ENERGIE - KEIN PROBLEM

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1 ENERGIE - KEIN PROBLEM FÖBBS - Förderung besonders befähigter Schüler Jana Reis, Tatjana Schreiber, Jana Zeller, Manuel Hinz Domenic Singh, Samuel Stania, Stefan Wolf, Dimitri Arapati, Daniel Becker, Lukas Erlenbach Projektleiter: Herr Mayer

2 Wasserstoff Wasserstoff kann unsere Energieversorgung nicht sicherstellen. Man kann es nirgendwo abbauen, aber aus Wasser gewinnen (Elektrolyse. Wasserstoff ist keine Energie, sondern ein Energieträger. Es ist leicht speicherbar und lässt sich leicht transportieren (Pipelines und Tankwagen. Die Brennstoffzelle ist die Methode, um die in Wasserstoff gespeicherte Energie wieder nutzbar zu machen. In ihr wird Wasserstoff und Sauerstoff vermischt ohne eine Flamme. In diesem Vorgang entsteht Wasser und Energie. Weil der Wasserstoff umgangsfreundlich ist kann man ihn an vielen Orten einsetzen. 2H2O 2H2+O2 2H2+O2 2H2O Das Wasser wird mit Hilfe der Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2:1 getrennt. Beim Brennstoffzellenbetrieb werden die Gase (Wasserstoff und Sauerstoff) im selben Verhältnis wieder verbraucht. Vorteile - Es ist eine sichere Lagerung, denn der Wasserstoff wird nicht in - Druckflaschen gespeichert. - Der desorbierte Wasserstoff ist ultrarein. - Kompakte Bauweise - Niedrige Drücke Nachteile - schwere Speicher, enthalten nur wenig Gewicht Wasserstoff - geringe Reichweite - Lange Betankungszeit 2

3 Die wirtschaftlichen Folgen wären, die Autos würden nicht mehr so viele Abgase produzieren. Es käme nur Wasserdampf aus den Auspuffanlagen. Dadurch gäbe es dann aber auch mehr Regen. Doch die globale Erderwärmung würde gestoppt werden. Ein Solar Wasserstoff Projekt befindet sich in Neunburg vorm Wald in der bayrischen Oberpfalz. Die Besonderheiten des Wasserstoffes sind, dass es umweltfreundlich und unerschöpflich ist. Es kann nicht verloren gehen. Wasserstoff ist ein neuer zuverlässiger Energieträger. Ich finde, es ist noch zu unentwickelt, da es noch zu aufwendig und noch viel zu teuer ist. Doch die Forscher versuchen den Wasserstoff leichter gewinnbar zu machen. Wenn der Wasserstoff schneller produziert wird, dann wird es billiger! In ein paar Jahren, wird Wasserstoff den Großteil der Energie einnehmen! Voraussichtlich 2010 werden laut des deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Verbandes in Berlin die ersten Brennstoffzellen Pkws produziert. Die frühesten Märkte werden Taschenlampen oder Laptops sein. Außerdem muss man erst ein Wasserstofftankstellennetz aufbauen. (Quelle: dpa Februar 2007) 3

4 Funktionsweise einer Brennstoffzelle Wasserstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff ohne Flamme zu Wasser Wasserstoff geht durch die Membran. Zwischen den Elektroden entsteht eine elektrisch Spannung die über einen elektrischen Widerstand Strom fließen lässt. Dabei entsteht eine Spannung von knapp einem Volt.Ein 10- kw-stack (Stapel) besteht zum Beispiel aus 80 Schichten mit jeweils 16 angeordneten Einzelzellen. 4

5 Quellen - Heliocentris Energien Experiment H1/H3/H Welt der Wunder Zukunft Energie h-tec 5

6 Wasserkraftwerk 6

7 Solarenergie Solarenergie ist eine nicht ausgehende Energiequelle, wie z.b. fossile Brennstoffe. Solarenergie belastet die Umwelt nicht so wie die Fossilenbrennstoffe. Aufbau und Funktion Die Bestandteile einer thermischen Solaranlage ist der Kollektor, die Wärmeabnahmestelle und die Regelung. Die wichtigsten Bauelemente von Photovoltaikanlagen sind die Solarzellen, die zu Solarmodulen zusammengeschlossen werden. Soll der produzierte Strom ins Netz eingespeist werden, geschieht die durch einen Wechselrichter. 7

8 Vor- und Nachteile Vorteile: Die Sonne ist eine unerschöpfliche Energiequelle und sie bringt mehr Energie. Nachteile: Die Solarplatten kann nicht jeder Bürger auf sein Dach setzen, weil es entweder zu Teuer ist oder es gibt nicht genügend Platz auf den Dächern. Wirtschaftliche Folgen Der CO² Ausstoß von Kohlekraftwerken ist nicht mehr vorhanden. Die Herstellung von Solarplatten ist sehr teuer. Standorte Die Standorte sind Hausdächer, Felder, Berge und die Wüste. Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach einer Firma 8

9 Die Besonderheiten einer Solarzellen sind Aus Sonne wird Strom oder Warmwasser produziert Aktuelles Zur Zeit gibt es noch nicht genug Photovoltaikanlagen mit denen der Tagesbedarf an Strom gedeckt werden kann Solarenergie ist Zukunftsenergie Solarenergie ist die Zukunftsenergie weil sie Umweltfreundlich ist. Durch die Solarenergie können Arbeitsplätze geschaffen werden. Bis zum Jahr 2050 können laut einer Studie der Bundesregierung 65% des Stromverbrauchs in Deutschland durch erneuerbare Energie gedeckt werden. Damit ließen sich 75% der Treibhausgase- Emissionen einsparen, rund 1/3 davon allein durch die Nutzung der Solarenergie. 9

10 Biogas-, Wind-, und Solaranlage 10

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12 Biogas Methangasbildung Methan wird durch einen Prozess gebildet, den man in der Natur sehr oft vorfindet. Methan entsteht in der Natur, wenn ein biologisches Material auf nassem Untergrund und Luftabschluss von Methanbakterien zersetzt wird, diese wiederum produzieren Sumpfgase. Diesen Prozess findet man bei Wiederkäuern, nassen Komposttieranlagen und überfluteten Reisfelder. Funktionsbeschreibung In Biogasanlagen macht man sich den natürlichen, biologischen Prozess zunutze. Unter optimalen Bedingungen wird aus organischen Abfallstoffen Biogas. Es besteht aus 50 bis 70%, aus Methan und aus 30% bis 50%, aus Kohlenstoffdioxid. Der Müll wird in die zugeteilten Lager gepumpt und zerkleinert. Magneten filtern metallische Teilchen heraus. Durch das Hygienisieren wird der Abfall auf 70 C erwärmt und alle unwichtigen Bakterien für die Biogasherstellung abgetötet. Während der Müll in dem Vergärungsreaktor auf 32 gehalten wird, wird das dabei entstehende Gas im Blockheizreaktor verbrannt. 12

13 Vorteile - Nutzung von erneuerbaren, nachwachsenden, örtlich verfügbaren Rohstoffen - CO²- neutrale Energieerzeugung - grundlastfähig/kann Regelenergie bereitstellen - Verbesserte Düngerqualität im Gegensatz zu Rohgülle: - Verringerte Geruchsintensität, Ätzwirkung bei Ausbringung - Pflanzen können den Nährstoffgehalt besser und schneller ausnutzen als bei Rohgülle - Sauberes Methan kann als Treibstoff für verschiedene Fahrzeuge benutzt werden Nachteile - Teuer durch großen Investitionsaufwand - Geruchsbelästigung - Schwefelverbindungen und Schwefelwasserstoff ist hochgiftig - Methan hat einen größeren Treibhauseffekt wie Kohlendioxid; Gasdichte Anlagen - sind umweltfreundlich - Für Ausbringung des Endsubstrates muss genügend Fläche bereitstehen - Im Winter darf keine Gülle geführt werden, sie wird gelagert, ebenfalls gelagert werden muss ist unvergorene Gülle Wirtschaftliche Folgen Eine Biogasanlage kann nur durch Zuschuss bzw. Subvention im positiven Bereich angebaut werden, wo Biomasse vor Ort verwertet werden kann. Standorte Land- und Forstwirtschaftliche Gebiete, außerhalb einer Stadt oder eines Dorfes- bei Bauernhöfen oder Farmen. 13

14 Besonderheiten Eine Biogasanlage ist umweltfreundlich und sie kann nur in landwirtschaftlichen Gebieten gebaut werden. Nahrungsmittel werden einfach verbrannt. Eigene Meinung Ich finde Biogasanlage gut, weil sie umweltfreundlich und CO² neutral sind. Außerdem kann man damit Strom und Wärme erzeugen. Aktuelles und Ausblick auf die Zukunft Die Tendenz steigt leider nicht, denn es gibt immer weniger Bäuerinnen und Bauern. Quellen Internet: Zeitschriften: Energie aus Biomasse (EnBw die Energie-AG) Infomaterial von EnBw: Regenerative Energien (Zeitschrift) 14

15 Windenergie Früher waren Windräder nichts anderes als einfache Kraftanlagen, zur Unterstützung der Muskelkraft von Mensch und Tier. Schließlich bot die Nutzung der Windenergie bis zum Aufkommen der Dampfmaschinen die einzige Möglichkeit, um größere Antriebsleistungen wie zum Beispiel von Mahl-, Säge- und Hammerwerken zu bringen. Heute ist die Aufgabe die Gewinnung von elektrischer Energie. Ausblick Zukunft Umweltschützer meinen, dass diese Energieform besonders zukunftssicher sei, da Wind dauerhaft zur Verfügung steht. Noch dazu sei die Nutzung besonders, luft- und klimaschonend. Ein weiteres Argument der Befürwortung ist, die weltweite Verfügbarkeit von Wind. Eine Förderung der Windenergie, verspricht das auch Staaten ohne Rohstoffvorkommen in der Energieversorgung erreichen könnte. Zudem besteht bei der Windenergie keine Risiken von großen oder extremen Umweltschäden. Eigene Meinung Wir finden Windenergie gut, weil sie luft- und klimaschonend ist und weil es keine Gifte und Schadstoffe hat. 15

16 Funktion Ein Aufwindkraftwerk besteht aus einem kaminartigen Turm, um den ein riesiges, kreisförmiger Glasdach angebracht ist. Unter diesem Dach erhitzt sich die Luft durch die Sonneneinstrahlung wie in einem Treibhaus, steigt dadurch nach oben und entweicht durch den zentralen karmin. Dort befindet sich Turbinen, die durch die aufsteigende Luft angetrieben werden und über einen Generator Strom erzeugt. Quellen Internet: Zeitschriften: Grundelemente des Lebens. Wasserkraft und Windenergie EnBW. Lernsequenzen. Unterrichtsmaterialien zum Thema Energie. Regenerative Energie EnBW. 16

17 Geothermie Geothermie ist dazu da, um Strom und Wärme aus dem Erdinneren zu erzeugen. Funktionsweise Es funktioniert wie ein Wärmetauscher. Aus der Tiefe von mindestens 5000m wird heißes, auf mindestens 200 Grad erhitztes Wasser gezogen, das davor über ein Rohr eingefüllt Wurde. Man schätzt, dass es 30 Jahre dauert bis es auf 170 Grad abkühlt. Dann müsste für einige Jahre eine andere Hitzequelle genutzt werden bis sich das Bohrloch wieder in der Temperatur regeneriert hat. Nachteile Es können sich im Erdinneren, Erdstößen der Stärke 3 auslösen, wie in Basel. Es können sich viele Größeren Tiefe aufbauen und über Dutzende Kilometer erstrecken können. Es kann aber kein Erdbeben der Stärke 6,5 kommen, welches im Jahre 1356 ganz Basel zerstörte. Das Einpressen von Säuren anstatt Wasser könnte die Aktivitäten verlangsamen. Es können Vulkane ausbrechen, und Erdbeben durch die Bohrungen entstehen, durch Spalten und Risse in der Erdkruste kann das Magma nach oben aufsteigen und sogar die äußeren Erdschichten durchbrechen, dabei werden die im Magma unter hohem Druck gelösten Gase frei. 17

18 Wirtschaftliche Folgen Es könnten z.b. bei einem Erdbeben viele Firmen stürzen. Standorte Man kann es auf jedem Grundstück machen. Am besten geht es in Vulkangebieten und bei heißen Quellen. Aktuelles Vor kurzem im Jahre 2004 wurde in Basel eine große Firma eröffnet Namens Geopower. Die Kosten betrugen über 53 Millionen. Aber jetzt wurde die Firma geschlossen, weil es zu Erdbeben kam. Erdbeben entstanden durch die Bohrungen ins Erdinnere. Insgesamt gab es schon Erdbeben, aber davon spürte man nur 3, den sie waren über 3,5 auf der Richterskala. 18

19 Quellen (Geothermie) (Geothermie) 19

20 Kohlekraftwerk 20

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22 Modellfotografien Stefan Wolf 9b 22