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2014 | Buch

Teil I Vorbetrachtungen Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Elektrischer Strom

Gestehung, Übertragung, Verteilung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie im Kontext der Energiewende

verfasst von: Herbert Niederhausen, Andreas Burkert

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

In anschaulicher Weise vermittelt das Buch einen umfassenden Über- und Einblick in das Spektrum und die Komplexität der Stromgestehung, -verteilung, -speicherung und -nutzung. Es werden der aktuelle Stand und die Prinzipien jetziger sowie künftiger Möglichkeiten der Umwandlung fossiler, regenerativer, nuklearer Primärenergieträger in Strom aufgezeigt und aus technischer, physikalischer sowie gesellschafts- und wirtschaftspolitischer Sicht behandelt. Geschrieben ist es für Interessierte, die über mögliche Konvertierungstechniken der Primärenergieträger in Elektroenergie und ihre Übertragung ihr Wissen erweitern möchten. Graphiken fördern das Verständnis, wogegen auf mathematische Ableitungen verzichtet wird. Kritik äußernde Betrachtungen die Autoren ermöglichen dem Leser eine differenzierte Auseinandersetzung mit dem Thema und eigene Meinungsbildung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
0. Teil I Vorbetrachtungen
Zusammenfassung
Zu den sachlichen Ausführungen gibt es, dort wo es geboten erscheint, Kritik äußernde Anmerkungen, denn vornehmlich um die sogenannten „erneuerbaren“ Energien ranken sich mythische Überhöhungen. Die Realität darf aber nicht von der Aura des magischen Denkens ummantelt werden.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert

Themen

Frontmatter
1. Was ist Energie?
Zusammenfassung
Energie ist einer der Zentralbegriffe in der Physik.
Physikalisch betrachtet ist Energie die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
Dieser Begriff ist in seiner heutigen naturwissenschaftlichen Bedeutung erst seit dem 19. Jahrhundert eingeführt. Er wurde zu dieser Zeit allerdings im rein mechanischen Sinne angewandt. Vom Engländer Young kam 1802 der Vorschlag „energy“ zur Bezeichnung des Arbeitsvermögens von Maschinen zu verwenden. 1829 formulierte Poncelet die Definition: „Fähigkeit zur Verrichtung von Arbeit“.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
2. Elektroenergie
Zusammenfassung
Elektroenergiesysteme umfassen die Gesamtheit aller zur Erfüllung der Gestehung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie notwendigen technischen Einrichtungen innerhalb von regelungstechnisch begründeten Systemgrenzen.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
3. Stromeinspeisung
Zusammenfassung
Das als existenz- und lebensbedrohend dargestellte „Schwert des Klimawandels“, das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sowie der CO2-Emissionszertifikatehandel haben auch eine Renaissance der „alten“ Technologien der „Erneuerbaren“ bewirkt. Ihre tradierte Form wurde in einen aktuellen Stand der Technik überführt und hat einen Tsunami der Anlagentechniken zur Nutzung der „Erneuerbaren“ initiiert. Welche Technologien von ihnen letztlich geeignet, betriebs- und volkswirtschaftlich nachhaltig vorteilhaft sind, bleibt abzuwarten. Auf die strukturell oftmals nachteiligen Folgen der Dezentralisierung der Ökostrom-Anlagen muss man hingegen nicht mehr warten.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
4. Energiespeicherung
Zusammenfassung
Im Folgenden werden nur die direkten und indirekten technologischen Möglichkeiten der Speicherung elektrischer Energie angesprochen, die Speicherung der Primärenergieträger Brennstoffe sowie die Speicherung der Wärme also nicht.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
5. Elektromobilität
Zusammenfassung
Politisches Ziel ist es, bis 2020 in Deutschland etwa eine Million elektrisch betriebene Fahrzeuge im Einsatz zu haben; realistischer ist es 60.000 anzunehmen (wenn Subventionszahlungen erfolgen), denn im September 2012 sind es erst 4.600.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
6. Szenarien und Prognosen für unsere Elektro-Energieversorgung
Zusammenfassung
EU-Energiekommissar Günther Oettinger stellte am 15.12.2011 in Brüssel „seinen“ „Energiefahrplan 2050“ vor. Die Szenarien in dieser Energy Road Map haben „drei tragende Gründe“, so Oettinger.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
7. Nachhaltigkeit der elektrischen Energieversorgung
Zusammenfassung
Die bisherigen Vorbetrachtungen wären noch lückenhafter, wenn die viel strapazierte „Nachhaltigkeit“ ausgeblendet würde. Hierzu durften die nachstehenden Ausführungen mit Genehmigung der Autoren aus den Kapiteln 7.1, 7.2 und 7.3 von übernommen werden.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
8. Daseinsvorsorge im Dilemma
Zusammenfassung
Es ist Fakt, dass seit etwa 40 Jahren der technische Fortschritt und damit das Wirtschaftswachstum von vielen Politikern der jeweiligen Legislaturperiode und von den Leitungs- bzw. Führungsgremien der meisten sogenannten Nicht-Regierungsorganisationen (NROs) oder NGOs (Non Governmental Organization) sowie von ihren aktiven Mitgliedern, Anhängern, Mitläufern und Sympathisanten mit allen ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln in Misskredit gebracht wird. Die NROs sind im VENRO – Verband Entwicklungspolitik deutscher Nichtregierungsorganisationen – zusammengeschlossen.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
9. Die CO2- bzw. Klimaneutralität für die Atmosphäre
Zusammenfassung
Spätestens seit Arrhenius, d. h. seit etwa 1900 ist öffentlich, dass daran geforscht und darüber, zunächst in Wissenschaftskreisen, diskutiert wird, ob der CO2-(Kohlenstoffdioxid-)Gehalt in der Erdatmosphäre einen derartigen Einfluss auf das (nicht existierende) Global-Klima hat oder haben könnte, dass es wärmer wird – also den sogenannten Klimawandel bewirkt. Nach rund 120 Jahren konnte der entsprechend eindeutige Beweis, streng wissenschaftlich belegt, jedoch noch nicht erbracht werden. Allenfalls wurde bis dato ein Konsens darüber erreicht, dass es so ist bzw. sein könnte.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
10. Die Bürde der Kohle – oder … ?
Zusammenfassung
Ab 2013 müssen die Betreiber von fossil-gefeuerten Kraftwerken für die CO2-Emission sogenannte Emissionszertifikate käuflich erwerben. Für seine Kohlen-Kraftwerke muss z. B. RWE für geschätzte 150 bis 180 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr solche Zertifikate an der entsprechenden Börse ersteigern.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
11. Die alten „Erneuerbaren“
Zusammenfassung
Die Wasserkraft ist der Klassiker der „erneuerbaren“ Energien. Wasserkraftwerke (Wasserkraftanlagen, WKA) lieferten bereits vor etwa 130 Jahren erstmals elektrische Energie. Sie haben bemerkenswerte, sehr nützliche Eigenschaften, die für die Stabilität des Verbundnetzes gerade im Hinblick auf die Zunahme der bereits zigtausendfachen dezentralen Stromeinspeiser von großer Bedeutung sind. Und zwar deshalb, weil sie sowohl grund- und mittellast-, als auch spitzenlastfähig sind.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
12. Die neuen „Erneuerbaren“
Zusammenfassung
Strömungskraftwerke sind im Prinzip „Unter-Wasser – „Wind“ – Energieanlagen mit einem Zwei- oder Vielblatt-Rotor“. Der Rotor ist gegen die Strömung gerichtet.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
13. Die Etablierten
Zusammenfassung
Stein- und Braunkohle sind global noch Jahrhunderte lang in ausreichender Menge zu hinreichend stabilen Preisen verfügbar; ein wesentlicher Grund dafür, dass etwa 40 % des weltweit benötigten Stroms aus Kohlekraftwerken erfolgt. In Deutschland beträgt der Anteil rund 41 %.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
14. Auf Bewährung
Zusammenfassung
Die Brennstoffzelle (BZ) ist ein Energie-Konverter. Chemische Energie wird in ihr direkt in elektrische Energie umgewandelt.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
15. Nuklearkraftwerke
Kernspaltung, Partitionierung, Transmutation, Spallation, Kernfusion
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
16. Radioaktivität
Zusammenfassung
Der Zerfall von Isotopen verschiedener Elemente bestimmt die Aktivität. Durch das Reaktor-Inferno in Fukushima haben seit Anfang April 2011 die Isotope der flüchtigen Elemente Iod (I), Cäsium (Cs) und Plutonium (Pu) einen dominierenden Platz in der medialen Berichterstattung eingenommen.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
17. Entsorgungssicherheit – Lagerung von radioaktiven Produkten
Zusammenfassung
Sind Kernkraftwerke in Betrieb oder in Betrieb gewesen, dann hat man radioaktive Produkte. Diese können in drei Sorten eingeteilt werden:
  • Betriebsabfälle
  • Abfälle von Werkstoffen und aus dem Nuklear-Material
  • Reststoffe aus der Kernspaltung.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
18. Erdbeben – eine Abschätzung der seismischen Energie
Zusammenfassung
Etwa 130 km nordöstlich der japanischen Hauptinsel Honshu ereignete sich am 11. März 2011 ein Jahrtausend-Erdbeben mit der Moment-Magnitude (M W ) neun auf der nach oben unbegrenzten Skalierung nach Richter (Richter-Skala). Jahrtausend-Erdbeben deshalb, weil im Jahr 869 n. Chr. entlang der jetzigen Bruchfläche ein vergleichbar starkes Beben mit mindestens M 8,5 aufgetreten sein soll.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
19. Die „Energiewende“ – fünf Betrachtungen
Zusammenfassung
Das Wort „Energiewende“ ist keine Schöpfung der Bundeskanzlerin Frau Dr. Merkel und ihrer ehemaligen schwarz/gelben Regierungskoalition in der Zeit kurz nach der Kernreaktoren-Katastrophe in Fukushima/Japan 2011 und der daraufhin verkündeten gänzlichen Beendigung der elektroenergetischen Kernenergienutzung in Deutschland bis in 2022.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
20. Nachhaltige Energiewirtschaft
Zusammenfassung
Wenn schon „Energiewende“, dann auch mit den richtigen Verfahren in die richtige Richtung:
  • Wasserstoffwirtschaft statt Stromwirtschaft
Wenn Wasserstoffwirtschaft, dann aber mit der „echten“ grünen. Derzeit gibt es zwar zaghafte Ansätze (Pilotprojekte) für eine solare Wasserstoffwirtschaft, sogar regierungsamtlich, aber eine unechte. Eine Mogelpackung. Unecht deshalb, weil sie primär eine Stromwirtschaft ist.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
21. Energetische Autarkie
Zusammenfassung
Die energetische Autarkie E Autark . eines Systems zur Umwandlung von Primär-Energieträgern wie z. B. Windströmung, Sonnenstrahlung, fossile Brennstoffe beispielsweise in die sekundäre elektrische Energie ist nur dann gegeben, wenn nach Beendigung der System-Nutzung der Erntefaktor EF gleich/größer (≥) 1 ist.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
22. Teil III Nachbetrachtung
Zusammenfassung
Dargestellt wurden die Struktur der jetzigen und der erwogenen Stromnetze, eine Auswahl der Technologien zur Gestehung von Elektro-Energie, die Möglichkeiten der direkten und indirekten Strom-Speicherung, die verkehrstechnische Nutzung von Strom u. v. m.
Herbert Niederhausen, Andreas Burkert
Backmatter
Metadaten
Titel
Elektrischer Strom
verfasst von
Herbert Niederhausen
Andreas Burkert
Copyright-Jahr
2014
Electronic ISBN
978-3-8348-2493-6
Print ISBN
978-3-8348-2492-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-2493-6

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