dass Bioenergie nach wie vor ein weites Forschungsfeld ist.

5.1 Definition Biomasse/-energie

Bioenergie wird aus Biomasse erzeugt. Biomasse existiert in fester, flüssiger oder gasförmiger Form. Es sind Energiepflanzen (z.B. Raps, Mais, Zuckerrüben, Getreide), Holz und Reststoffe (z.B. Stroh, Biomüll oder Gülle). Aus Biomasse kann sowohl Wärme und Strom als auch Biokraftstoff gewonnen werden.

<a href="https://de.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:2012-05-13_Nordsee-Luftbilder_DSCF8495.jpg&amp;filetimestamp=20120515194210">https://de.m.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:2012-05-13_Nordsee-Luftbilder_DSCF8495.jpg&amp;filetimestamp=20120515194210</a>

3.3 Nutzung in Deutschland und weltweit

Die Windenergie hat einen steigenden Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland. In Deutschland gibt es derzeit knapp 20.000 Windenergieanlagen. Anfangs wurden Windenergieanlagen vor allem in den besonders windreichen Küstenregionen errichtet (offshore), da auf See stetige und starke Winde herrschen, und moderne Windenergieanlagen können auch in Waldflächen errichtet werden. Im Jahr 2000 führte Deutschland mit einem Zubau von 1.700 MW den internationalen Windenergiemarkt an. Im Jahr 2016 folgt USA mit einem Zubau von 8.200 MW auf dem zweiten Rang vor Deutschland (5.440 MW ) die auf dem dritten Rang sind. Zu den Top 5 Länder 2016 gehören auch Indien und Brasilien.

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<a href="https://www.volker-quaschning.de/grafiken/index.php">https://www.volker-quaschning.de/grafiken/index.php</a>

Versorgungspotenzial: Durch die hohe Menge an Wasser auf unserem Planeten besteht grundsätzlich auch ein hohes Versorgungspotenzial. Allerdings müssen auch einige Bedingungen erfüllt sein, damit die Wasserkraft effizient genutzt werden kann.

1. Bedingung, die Umgebung: Es ist ein Unterschied, ob man ein Wasserkraftwerk in der Wüste oder direkt am Meer bauen möchte. Denn in der Wüste gibt es nur stark begrenzte Mengen an Wasser, während es am Meer fast immer genügend Wasser gibt. Um also Wasserkraft zu nutzen muss der Ort des Kraftwerkes eine genügende Wasserzufuhr besitzen. 2. Bedingung, die Finanzierung: Der Bau und Betrieb eines Wasserkraftwerkes kostet nach Angaben des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie etwa 11,5 Mio. Euro. Es müssen also Investoren gefunden werden, die dieses Kapital aufbringen können.

Bereits seit 2011 erzeugt die Biogasanlage Randkanal-Nord in Köln-Roggendorf/ Thenhoven zuverlässig Ökostrom und Wärme aus Energiepflanzen sowie Wirtschaftsdünger. Nun wird die Anlage ausgebaut und den Anforderungen des Energiemarkts angepasst. Dazu wird zum bestehenden 1.200-Kilowatt-Blockheizkraftwerk (BHKW) ein zweites BHKW mit gleicher Leistung installiert. Die Anlage wird weiterhin bis zu 9,9 Gigawattstunden Strom liefern, der Rohstoffeinsatz wird sich also nicht erhöhen.

Vorteile

Winde gibt es auf der ganzen Welt, weshalb weniger Import und Export von Rohstoffen benötigt wird.

Winde bleiben zwar erhalten, doch variiert die Windintensität, sodass es bei starken Winden zu Netzüberlastung kommen kann

Für die Energiegewinnung benötigt man nicht so viel Platz und die Kosten werden durch die Erträge wieder eingebracht.

Windanlagen sind auch sehr teuer,da sie meistens nahe an den Küsten gebaut werden müssen,da dort stärkere Winde herrschen.

Es gibt keine Ausstöße von Schadstoffen wie Kohlendioxid, Stickoxid und Schwefeldioxid wie bei der Stromerzeugung in Kraftwerken.

Durch die Offshore-Windparks gibt es mehr potentielle Flächen, die genutzt werden können.

Das Eis was sich auf den Rotorblättern bildet, kann bei dem Starten durch die Gegend geschleudert werden, was zur Gefahr werden kann bei nahelegenden Dörfern.