Erneuerbare Energie. Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

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1 Windenergie... Adrian Trüb... 2 Die Anfäng... 2 Schiffsfahrt... 2 Windmühlen... 2 Windenergieanlagen... 3 Windenergie in der Schweiz... 3 Vor- / Nachteile der Windenergie... 3 Sonnenenergie... Bruno Vollenweider... 4 Sonnenkollektor... 4 Solarzelle... 5 Nutzen der Solarenergie in der Schweiz... 5 Zukunft der Sonnenenergie... 5 Vor/Nachteile der Sonnenenergie... 5 Ist die Sonnenenergie eine Alternative zum Öl?... 5 Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

2 Windenergie Die Anfänge Windenergie ist die wohl Älteste vom Menschen genutzte Energie. Den Nutzen fand man zunächst nur in der Fortbewegung mittels Segelschiff oder Ballon und zum Verrichten von Mechanischer Arbeit, wie zum Beispiel in Windmühlen oder Wasserpumpen. Seit der Entdeckung der Elektrizität wird die Windenergie auch zur Stromerzeugung genutzt. Nach den Ölkrisen in den 70er Jahren wurde vermehrt nach Alternativenergien gesucht, wobei auch die Entwicklung moderner Windenergieanlagen vorangetrieben wurde. Die Windenergieanlagen werden stets leistungsfähiger und erzielen bessere Wirkungsgrade, dies auch dank der Aerodynamik, wo neue Kenntnisse immerfort zu verbesserten Ergebnissen führen. Schiffsfahrt Die ersten Segelschiffe wurden vermutlich in Ägypten entwickelt, für den Warentransport auf dem Nil. Erst die Griechen und die Phönizier konstruierten Seetaugliche Schiffe, welche später von Römern, Sachsen und Wikingern bis zur Perfektion weiterentwickelt wurden. Im 19. Jahrhundert wurden diese Prachtvollen Segelschiffe durch Dampf- oder Motorschiffe abgelöst. 1 In neuster Zeit wird in der Schiffsfahrt wieder auf Windenergie gesetzt, jedoch nicht mit den ungünstig, platzverschwendenden Masten, die Windenergie wird mit Zugdrachen auf das Schiff übertragen. Der Drachen ersetzt den Antriebsmotor nicht vollständig, jedoch kann der Treibstoffverbrauch je nach Schiffstyp zwischen 10 35% gesenkt werden, herrschen ideale Windbedingungen werden bis zu 50% des Treibstoffbedarfs eingespart. 2 Die Victory, Nelsons Flaggschiff Windmühlen Bis zur Dampfmaschine waren Windmühlen, neben Wassermühlen, die einzigen Antriebsmöglichkeiten der zur Verrichtung mechanischer Arbeit. Ursprünglich galt der Einsatz der Windmühle dem mahlen von Getreide, doch fanden sie auch rasch Anwendungen in anderen Bereichen, vom Antrieb von Wasserpumpen, über Sägemühlen bis zu Lohmühlen, in welchen Eichen- oder Fichtenrinden zur Lohe zermahlen wurden. Die Lohe ist ein pflanzliches Gerbmittel, ideal geeignet zum Gerben von Leder. 3 Der Bestand der Wildmühlen ist inzwischen weltweit weitgehend geschrumpft. Dieser Rückgang ist auf den Verbrennungs- und Elektromotor einzustufen. Im Vergleich zu diesen neuen, modernen Antriebsmöglichkeiten konnten Windmühlen nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden und verloren so an Popularität. Heutzutage werden die alten Mühlen lediglich noch als Denkmähler, Museen oder Wohnungen benutzt. 4 Höchstwahrscheinlich wird dies weiterhin so bleiben, da alle Welt an der Stromproduktion interessiert ist, denn Elektromotoren haben gewisse Vorteile im Bezug auf errichten mechanischer Arbeiten. Holländerwindmühle Quellen Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

3 Windenergieanlagen Die wohl neueste Nutzung der Windenergie ist die Stromerzeugung durch Antreiben eines Generators. Die Grundlagen der modernen Windenergienutzung stammen aus Dänemark. 1 Am besten geeignete Standorte für die sogenannten Windenergieanlagen sind Küstengebiete, da dort praktisch nie Windstille herrscht, tagsüber weht ein Wind vom Wasser aufs Land, in der Nacht kehrt die Windrichtung. Dies geschieht auf Grund der Temperatur- und somit auch Druckunterschiede vom Wasser zum Land. Auch kann sich der Wind auf dem Wasser ungebremst fortbewegen, wobei es an diesen Gebieten zu starken Winden kommt. 2 Installation in Andermatt Windenergie in der Schweiz Die erste Windenergieanlage wurde 1986 in Betrieb genommen. Heute zählen wir 30 Anlagen, vorwiegend stehen diese im Jura und in den Alpen. In Andermatt steht der weltweit höchstgelegene Windpark auf 2300m ü. M. Weltweit ist ein starker Wachstum der Windenergie zu beobachten. Die globale Wachstumsrate der neu errichteten Windanlagen beträgt 21%. In der Schweiz soll bis im Jahre 2010 fünf bis sieben mal mehr Strom aus Wind erzeugt werden. Die Nutzung kann noch stark somit noch stark ausgebaut werden, momentan wird nur etwa 0.03% des Schweizer Stromes aus Windenergie erzeugt. 3 Vor- / Nachteile der Windenergie Windenergie ist sauber, erneuerbar und umweltfreundlich. Danke dem Aufblühen der Windstromproduktion sind die Kosten der Anlagen drastisch gesunken. Die lange Lebensdauer von Jahren und die Mehrgewinnung von 40 85mal soviel Energie wie in der Herstellung verwendet wurde, sind ganz klare Pluspunkte. Windstrom ist somit wirtschaftlich und profitabel. Als Nachteile gilt sicherlich das Ändern des Landschaftsbildes. Auch kann die Lärmentwicklung Anwohner in Nähe einer Windenergieanlagen belästigen. 4 Quellen Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

4 Sonnenenergie Die Sonne hat eine ungeheure Kraft. Ihre Energie würde für ein vielfaches unseres Energieverbrauches reichen. Könnte man die komplette Energie nutzen die auf die Schweiz strahlt könnte man den Energieverbrauch 220mal abdecken. Die Menschen haben schon früh begriffen das die Sonne sehr mächtig ist, denn schon die alten Ägypter wussten das man die Sonnenenergie nutzen kann, mit so genannten Brennspiegeln entfachten sie Feuer. Mitte des 19. Jahrhunderts gelang es erstmals dem Franzosen Mouchot, die Sonnenenergie in Elektrizität umzuwandeln, womit der Entwicklung der Solarzelle nichts mehr im Wege stand. So benützt man die Sonnenenergie hauptsächlich auf zwei Arten. Zur Wärmeerzeugung durch so genannte Sonnenkollektoren, zum anderen zur Stromerzeugung durch die Photovoltaik. Sonnenkollektor Der Sonnenkollektor ist vereinfacht gesagt einen Schwarze Fläche die durch die Sonnenstrahlen aufgeheizt wird die wiederum das Kühlwasser aufheizt das dann genutzt wird. Zur Erhöhung der Erhitzung dieser so genannten Absorber Fläche wird eine Glassscheibe darüber gelegt die einen Treibhauseffekt verursacht. Um den Wärmeverlust möglichst gering zu halten wird auf der Rückseite ein Isolator verwendet. Das erhitzte Wasser wird nachher in einem Boiler geleitet und anschliessend als Warmwasser oder zur Beheizung verwendet. Um die Temperatur bei der Absorber Fläche noch weiter zu erhöhen kann ein Spiegelsystem verwendet werden. Diese Bauart wird aber noch nicht soviel eingesetzt. Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

5 Solarzelle Die Photovoltaik- Anlage wird zur Stromerzeugung genutzt. Die Solarzelle besteht aus reinem Silizium, genauer aus 2 Silizium Schichten. Die eine Schicht wird mit einem Material mit Elektronen Überschuss verschmutzt(dotiert), diese Schicht ist somit negativ Geladen (N-Schicht). Die andere Schicht wird mit einem Material mit Elektronen Mangel verschmutz(dotiert), diese ist somit positiv geladen(p-schicht). Scheint nun die Sonne auf diese Schichten bewegen sich die Elektronen und es entsteht eine Spannung. Eine Solarzelle hat eine ungefähre Spannung von 0.5V. Diese Zellen können zusammen geschaltet werden um eine höhere Spannung zu erzeugen. Eine Solarzelle erzeugt Gleichstrom und man muss daher Gleichstromgeräte oder einen Wechselrichter verwenden. Die zur Herstellung einer Solarzelle benötigte Energie ist relative hoch. Eine Solarzelle braucht ca 5 Jahre um diese Energie zu erzeugen. Die Solarzelle durchschnittliche Lebensdauer einer Solarzelle ist ca 30Jahre Der Wirkungsgrad einer Durchschnittlichen Solarzelle liegt bei 15% je nachdem aus welchem Material sie hergestellt wurde. Im geschlossenen Forschungsbereich wurde sogar schon ein Wirkungsgrad von 25% erreicht. Nutzen der Solarenergie in der Schweiz Beide oben beschriebenen Verfahren werden in der Schweiz angewandt. Ungefähr 0.3% unseres Wärmebedarfes und 0.03% des Strombedarfs wird durch Sonnenenergie abgedeckt Zukunft der Sonnenenergie Man rechnet vor allem damit dass sich die Sonnenenergie zur Stromerzeugung stark steigen wird, da der Wirkungsgrad sowie die Herstellungs- Kosten den Solarzellen noch stark verbessert werden kann. Ich denke, dass auch die Sonnenkollektoren weiter verbreitet werden, da sie sehr gut zur Heizungsunterstützung neben z. B. einer Ölheizung zum Öl sparen eingesetzt werden können. Vor/Nachteile der Sonnenenergie Energie Erzeugung ohne CO2 oder andere Schadstoffe. Silizium das zur Herstellung von Solarzellen benötigt wird, ist in grossen Mengen vorhanden. Und wird uns daher noch lange erhalten bleiben. Die Sonnenenergie ist so gut wie unerschöpflich. Die Herstellung von Solarzellen ist im Moment noch sehr teuer und braucht viel Energie. Auch der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist noch sehr klein. Man braucht eine riesige Fläche um genügend Energie zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil ist die Tages/Wetterabhängigkeit der Solarzellen. Ist die Sonnenenergie eine Alternative zum Öl? Meiner Meinung nach auf jeden Fall, da sie das Potential hat unseren Energieverbrauch mehrfach zu decken. Da uns die Sonnenenergie so gut wie niemals ausgehen wird, wie z. B. Öl. Die Technik der Solarenergie wird ständig verbessert und immer weiterentwickelt um das im Moment noch sehr klein genutzte Potential zu vergrössern. Bruno Vollenweider, Adrian Trüb

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