Erneuerbare Energien Im Nürnberger Landkreis

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1 Erneuerbare Energien Im Nürnberger Landkreis Von: -Kevin Posset -Lukas Bayer -Sven Wurzer -Dominik Liedel

2 Gliederung Was sind erneuerbare Energien Photovoltaik Anlage Pumpspeicher Kraftwerk Windkraftanlage Biogasanlage

3 Was sind erneuerbare Energien? Erneuerbare Energien, auch regenerative Energien, sind Energien aus Quellen, die sich entweder kurzfristig von selbst erneuern oder deren Nutzung nicht zur Erschöpfung der Quelle beiträgt. Arten von erneuerbaren Energien: Wasserkraft, Sonnenkraft, Windkraft, Biomasse

4 Aufbau einer Photovoltaik-Anlage:

5 Solarzellen: Bei Photovoltaik-Anlagen werden hauptsächlich kristalline Zellen verwendet, da sie meist einen höheren Wirkungsgrad haben. Die meist verwendeten Modelle sind die: Monokristalline Solarzelle: Polykristalline Solarzelle: - ebene und glatte Oberfläche - dunkelblau bis schwarz - Wirkungsgrad von 14 bis 18 Prozent (Solarzelle mit größtem Wirkungsgrad) - teuerste Photovoltaik-Anlage wegen sehr energieaufwendiger Herstellung -Wirkungsgrad von Prozent - energiesparendere Herstellung und preiswerter als Monokristalline Solarzelle -blau glitzernden Aussehen weil die Siliziumkristalle in der Zelle verschieden ausgerichtet sind

6 - Wird häufig in abgelegen Orten verwendet Verschiedene Arten von Photovoltaik-Anlagen Eine Netzparallele Photovoltaik-Anlage: -Besteht aus Photovoltaikgenerator, der aus mehreren Photovoltaikmodulen zusammensetzt ist - Erzeugte Energie kann vor Ort verbraucht werden, oder an den Netzbetreiber abgegeben abgegeben werden. Insel-Photovoltaik-Anlage: - ohne einen Anschluss an das Stromnetz betrieben - Photovoltaikgenerator wird durch einen Batteriespeicher, ein Ladegerät oder einen Batteriewechselrichter erweitert - Energie wird im Batteriespeicher zwischengespeichert

7 Stromerzeugung - In Solarzellen wird einfallendes Sonnenlicht in Elektrizität umgewandelt (photovoltaischer Effekt ) - Photonen mit geeigneter Energie lösen negativ geladene Elektronen aus dem Atomverbund und bewirken so einen Stromfluss. - Wie viel Strom wird erzeugt? - Abhängig von Standort, Dachneigung und verwendeter Technologie - Erzeugung in Deutschland je Kilowatt Peak rund 1000 Kilowattstunden Strom ( kwp = theoretisch mögliche Spitzenleistung unter optimalen Bedingungen) betrug die Menge des photovoltaisch produzierten Stroms 6,2 TWh. Anteil an der deutschen Stromerzeugung damit erstmals über einem Prozent.

8 Vor- und Nachteile Vorteile : - kostenfreie und unbegrenzte Verfügung der Energiequelle (die Sonne) - Lebensdauer von ca Jahren - keine weiteren Kosten - Einspeisungsvergütung für nicht genutzten, produzierten Strom (gesetzlich festgeschrieben und nur für Solarstrom) - kein Co2 wird produziert - völlig geräuschlos Nachteile : -Keine schöne Optik - hoher Anschaffungspreis - Wechselrichter der für Defekte und Störungen anfällig ist

9 Solarpark in Neunkirchen Module - Kosten: 3,1 Millionen Euro - 3,3 Hektar

10 Der Generator Der Generator wird bei vielen Erneuerbaren Energien verwendet, bei Wasserkraft, Biomasse und Windräder. Aufbau: Ein Generatoren besteht aus einem Stator und einem Rotor Funktion: Ein rotierender Feldmagnet(Rotor) induziert in den Statorspulen(Stator) eine einphasige Wechselspannung, deren Frequenz abhängig ist von der Drehzahl der antreibenden Maschine und von der Polpaarzahl des Generators

11 Pumpspeicherkraftwerk Happurg Fakten: in Betrieb genommen -4 Maschinensätze mit je 40Megawatt Leistung -Größtes Pumpspeicherkraftwerk Bayerns -Fallhöhe Ober- Unterbecken: 209 Meter

12 Pumpspeicherkraftwerk Happurg Funktion: -Wasser wird durch eine Pumpe aus einem tief liegendem Becken in ein Höher gelegenes Becken gepumpt -Bei Stromgebrauch wird Wasser aus dem Oberbecken durch Rohrleitungen und eine Turbine ins Unterbecken geleitet - Durch Antriebsleistung der Generatoren wird Strom gewonnen -Bei Überschluss an elektrischem Strom im Stromnetz arbeitet Generator als Motor für die Pumpe -Wasser wird wieder nach oben gepumpt

13 Aufbau Um Elektrizität mit Wasser erzeugen zu können sind Folgende Bestandteile Nötig: -Generator: Durch die Drehbewegung der Turbine erzeugt er die Elektrizität -Pumpe: Sie wird durch den Generator der mit der Pumpe und der Turbine durch eine Antriebswelle zusammengeschlossen ist angetrieben. Sie dient dazu, das Wasser aus dem Unterbecken ins Oberbecken zu Pumpen -Turbine: Die Turbine fängt das Wasser mit den Schaufelrädern auf, dass vom Oberen Becken abgelassen wird, dies versetzt die Antriebswelle in eine Drehbewegung die den Generator antreibt.

14 Zusammenfassung Pumpspeicherkraftwerk Nachteil: -niedriger Wirkungsgrad(75%) -mehr Energie zum hin aufpumpen, als beim ablassen entsteht Vorteil: -geringe Anfahrzeit der Turbine -innerhalb von 80 Sekunden wird Strom erzeugt -Turbinen können angeschaltet werden wenn Strom benötigt wird Pump- und Turbinenlaufzeiten: Nachts wird bei wenig Stromnutzung das Wasser vom Unterbecken ins Oberbecken gepumpt und Tagsüber bei Netzauslastung in Turbinenbetrieb umgeschaltet und somit Strom erzeugt.

15 Windkraftanlage

16 -1890 erfand Charles F. Brush erste elektrische Windkraftanlage zur Energiegewinnung - Windkraftanlagen entwickelten sich aus Windmühlentechnik und Aerodynamik Ulrich W. Hütten Grundlagen für alle mordernen Windkraftanlagen - Anfang 1980 dänisches Konzept setzte sich durch Stromeinsparungsgesetz= Aufschwung der Winde - Anlagen wurde nach der Zeit immer größer -Theorie zur Formgebung der Rotorblätter ist heute noch Grundlage für Aerodynamik - Wirtschaftlicher Boom durch Windkraftanlagen

17 Bauformen: -Drehsetzung der Windkraftanlage mit horizontaler Rotationsachse - gibt noch andere Windkraftanlagen mit vertikaler Rotationsachse - Horizontale Rotationsachse hat sich in den Jahren durchgesetzt - Wind dreht den Rotor automatisch in die richtige Seite

18 -Bewegungsenergie der Windströmung wirkt auf Rotorblätter - Rotor wird in Bewegung versetzt - Windkraftanlage wandelt kinetische Energie durch den Generator in elektrische Energie um - Elektrische Energie wird in das Stromnetz eingespeist

19 -Wk 8 zwischen Kucha und Eismannsberg stehen bereits 2 Anlagen 10 weitere sollen aber noch möglich sein - Wk 9 steht südlich von Waller besteht aber noch die Chance noch eins hinzustellen - Wk 23/24 geplant bei Bullach ( Gemeinde Lauf) 2 Anlagen und bei Simmonshofen auch 2 Anlagen - Wk 25 geplant sind 4 Anlagen östlich von Ottensoos - Wk 26/27 8 Anlagen sind geplant östlich von Weigenhofen -Wk 31/ 32 am Hienberg 4 Anlagen nördlich von Osternohe - Wk Anlagen östlich von Weißenbrunn/ Gemeinde Leinburg - Wk Anlagen bei Schupf -Wk 35 südöstlich von Schupf 1 und nördlich von Waller 2 3 geplante Werke

20 Rechnet sich Windkraft? Pro Ja Windkraft schafft neue Arbeitsplätze Sicher dadurch Wirtschaftsstandort von Deutschland Contra Nur vorübergehend Einspeisung ins Netz Verunstaltung von Landschaften

21 Sind Windkraftanlagen akzeptiert? Pro Bis über 80 % sagen JA Contra Leute wollen aber keine Windparks

22 Ist Windkraft unverzichtbar? Pro Nein weil man jährlich 150 Tonnen Co2 einspart Contra Ja auf Plätzen wo sie mehr Schaden als Nutzen anrichtet

23 Was ist eine Biogasanlage? Dient der Erzeugung von Biogas durch Vergärung von Biomasse

24 Gliederung Aufbau Motoren Leistung Wirkungsgrad Wo stehen Biogasanlagen?

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26 Landwirtschaftliche Biogasanlagen Energiepflanzen und tierische Exkremente werden als Substrat eingesetzt. Nebenprodukt: Gärrest bezeichneter Dünger Das entstandene Gas wird in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt.

27 Vorgrube Ferementer BHKW

28 Aufbau einer Biogasanlage Vorgrube Ferementer Blockheizkraftwerk Gärrestlager

29 Vorgrube

30 Vorgrube Substratmanagement Biomasse wird angeliefert, gelagert, zerkleinert und aufbereitet Arbeit übernehmen Schredder, Mühlen oder Wellen Biogas Substrat entscheidet

31 Ferementer

32 Ferementer Aus der Vorgrube wird das Substrat in den Ferementer zur Vergärung transportiert Er ist gas-, wasserdicht und lichtundurchlässig Betonfundament Rührwerke, Heizungsanlage und Wärme/Kältedämmung

33 Gärrestlager

34 Gärrestlager Gärreste sind nach Biogas-Produktion reich an Nährstoffen Geeignet um Ackerflächen zu Düngen Verschiedene Möglichkeiten der Gärrestlagerung Versiegelte Freiflächen, Hallen, geschlossene Behälter Es kommt zur Nachgärung

35 Blockheizkraftwerk

36 Blockheizkraftwerk Storm- und Wärmeerzeuger einer Biogasanlage Biogas wird durch Verbrennungsmotoren und Generatoren in Energie umgewandelt Abwärme der Motoren wird sinnvoll genützt

37 Gas-Otto-Motor Motoren des BHKW Zündstrahlmotor

38 BHKW mit Gas- Otto-Motor Elektrische Leistung von 1 Megawatt In Anlagen ab mindestens 100 Kilowatt Leistung Methangehalt in Biogas mindestens 45% Meist kein Problem da das Gas in der Regel 50-75% Methan enthält

39 Zündstrahlmotor Preisgünstiger als Gas-Otto-Motoren aufwändiger in der Wartung Geringerer Wirkungsgrad der Biogasanlage Höherer Schadstoffausstoß Wird für kleinere BHKW bis 340 kw Dieselprinzip Zündöl erforderlich

40 Leistung von Biogasanlagen Leistung wird in kw oder MW gemessen Sehr breites Spektrum und Einsatzgebiet Kleine 30 kw Biogasanlagen, kleiner Bauernhof Große Biogasanlagen, ganze Städte Ausgangsleistung hängt von eingesetzten Substrat, dem Ferementer, seiner Größe und Leistung des BHKWs ab.

41 Leistung der Biogasanlage in kw Abhängig vom Biogas Substrat Jede Anlage hat eine Normalleistung, diese bestehen aber nur unter Idealbedingungen Abhängig vom BHKW Wird es lediglich zur Stromerzeugung genutzt ist der Wirkungsgrad bei 40% Wird es zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt ist der Wirkungsgrad bei 85-90%

42 Biogasanlagen in Deutschland 380 kw ist die durchschnittliche Leistung einer Biogasanlage

43 Einflussfaktoren auf den Wirkungsgrad Der Wirkungsgrad einer Biogasanlage misst, wie effektiv die Strom und Wärmegewinnung aus Biomasse ist. Einfluss haben: das Substrat, das Gärverfahren, der Ferementer und das BHKW

44 Biogasanlagen im Nürnberger Land Im Gemeindeteil Püscheldorf entsteht die erste Biogasanlage des Nürnberger Landes Nächste Biogasanlage in Ammerried (Gemeinde Birgland) Biomasse-Heizkraftwerk in Sulzbach Rosenberg

45 Biogasanlage in Ammerried Leistung: 500 kw Mais, Getreide und Gülle kommen aus unmittelbarer Nähe Gewonnenes Gas sorgt für Strom und Wärme

46 Biomasse-Heizkraftwerk in Sulzbach- Rosenberg Mitarbeiter: 14 Liefert Haushalten Strom Versorgt Schulen, Freibad und Behörden Lagerfeuer erzeugt Dampf für eine Turbine, diese wird mit Waldfrischholz ebenso wie Strauchschnitt und Hackschnitzel gefüttert 700 Kubikmeter Holz schluckt die Anlage pro Tag Bestände kommen von 50 bis 100 km