DEUTSCH TASCHENBOCHER Band 71 Energie aus Sonne, Wind und Meer Moglichkeiten und Grenzen der erneuerbaren Energiequellen von V.HOFFMANN Mit 48 Abbildungen VERLAG HARRI DEUTSCH THUN. FRANKFURT/MAIN 1990
Autor: Diplomwirtschaftler Volker Hoffmann, Institut für Energetik, Leipzig CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Hoffmann, Volker: Energie aus Sonne, Wind und Meer: Möglichkeiten und Grenzen der erneuerbaren Energiequellen / von V. Hoffmann. - Thun; Frankfurt/M. : Deutsch, 1990. (Deutsch-Taschenbücher; Bd. 71) ISBN 978-3-322-00764-3 ISBN 978-3-322-92047-8 (ebook) DOI 10.1007/978-3-322-92047-8 NE:GT 1990 by BSB B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig Lizenzausgabe für den Verlag Harri Deutsch, Thun 1990 Hergestellt bei INTERDRUCK, Leipzig Deutsche Demokratische Republik
Vorwort Wohl kein anderer Bereich der Energiebereitstellung hat bisher derart kontrare MeinungsauBerungen hervorgerufen, wie dies, insbesondere in jongster Zeit, bei der Nutzung der erneuerbaren Energiequellen, d. h. der Energieumwandlung aus Sonne, Meer und Wind, zu beobachten ist. Die Ansichten ober ihren Stellenwert reichen dabei von der vorschnellen Feststellung, dab diese absolut bedeutungslos seien, bis hin zu der Aussage, dab die konftige Energieversorgung der Menschheit in hohem MaBe mit Hilfe der Sonnenenergie in ihren direkten und indirekten Erscheinungsformen sowie der Geothermie und der Gezeitenkrafte gesichert werden konne. Verwirrend ist auch die Vielfalt der Begriffe, unter denen uns diese Energiequellen begegnen. So werden sie sehr haufig als alternativ oder additiv bezeichnet, was beides bereits eine deutliche Wertung ihrer Bedeutung beinhaltet und ROckschlOsse auf den oben erwahnten Meinungsstreit zulabt. Man findet in der Literatur aber auch die Begriffe neue oder unerschopfliche Energiequellen, und mitunter wird sogar von Softenergien oder exotischen Energiequellen gesprochen. Aile diese Bezeichnungen meinen, von unterschiedlichen Gesichtspunkten aus, das gleiche, und daher ware anzustreben, auch nur einen einzigen Begriff zu verwenden. In der vorliegenden BroschOre wird daher durchgangig von erneuerbaren Energiequellen gesprochen, da dieser Begriff das gemeinsame Merkmal all dieser Energiequellen beschreibt. Sie verbrauchen sich bei ihrer Nutzung nicht, sondern sind immer wieder neu vorhanden. Auch international setzt sich diese Bezeichnung mehr und mehr durch. Anliegen dieses BOchleins ist es, mit den wesentlichsten Nutzungsmoglichkeiten der erneuerbaren Energiequellen etwas naher vertraut zu machen und gleichzeitig die Frage nach deren gegenwartiger und konftiger Rolle in der Energieversorgung der Menschheit zu beantworten. DarOber hinaus soli es das Interesse an diesem weitgefacherten Teilgebiet der Energietechnik wecken und AnstoB dafor sein, sich etwas tiefgrondiger damit zu befassen. V.Hoffmann
Inhalt 1. Nutzung der Sonnenenergie 6 1.1. 1.2. 1.2.1. 1.2.1.1. 1.2.1.2. 1.2.1.3. 1.2.2. 1.2.2.1. 1.2.2.2. 1.2.2.3. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.4. 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. Der Schilderwald des Archimedes 8 Solarthermische Umwandlungsverfahren 12 Umwandlungsverfahren ohne Strahlenkonzentration 14 Der Flachplattenkollektor 14 Der Solarabsorber 17 Die Sonnenteiche 19 Umwandlungsverfahren mit Strahlenkonzentration 20 Sonnenkocher und Sonnenofen 21 Zylinderwannen for das Farmkonzept 22 Heliostate und Sonnentiirme 25 Photovoltaische Umwandlung 29 Elektroenergie aus Licht 29 Sonnenpaddel und Solarsatellit 32 Solarzellen auf der Erde 34 Wiirme aus kalten Fluten 40 Energie aus dem Wind 42 Grundlagen der Windenergienutzung 43 Miihlen drehten sich im Wind - Zur Geschichte der Wind energienutzung 45 Windenergienutzung im Atomzeitalter 50 Elektroenergie aus dem Blechkamin 64 Zwitter auf See 65 Energie aus dem Meer 66 Nutzbares Auf und Ab 67 Energie aus den Gezeiten 75 Das Meereswiirmekraftwerk 83 Strom aus dem Golfstrom? 90 Das Salzgradientenkraftwerk 93 4. Geothermie - Energie aus der Tiefe 94 4.1. Geothermische Kraftwerke 98 4.2. Wiirme aus der Tiefe 102 4.3. Energie aus trockenen Lagerstiitten 106 5. Energie aus der Pflanze 109 5.1. Die Verbrennung von Biomasse 112 5.2. Trockene chemische Umwandlungsprozesse 114 4
5.2.1. Pyrolyse 114 5.2.2. Vergasung 115 5.3. Umwandlungsverfahren in wiibrigen Systemen 116 5.3.1. Biogas - Energie aus dem Stall 116 5.3.2. Alkohol im Tank - Ethanol als Treibstoff 124 5.3.3. Biologisches Rohal 126 5.4. Energie aus dem Mall 129 5.4.1. Verbrennung von HausmOil 129 5.4.2. Gewinnung von Deponiegas 131 5.5. Wilrme aus dem Komposthaufen 134 6. Wasserkraft 134 7. Reslimee und Ausblick 144 Weiterflihrende Literatur 152 Bildquellen 153 Sachverzeichnis 154 5