Neue Techniken zur Stromerzeugung

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1 Neue Techniken zur Stromerzeugung Energie bzw. Physik 4a/b Sigrid Abraham HS Vils Unterpinswang 31 Josef Ahornweg Pinswang 8 s.abraham@tsn.at 6682 Vils 05677/8838

2 Ausgehend von den Wasserkraftwerken war das Interesse geweckt, andere Techniken zur Stromerzeugung kennenzulernen. Insgesamt wurde in Gruppen fünf verschiedene andere Kraftwerkstypen untersucht - Gezeitenkraftwerk, Windkraftwerke, Biomassekraftwerke, Solarkraftwerke und Meeresströmungskraftwerke. dabei wurden Informationen über die Energiegrundlagen, über Aufbau und Funktion der Kraftwerke gesucht. Es wurden Vor- und Nachteile der jeweiligen Kraftwerke gesucht und verschiedene Standorte in Österreich, Europa bzw. der Welt ermittelt. Die zusammengetragenen Informationen wurden auf Poster übertragen. Eine Gruppe entschied sich für eine power point Präsentation, eine andere wollte ein Modell basteln. Da die ganzen Poster nicht eingereicht werden können wurden sie abfotografiert und die Ergebnisse nochmals von jeder Schülergruppe kurz zusammengefasst.

3 Inhaltsverzeichnis Einleitung Deckblatt Seite 1/2 Einleitung 3 Arbeitsbeschreibung 3 Ergebnisse der Schülergruppen a) Gezeitenkraftwerk 4 b) Windkraftwerk 5/6 c) Biomassekraftwerk 7/8 d) Solarkraftwerk 9 e) Meeresströmungskraftwerk 10/11 Literaturliste 12 Im Physikunterricht wurden im Zuge der Stromerzeugung auch die verschiedenen Wasserkraftwerke und herkömmlichen kalorischen Kraftwerke behandelt. Dadurch war natürlich auch das Interesse geweckt gibt es andere, bessere Möglichkeiten der Stromerzeugung? Ist das, was technisch machbar ist, auch finanzierbar und wirtschaftlich? Welche anderen Energiegrundlagen kann man wählen? Wie sind andere Kraftwerke aufgebaut, wie funktionieren sie? Wo gibt es solche Kraftwerke schon? Welche Vor- und Nachteile haben sie? Arbeitsbeschreibung Für die neuen Techniken zur Stromerzeugung wurden fünf verschiedene Kraftwerkstypen untersucht. a) Gezeitenkraftwerk b) Windkraftwerk c) Biomassekraftwerk d) Solarkraftwerk e) Meeresströmungskraftwerk Da die zwei Schulklassen insgesamt in zehn Gruppen eingeteilt wurden, erhielten jeweils zwei Gruppen das selbe Thema. Vorgabe war, die Untersuchungsergebnisse zu dokumentieren und zu präsentieren. Die meisten Gruppen entschieden sich für ein Informations-poster, ein Gruppe wählte eine Power Point Präsentation. Recherchen wurden im Internet angestellt, Informationen und Bilder zusammengetragen, Skizzen angefertigt und Überlegungen angestellt wie man Modelle basteln könnte. Als Gerüst wurden bestimmte Punkte festgelegt: a) Energiegrundlage b) Aufbau c) Funktion d) Unterarten (wenn vorhanden) e) Vorteile/Nachteile f) Standorte 1

4 Ergebnisse der Schülergruppen Gezeitenkraftwerke 1. Energiegrundlage: Man nützt den Höhenunterschied zwischen Ebbe und Flut. (Tidenhub) 2.Aufbau des Kraftwerks: bei Gezeitenkraftwerken werden mit einem Staudamm Meeresbuchten vom Meer abgetrennt 3.Funktion: Wasser fließt bei Flut in die Bucht, treibt Turbinen im Damm, bei Ebbe kehrt sich der ganze Vorgang um 4.Unterarten:Wellenkraftwerk, Meereswärmekraftwerk, Osmosekraftwerk 5. Vorteile: Wasser ist in großen Mengen vorhanden, wird nicht verbraucht. 6.Nachteile:Es werden viel Teile von Buchten abgesperrt, nur an wenigen Stellen gibt es so große Tidenunterschiede 7.Standorte:Kanada, Frankreich (Rance bei St. Malo), Südkorea, Großbritannien Florian Tröber, Dominik Tröbinger Stefanie Schretter, Sarah Höfs, Lukas Hartmann 2

5 Windkraftwerke Aufbau Ein Windkraftwerk besteht aus einem 10m-100m hohen Mast aus Stahl und Beton. An ihm ist eine sogenannte Gondel angebracht. In dieser Gondel befindet sich der Generator und das Getriebe. Die Winkel der Rotorblättern können mit einer Steuerung Windstärke und Windrichtung optimal nutzen. Funktionsweise Die Energie des Windes wirkt auf die Rotorblätter. Dies führt zu einer Drehbewegung des Rotors. Dieser treibt einen Generator. Der Generator erzeugt aus der mechanischen, elektrische Energie. Vorteile Für ein Windkraftwerk spricht vor allem, dass es nur wenig Platz braucht, dass es billig ist, Wind ist reichlich vorhanden. Ein ganz wichtiger Punkt ist aber auch, dass es umweltfreundlich ist, Windenergie wird nie aufgebraucht ist sozusagen erneuerbar. Nachteile Ein Windkraftwerk ist keine zuverlässige Energiequelle da der Wind nicht speicherbar ist, er muss sofort in Strom umgewandelt werden. Trotz ihrer Größe könnten sie keine ganze Stadt versorgen. Auch Landschafts- und Vogelschützer sind dagegen, Windkraftwerke sind für Wohngebiete eine Lärmbelastung. Standorte Geeignete Standorte sind natürlich da wo viel Wind bläst, das ist zum Beispiel in den Bergen und an Küstennähe. Solche Kraftwerke gibt es in Österreich, in Deutschland, in der Schweiz, in China und in den Vereinigten Staaten. Arten Neben dem oben beschriebenen Windkraftwerken mit horizontaler Drehachse, gibt es auch solche mit vertikaler Drehachse (Darieusrotoren, Savoniusrotoren), aber auch solche, die die Thermik ausnützen: Aufwindkraftwerk: Das Aufwindkraftwerk ist eine Anlage, die aus einer Kombination von Treibhaus, Kamin und Windrad elektrische Energie erzeugt. Durch ein lichtdurchlässiges Dach auf dem Boden auftreffendes Licht wird in Wärmestrahlung umgewandelt, welche die umgebende Luft aufheizt, die daraufhin mit hoher Geschwindigkeit innerhalb eines Kamins aufsteigt. Auf ihrem Weg nach oben bewegt der Luftstrom dabei einen Rotor, der wiederum einen Generator antreibt. Fallwindkraftwerk: Das entgegengesetzte Prinzip findet beim Fallwindkraftwerk statt. Dabei wird die im oberen Teil eines hohen Kamins befindliche Luft mittels zerstäubten Wassertropfen derart abgekühlt, dass sie mit Geschwindigkeiten bis zu 20 Metern pro Sekunde absinkt und auf ihrem Weg nach unten entsprechend positionierte Rotorfächern antreibt. Deren mechanische Energie treibt auch wieder einen Generator an. 3

6 Celina Pirker, Theresia Tröber, Kathrina Niggl Ramona Tröber, Antonia Tröber, Julius Petz 4

7 Biomassekraftwerk Energiegrundlage: Biomasse wird verbrannt, dadurch wird Wärmeenergie frei. Als Rohstoff werden feste Brennstoffe verwendet: Hackschnitzel, Reste aus der Holzverarbeitung, Waldholz, das man nicht als Nutzholz verwendet, Altholz, Holzpellets, Getreide, Stroh, Schilf Funktion: Der Brennstoff wird in einem Dampfkessel verbrannt. Es gibt Rostfeuerungen oder Anlagen mit Wirbelschichtverfahren. Rostfeuerungen: Brennstoff wandert übereinen Rost, wird in verschiedenen Zonen getrocknet, dann gezündet. Wirbelschichtverfahren: Brennstoff wird direkt in die Flamme geblasen, leichte Bestandteile verbrennen im Flug, schwerere sinken ab und werden durch Luft wieder hochgeblasen. Arten: Biomassekraftwerk erzeugt nur elektrische Energie Biomasseheizkraftwerk erzeugt elektrische Energie, daneben Wärmeenergie Biomasseheizwerk erzeugt nur Wärmeenergie Vorteile/Nachteile: Man kann neben Strom auch Wärme gewinnen, Rohstoffe sind gut lagerbar, leicht verfügbar Schlechtere CO 2 Bilanz gegen Wind- und Sonnenenergie, zusätzliches CO 2 - Entstehen durch Materialtransport Biomassekraftwerke in Österreich: Linz, Kufstein, Wien, Mödling Mario Wachter, Matthias Hohenrainer, Tobias Kerle 5

8 Power Point Seiten von Simon Nerz, Jonas Lochbihler 6

9 Solarkraftwerk Als Energiegrundlage in einem Solarkraftwerk wird das Licht oder die Wärme der Sonne verwendet. Solarkraftwerke bestehen aus Solarzellen, Spiegeln, Kollektoren, Wärmeabnahmestellen (Speicher) und aus der Regelung. Arten: Die thermale Solarkraftwerke erzeugen mit Hilfe der Sonne, die Wasser aufheizt, Strom. Spiegel bündeln das Sonnenlicht, um Wasserdampf zum Turbinenantrieb zu erzeugen. Photovoltaikanlagen wandeln die Energie des Sonnenlicht mit Hilfe von Solarzellen direkt in elektrische Energie um. Außer diesen Stromerzeugern gibt es noch thermische Solaranlagen, die Wasser zum Heizen Trinken, Waschen etc. warm machen. Die Vorteile eines Solarkraftwerks sind im Gegensatz zu anderen Kraftwerken folgende: Sie haben immer genug Energie in sich, sie Stoßen kein CO ² aus und wegen ihnen brauchen die Menschen ca. 200 Millionen Liter Heizöl weniger. Die Nachteile eines folgenden Kraftwerks sind, dass es Probleme mit der Entsorgung gibt, da man bei der Herstellung chemische und umweltschädliche Materialien verwendet werden, aber vor allem kosten sie eine große Stange Geld. Die thermalen Solarkraftwerke gibt es zum Beispiel in den USA und in Spanien. Fabian Petz, Stefan Ostheimer, Julian Hundertpfund Maxi Rauter, Andre Hunderpfund, Alexander Walk 7

10 Meeresströmungskraftwerk Das Meeresströmungskraftwerk funktioniert ähnlich wie ein Gezeitenkraftwerk, benutzt aber nicht die Energie von Ebbe und Flut, sondern die kontinuierliche Meeresströmung um Strom zu erzeugen. Aufbau Plattform, Rotor unter Wasser Funktion Ein Meeresströmungskraftwerk, auch Seaflow genannt, besteht aus einer Plattform über Wasser, auf der Daten des Rotors gesammelt werden und dem Rotor selbst, der sich unter Wasser befindet. Der Rotor ist passend im Bereich der Meeresströmung angebracht und wird durch diese Strömung in Drehung versetzt. Über diese Drehung treibt der Rotor einen Generator an, der nun den Strom erzeugt. Grundlage Strom durch Temperaturunterschied Unterarten Sea Gen und Sea Flow Vor- und Nachteile Der große Vorteil ist die kontinuierliche Meeresströmung. Die Meeresströmungen fließen immer. Meeresströmungskraftwerke funktionieren sogar mit nur sehr geringer Strömung, aufgrund der höheren Dichte von Wasser. Weiterhin sind diese Kraftwerke äußerst umweltschonend, da sie keine Schadstoffe an die Umgebung abgeben. Der Nachteil liegt momentan darin, dass diese Kraftwerke im Gegensatz zu anderen Kraftwerkarten, wenig Strom erzeugen. Standorte Meeresströmungskraftwerke gibt es in Schottland, New York und Norwegen. Meeresströmungskraftwerk Wir wurden zu dritt in eine Gruppe eingeteilt und entschlossen uns für das Thema Meeresströmungskraftwerke. Wir entschlossen uns für dieses Thema weil, für uns diese Kraftwerke fremd waren und wir wollten sie näher kennen lernen. Während unserer Vorbereitung haben wir Folgendes herausgefunden: Energiegrundlage: natürliche Meeresströmungen erzeugen Elektrizität Aufbau des Kraftwerkes: Turbinen stehen ähnlich einer modernen Windturbine, an einem Mast frei in der Strömung. Funktion: Rotor bewegt sich unter Wasser, an der Meeresoberfläche ist eine Blattform. Unterarten: Gezeitenkraftwerk, Meereswärmekraftwerk, Osmosekraftwerk, Seeschlange (Wellenkraftwerk), Vorteile: funktionieren auch bei geringer Strömung, geben keine Schadstoffe ab. Nachteile: verursachen Lärm der sich unter Wasser ausbreitet. Uns hat die Arbeit Spaß gemacht!!! 8

11 Julia Fink, Nadja Tröbinger, Jenny Huber Julia Dirr, Sabrina Brugger, Melanie Huber 9

12 Literaturliste: