Erneuerbare Energien und Klimaschutz

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1 Volker Quaschning Erneuerbare Energien und Klimaschutz Hintergründe - Techniken - Anlagenplanung - Wirtschaftlichkeit mit 222 Bildern HANSER

2 Inhalt 1 Unser Hunger nach Energie Energieversorgung - gestern und heute Von der französischen Revolution bis ins 20. Jahrhundert Die Epoche des schwarzen Goldes Erdgas-der jüngste fossile Energieträger Atomkraft - gespaltene Energie Das Jahrhundert der fossilen Energieträger Energiebedarf-wer was wo wie viel verbraucht Die SoDa-Energie Energievorräte - Reichtum auf Zeit Das Ende der Spaltung Heutige Ölpreise - Politik, Angebot und Nachfrage 36 2 Klima vor dem Kollaps? Es ist warm geworden - Klimaveränderungen heute Langsam schmilzt das Eis Naturkatastrophen kommen häufiger Schuldiger gesucht - Gründe für den Klimawandel Der Treibhauseffekt Hauptverdächtiger Kohlendioxid Andere Übeltäter Aussichten und Empfehlungen - was kommt morgen? Wird es in Europa bitterkalt? Empfehlungen für einen wirksamen Klimaschutz Schwere Geburt - Politik und Klimawandel Deutsche Klimapolitik Klimapolitik international Selbsthilfe zum Klimaschutz 60 3 Vom Energieverschwenden zum Energie- und Kohlendioxidsparen Wenig effizient - Energiever(sch)wendung heute 61

3 3.2 Privater Energiebedarf-zu Hause leicht gespart Private Elektrizität - viel Geld verschleudert Wärme - fast ohne heizen durch den Winter Transport - mit weniger Energie weiterkommen Industrie und Co - schuld sind doch nur die anderen Die eigene Kohlendioxidbilanz Direkt selbst verursachte Emissionen Indirekt verursachte Emissionen Gesamtemissionen Ökologischer Ablasshandel 82 4 Kohlendioxidfreie Energieversorgung - Vision oder Utopie? Optionen einer kohlendioxidfreien Energieversorgung Effiziente Kraftwerke - mehr Strom mit weniger Kohlendioxid Kohlendioxidsequestrierung - weg mit dem Kohlendioxid Atomkraft - strahlend sauber Kraft-Wärme-Kopplung-Brennstoff doppelt genutzt Energiesparen - mit weniger mehr erreichen Regenerative Energiequellen - Angebot ohne Ende Wege zum Klimaschutz Runter mit dem Primärenergiebedarf Stromerzeugung ganz ohne atomare und fossile Kraftwerke Dämmung und regenerative Energien zur Wärmeversorgung Effizienzsteigerung und neue Konzepte für den Verkehr Sichere Versorgung mit regenerativen Energien Photovoltaik - Strom aus Sand Aufbau und Funktionsweise Elektronen, Löcher und Raumladungszonen Wirkungsgrad, Kennlinien und der MPP Herstellung von Solarzellen - vom Sand zur Zelle Siliziumsolarzellen - Strom aus Sand Von der Zelle zum Modul Dünnschichtsolarzellen Photovoltaikanlagen - Netze und Inseln Sonneninseln Sonne am Netz Planung und Auslegung Geplant am Netz Geplante Inseln Ökonomie Was kostet sie denn? Förderprogramme Es geht auch ohne Mehrwertsteuer Ökologie Photovoltaikmärkte 131

4 5.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale Solarthermieanlagen - mollig warm mit Sonnenlicht Aufbau und Funktionsweise Solarkollektoren- Sonnensammler Schwimmbadabsorber Flachkollektoren Luftkollektoren Vakuum-Röhrenkollektor Solarthermische Anlagen Warmes Wasser von der Sonne Schwerkraftsysteme Systeme mit Zwangsumlauf Heizen mit der Sonne Solare Siedlungen Kühlen mit der Sonne Schwimmen mit der Sonne Kochen mit der Sonne Planung und Auslegung Solarthermische Trinkwassererwärmung Grobauslegung Detaillierte Auslegung Solarthermische Heizungsunterstützung Ökonomie Wann rechnet sie sich denn? Förderprogramme Ökologie Solarthermiemärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Solarkraftwerke - noch mehr Kraft aus der Sonne Konzentration auf die Sonne Solare Kraftwerke Parabolrinnenkraftwerke Solarturmkraftwerke Dish-Stirling-Kraftwerke Aufwindkraftwerke Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke Solare Chemie Planung und Auslegung Konzentrierende solarthermische Kraftwerke Aufwindkraftwerke Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke Ökonomie Ökologie Solarkraftwerksmärkte 181

5 7.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale Windkraftwerke - luftiger Strom Vom Winde verweht - woher der Wind kommt Nutzung des Windes Anlagen und Parks Windlader Netzgekoppelte Windkraftanlagen Windparks Offshore-Windparks Planung und Auslegung Ökonomie Ökologie Windkraftmärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Wasserkraftwerke - nasser Strom Anzapfendes Wasserkreislaufs Wasserturbinen Wasserkraftwerke Laufwasserkraftwerke Speicherwasserkraftwerke Pumpspeicherkraftwerke Gezeitenkraftwerke Wellenkraftwerke Meeresströmungskraftwerke Planung und Auslegung Ökonomie Ökologie Wasserkraftmärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Geothermie - tiefgründige Energie Anzapfen der Erdwärme Geothermieheizwerke und Geothermiekraftwerke Geothemische Heizwerke Geothemische Kraftwerke Geothemische HDR-Kraftwerke Planung und Auslegung Ökonomie Ökologie Geothermiemärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Wärmepumpen - aus kalt wird heiß 247 ll.l WämequellenffirNiedertemperaturwärme 247

6 11.2 Funktionsprinzip von Wärmepumpen Kompressionswärmepumpen Absorptionswärmepumpen und Adsorptionswärmepumpen Planung und Auslegung Ökonomie Ökologie Wärmepumpenmärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Biomasse - Energie aus der Natur Entstehung und Nutzung von Biomasse Biomasseheizungen Brennstoff Holz Kamine und Kaminöfen Scheitholzkessel Holzpelletsheizungen Biomasseheizwerke und Biomassekraftwerke Biotreibstoffe Bioöl Biodiesel Bioethanol BtL-Kraftstoffe Biogas Planung und Auslegung Scheitholzkessel Holzpelletsheizung Ökonomie Ökologie Feste Brennstoffe Biotreibstoffe Biomassemärkte Ausblick und Entwicklungspotenziale Wasserstoffwirtschaft und Brennstoffzellen Energieträger Wasserstoff Herstellung von Wasserstoff Speicherung und Transport von Wasserstoff Hoffnungsträger Brennstoffzelle Ökonomie Ökologie Märkte, Ausblick und Entwicklungspotenziale Sonnige Aussichten - Beispiele für eine nachhaltige Energieversorgung Klimaverträglich wohnen Kohlendioxidneutrales Standardfertighaus Plusenergie-Solarhaus 307

7 Plusenergiehaus-Siedlung Heizen nur mit der Sonne Null Heizkosten nach Sanierung Klimaverträglich arbeiten und produzieren Büros und Läden im Sonnenschiff Nullemissionsfabrik Kohlendioxidfreie Schwermaschinenfabrik Klimaverträglich Auto fahren Abgasfreie Elektropower Weltumrundung im Solarmobil In dreiunddreißig Stunden quer durch Australien GameoverCO 2! Klimaverträglich Schiff fahren und fliegen Moderne Segelschifffahrt Solarfähre am Bodensee Höhenweltrekord mit Solarflugzeug Mit dem Solarflugzeug um die Erde Fliegen für Solarküchen Kohlendioxidfreier Strom für die Insel Alles wird gut 325 Anhang 326 A.l Energieeinheiten und Vorsatzzeichen 326 A.2 Geografische Koordinaten von Energieanlagen 327 A.3 Weiterführende Informationen im Internet 329 Literatur 330 Register 333