Weißt du, wo und wie der Strom aus deiner Steckdose - Kelag

TEIL 4: STROM AUS ERNEUERBAREN ENERGIEN
Weißt du, wo und wie
der Strom aus deiner
Steckdose erzeugt wird?
Ich bin der Simon und bin 7 ½. Ich finde die „Generation Klimaschutz“ von der Kelag super. Die macht nämlich
saubere Energie. Zum Beispiel aus Wasser oder Luft oder Sonne. Ich hab nämlich gelernt, dass es nicht egal
ist, woraus Energie gemacht wird. Weil nur saubere Energie belastet die Umwelt nicht. So bleibt auch das Klima
gesund. Und wenn es dem Klima gut geht, dann geht es auch mir in der Zukunft gut. Alles ganz leicht.
Über unsere Stromversorgung denken wir im Alltag nicht
viel nach. Wenn wir Licht einschalten, den Fernseher aufdrehen, den Sonntagsbraten ins Rohr schieben oder die
Bohrmaschine zur Hand nehmen, muss Strom da sein.
Strom lässt sich in großen Mengen nicht direkt speichern.
Er muss genau zum Zeitpunkt seiner Verwendung erzeugt
werden. Dafür braucht es ein System von Kraftwerken und
Stromleitungen, damit das Verhältnis von Stromverbrauch
und Stromerzeugung immer ausgeglichen ist. Der Stromverbrauch schwankt ständig, sowohl während des Tages
als auch von Jahreszeit zu Jahreszeit.
Strom aus erneuerbaren Energien
Die Stromversorgung wird künftig noch komplexer, weil
immer mehr Strom aus neuen erneuerbaren Energiequellen dezentral ins Netz eingespeist wird, vor allem
aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen. Die Stromerzeugung aus diesen Energieträgern schwankt stark und
ist nur teilweise vorhersehbar. Deswegen brauchen wir
leistungsstarke Stromnetze und Ausgleichs- und Reservekapazitäten in Form von Pumpspeicherkraftwerken.
Sie können Strom in großen Mengen indirekt in Form
von Wasser speichern.
STROM AUS ERNEUERBAREN ENERGIEN
Photovoltaik
Solarzelle
eingebettet
in Kunststoff
Prinzip Pumpspeicherung
einfallendes
Photon
Bezugs-,
Einspeisezähler
Wechselstrom
Entnahme
öffentl.
Strometz
Kontakt
(positiv)
Gleichstrom mit
hoher Spannung
Wechselstrom
Einspeisung
Wechselrichter
Gleichstrom in
Wechselstrom
n-dotiertes Silizium mit
negativen Ladungsträgern (Elektronen)
Grenzschicht,
in der sich das
elektrische
Feld aufbaut.
p-dotiertes Silizium
mit positiven Ladungsträgern (Löchern)
Kontakt
(negativ)
Pu
mp
Maschinenhaus
Erz
eu
Laufkraftwerk
Strom
gu
ng
Wasserspiegel
Transformator
Aus fließendem Wasser in einem aufgestauten Fluss
erzeugt ein Laufkraftwerk kontinuierlich Strom.
Strom
be
Pumpturbine
Turbine: meist eine senkrechte Kaplan-Turbine, die bei hohem Durchfluss und geringer
Fallhöhe den besten Wirkungsgrad hat.
16 %
7%
3%
6%
15 %
62 %
34 %
54 %
90 %
30 %
4%
4. Beitrag der Kelag
Wasser
Erneuerbare: Wind, Biomasse, PV
Kernenergie
4.1 Erzeugung (6)
Fossile Energieträger
Quellen: VGB, E-Control, ENTSO-E, VEÖ (Daten 2009),
Energiebericht für Kärnten (2009); Grafik: m4!
Kärnten hat es gut. Rund
97 % unserer Stromerzeugung stammt aus
erneuerbarer Energie, vor
allem aus Wasserkraft. Die
Stromerzeugung Österreichs basiert zu rund 2/3
auf Wasserkraft, Wind,
Biomasse und Sonnenlicht. Wir nehmen damit
eine Spitzenposition ein.
Die Stromerzeugung in
Europa und weltweit
stammt in erster Linie aus
fossilen Energieträgern
und Kernenergie.
Rollschütz
Jährliches Wachstum 1998 bis 2008
Prognostiziertes jährliches
Wachstum 2008 bis 2020
(Prognose Euroelectric)
2.211
+1,4%
DER STROMVERBRAUCH WÄCHST WEITER
-1,0%
637
557 562
+1,7% +1,7%
533
433
367
WIFO
Effizienz- WIFO
szenario Baseline
+1,9% +3,2%
450
+1,3% +2,0%
309
255
+0,2% +1,6%
126 129
Deutschland
Frankreich
Italien
157
+2,4% +1,2%
80 87
54 68
Schweden
Österreich
Quelle: E-Controll, Euroelectric 2020 forecast, WIFO, Eurostat, Accenture Research; Grafik m4!
Auch wenn es gelingt, Energie effizienter
einzusetzen und Sparpotenziale zu heben,
müssen wir trotzdem davon ausgehen, dass
der Stromverbrauch weiter steigen wird.
Die Stromanwendungen in den privaten
Haushalten und in der Wirtschaft nehmen
zu. Neue elektrische Geräte sind zwar sehr
sparsam, wir nutzen aber immer mehr
Geräte. Hocheffiziente Heizungen und
Belüftungssysteme sparen Heizenergie,
brauchen aber für den Betrieb Strom.
Mehr Strom braucht auch die Wirtschaft,
für neue, effizientere Produktionsmethoden und weitere Automatisierungen. Auch
hier ist Strom der Schlüssel zu mehr Energieeffizienz.
In nahezu ganz Europa wird daher weiterhin ein steigender Stromverbrauch erwartet. Österreich braucht derzeit pro Jahr
rund 68 Milliarden Kilowattstunden Strom.
Die Prognosen zeigen, dass der Stromverbrauch bis zum Jahr 2020 auf 80 Milliarden
Kilowattstunden steigen wird. Es gibt aber
auch Berechnungen, wonach es 87 Milliarden Kilowattstunden sein können. Schon
heute muss Österreich einen Teil seines
Strombedarfes importieren.
<600*
800
Die Sonne liefert jedes Jahr tausendfach
mehr Energie auf die Erde, als die Menschen
benötigen. Die Sonne ist der „Motor“ aller
erneuerbaren Energieträger wie der Wasserkraft, der Windkraft, Umweltwärme und der
Biomasse. Mit ihnen nutzen wir die Sonnenenergie indirekt.
Bei der direkten Nutzung der Sonnenenergie
unterscheiden wir zwischen der Solarthermie, also der Warmwasserbereitung und der
Photovoltaik, der Stromerzeugung aus Sonnenlicht. Die Stromerzeugung aus Sonnenlicht ist derzeit noch vergleichsweise teuer
und muss gefördert werden.
Die Potenziale zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht sind in Europa sehr ungleich verteilt.
Im Norden scheint die Sonne selten. In Südeuropa hingegen gibt es viele und intensivere
Sonnenstunden, noch mehr in Nordafrika.
Fachleute gehen davon aus, dass die Stromerzeugung aus Sonnenlicht in Zukunft einen
wesentlichen Beitrag zur Stromversorgung
leisten wird. In diesem Bereich sind aber noch
intensive Forschungen und Entwicklungen
notwendig sowie in weiterer Folge umfangreiche Investitionen. Dazu nur ein Stichwort:
Desertec: der Plan, in der Sahara Sonnenstrom für Europa zu erzeugen
1000
1200
CO2-Emissionen in der Stromerzeugung
946
Griechenland*
Polen
876
Dänemark
708
Tschechien
1400
1600
1800
605
Großbritannien
473
Deutschland
469
Italien*
Um nicht noch stärker von Stromimporten
aus dem Ausland abhängig zu werden,
sind zusätzliche Erzeugungskapazitäten
in Österreich notwendig, am besten aus
erneuerbaren Energieträgern.
SAUBERE STROMERZEUGUNG
Im internationalen Vergleich der CO2-Emissionen bei der Stromerzeugung schneidet
Österreich gut ab. Dies verdanken wir in
erster Linie dem großen Anteil der nahezu
CO2-freien Stromerzeugung aus Wasserkraft
und Windkraft. Zur guten Bilanz tragen aber
auch effiziente thermische Kraftwerke bei,
die nicht nur Strom erzeugen, sondern auch
Wärme, die zum Beispiel in ein Fernwärmenetz eingespeist wird.
455
Spanien
2000
* Jährliche Summe der Globalstrahlung in Stunden
European
Communities 2006
310
Österreich
2200>
2
in Gramm pro kWh
155
0
30
200
400
600
800
1000
Den höchsten CO2-Ausstoß bei der Stromerzeugung weisen Kohlekraftwerke auf, bei
denen die Abwärme nicht genutzt wird,
gefolgt von Kohlekraftwerken mit Abwärme-
26
nutzung. Über gute CO2-Bilanzen verfügen
Kraftwerke, die erneuerbare Energieträger
nutzen.
22,2
24
22
18,4
20
8,8
10
6,1
2
0
3,3
4,8
6,2
Österreichischer Strom ist also tatsächlich
relativ sauber.
Quellen: Oestereich Energie, Euroelectric; ausgewählte Länder. Stand 2008, *2007, Grafik: m4!
16,7
Österreich
8,3
2,4
2
0,5
0,6
0,7
0,9
1,3
0,1
2000
0,1
2001
0,1
2002
0,4
2003
0,6
2004
0,8
2005
3,2
101 bis 500
501 bis 5000
1
2006
1
2007
1
2008
1
2009
Quellen: EWEA, A. T.
Kearny;
Grafik: m4!
7
2,9
0,1
0
1
2
Quelle: Oesterreichs Energie, Kaltschmitt 2009, Grafik: m4!
Angaben TWh
3
4
5
kein Potenzial
Quellen: Regio Energy; Grafik: m4!
Kraftwerkspläne in Österreich
4,3
Biomasse
5001 und mehr
WAS IST NOCH ZU TUN
Wasserkraft
Geothermie
Windkraft: Technisches Ertragspotenzial
in Österrreich
bis 100
4,1
Ausbaupotenziale erneuerbare Stromerzeugung in Österreich bis 2020
0,1
Energie zur Stromerzeugung. Auch in
Österreich gibt es Regionen, in denen
die Windkraft genutzt wird, vor allem
in Ostösterreich. In Kärnten eignen
sich einzelne Hochgebirgslagen für die
Windkraftnutzung.
GWh pro Jahr
2,2
0,4
Photovoltaik
WINDKRAFTKAPAZITÄTEN IN EUROPA
Die Stromerzeugung aus Windkraft
hat in Europa in den vergangenen
Großbritannien Jahren stark zugenommen, vor allem
in Küstenregionen wie etwa an der
Nordsee. Die Windkraft gilt euroSpanien
paweit als wichtigste erneuerbare
Deutschland
Wind
In vielen europäischen Ländern ist der durchschnittliche spezifische CO2-Ausstoß der
Stromerzeugung vergleichsweise hoch, weil
sie vor allem fossile Energieträger zur Stromerzeugung nutzen. Das gilt zum Beispiel
für Griechenland und Polen, aber auch für
Deutschland, Italien und Großbritannien.
25,8
11,6
10
12
4
15,1
12
14
23,9
19,1
14,6
16
8
20,6
16,6
18
6
Fotovoltaik: Potenzial in Europa
PHOTOVOLTAIK-POTENZIAL IN EUROPA
Installierte Windkraftleistung in Europa von 1998 bis 2009 (in tausend MW)
28
2.633
EU 15
2020
2008
1998
+1,8% 3.246 +1,8%
Kärnten: rund 5 Mrd. kWh
Windenergie
Grafik: Windenergie, Biomassekraftwerk
mit freundlicher Genehmigung von der
Europäischer Bruttostromverbrauch 1998 bis 2020 (in TWh)
10 %
2%
67 %
Motor dreht
die Gondel in
den Wind
Turm
aus Beton
oder Stahl
STROMERZEUGUNG NACH ENERGIETRÄGERN
Wärme jährlich rund 50
Millionen Kilowattstunden,
z. B. als Fernwärme nutzbar
Windkraftanlagen wandeln die Energie
des Windes in elektrische Energie um.
Abhängig von den Windverhältnissen
liefern Windkraftanlagen unregelmäßig
Strom. Sie werden im europäischen
Strom-Mix der Zukunft aus erneuerbarer
Energie eine wichtige Rolle spielen.
Bremse
Gestaltung: m4!
Österreich: rund 69 Mrd. kWh
Kühlsystem
Generator
Rotorblattlager
Rotorwelle
Strom jährlich
rund 30 Millionen
Kilowattstunden
Speisewasser
Steuerelektromik
APA-AUFTRAGSGRAFIK
Grafik: Photovoltaik, Laufkraftwerk
mit freundlicher Genehmigung von der
Restwärme
eb
Unteres
Becken
Generator
Hochdruckkessel
Windmesser
Rotorblatt
Zufluss
Europa: rund 3,300 Mrd. kWh
Dampfturbine
tri
Welle
Weltweit: rund 18.900 Mrd. kWh
Hoch
druck
dampf
Hoch
druck
dampf
Getriebe
(schematisch)
Beispiel einer Anlage mit Getriebe
Kugelschieber
Unterwasser
Wärmetauscher
Die heißen Verbrennungsgase erhitzen
das Speisewasser,
dabei entsteht
Hochdruckdampf
Speisewasser
eb
Motorgenerator
Wasserspiegel
Schornstein
tri
Oberwasser
Generator
Rauchgasreinigung
Biomasse
(z. B. Holzhackschnitzel)
Krafthaus
sbe
Verbrennungsgase
Die jährliche CO2-Reduktion gegenüber der Verbrennung fossiler Brennstoffe beträgt rund 40 000 Tonnen.
Brennstoffkammer
mit Rostfeuerung
Pumpspeicherkraftwerke sind sehr flexibel einsetzbar. Sie können
binnen weniger Minuten vom Stillstand in den Pumpbetrieb oder
in den Erzeugungsbetrieb wechseln. Sie sind ein sehr wichtiger
Baustein in der Stromversorgung der Zukunft, die immer stärker
auf erneuerbaren Energieträgern basiert – damit wir unsere Klimaschutzziele erreichen! „Erneuerbare” benötigen zwangsläufig
Reservekapazitäten, diese können durch Pumpspeicherkraftwerke
bereitgestellt werden.
Druckstollen
IN KOOPERATION MIT
EINE INITIATIVE DER
Bei einem Verbrauch von 40.000
Tonnen Holz oder anderer Biomasse
erzeugt ein Heizkraftwerk der
5-MW-Klasse jährlich rund 30 Millionen Kilowattstunden Strom und
50 Millionen Kilowattstunden Wärme.
Ein solches Kraftwerk funktioniert
wie ein thermisches Kraftwerk,
ist aber CO2-neutral.
Im Erzeugungsbetrieb erzeugen Pumpspeicherkraftwerke Strom:
Wasser aus dem Oberwasserbecken wird über den Maschinensatz
in das Unterwasserbecken geleitet. So können die Bedarfsspitzen
der Kunden und auch kurzfristig nicht verfügbare Leistungen von
Windkraftwerken und Photovoltaikanlagen ausgeglichen werden.
Absperrklappe
1 Durch das auftreffende Photon wird das Elektron in einen
höheren Energiezustand versetzt und kann seine Postition im Kristallgitter verlassen.
2 Das freigesetzte Elektron wird durch die Grenzschicht in
das n-Gebiet gezogen.
3 Der Frontkontakt an der Oberseite der Solarzelle nimmt
die freien Elektronen auf. Dadurch fließt Strom.
Stromkreis
Verbraucher
Einlauf-Bauwerk
Bei einem Verbrauch von 40 000 Tonnen Holz oder anderer Biomasse
erzeugt ein Heizkraftwerk der 5-MW-Klasse jährlich rund
30 Millionen Kilowattstunden Strom und 50 Millionen Kilowattstunden Wärme.
Ein solches Kraftwerk funktioniert vom Prinzip her wie ein Kohlekraftwerk.
BiomasseHeizkraftwerk
Im Pumpbetrieb verwerten Pumpspeicherkraftwerke Strom,
indem sie Wasser von einem Unterwasserspeicher hinauf in
einen Oberwasserspeicher pumpen. Das geschieht vorwiegend
während der Nachtstunden und wenn andere Kraftwerke –
Laufkraftwerke, thermische Kraftwerke, Windkraftanlagen und
Photovoltaikanlagen - mehr Strom erzeugen, als die Kunden
gerade brauchen.
Oberes Becken
GleichstromHauptschaltung
Die Solarzellen
werden in Reihe
geschaltet, wobei
sich die Spannungen
aufsummieren.
Biomasse-Heizkraftwerk
6
7
Der Ausbau der Netze und der Pumpspeicherkapazitäten bilden die Schwerpunkte
der geplanten Investitionen der österreichischen E-Wirtschaft. Mit Pumpspeicherkraftwerken können wir die schwankende Stromerzeugung aus Windkraft
und Sonne optimieren, sie sind die „grüne
Batterien“ in den Alpen.
Derzeit befinden sich über 60 Wasserkraftprojekte in Bau, in Genehmigung
oder in Planung. Sie können mehr als
4,7 Milliarden Kilowattstunden Strom
pro Jahr erzeugen. Zweiter Schwerpunkt
beim Ausbau der Erzeugungskapazitäten
ist die Windkraft. Die Photovoltaik und
die Geothermie werden in Österreich
auch in Zukunft nur vergleichsweise
geringe Beiträge zur Stromversorgung
leisten.
Mit dem Masterplan Wasserkraft und
dem Energiepaket in Rot-Weiß-Rot hat
die E-Wirtschaft ein Ausbauvolumen von
sieben Milliarden Kilowattstunden und
Investitionen von 15 Mrd. € in Erzeugung
und Netze bis 2020 angekündigt. Große
Projekte in Kärnten sind das Pumpspeicherkraftwerk Feldsee und die Pumpe
beim Speicherkraftwerk Koralpe der Kelag
sowie das Pumpspeicherkraftwerk
Reißeck II des Verbundes, an dem die
Kelag mit 45 % beteiligt ist.

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