Chancen und Grenzen der Energieverwertung

Physikalische Grundlagen und Technologien

verfasst von: Dr. Wolfgang Osterhage

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Energie in Naturwissenschaft, Technik, Wirtschaft und Gesellschaft

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

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Über dieses Buch

In diesem Band ist ein Gesamt-Überblick über den State-of-the-Art der Energiediskussion, eine Komplettdarstellung aller Technologien und deren physikalische Grundlagen für Praktiker und interessierte Leser mit Grundkenntnissen gegeben. Der erste Teil bietet eine Basis für alle Lesergruppen. Als Grundlagen der Energieverwertung werden Energiebilanzen, die durch die Hauptsätze der Thermodynamik bestimmt werden, atom- und kernphysikalische Vorgänge, sowie die Gesetze der Strömungsmechanik und des Elektromagnetismus vorgestellt. Die daraus resultierenden Technologien wie Dampfkraftanlagen, Solar- und Windenergie, Wasserkraft, Biomasse und Erdwärme werden erörtert. Schließlich erfolgt ein Ausblick auf zukunftsweisende Projekte wie Kernfusion, Brennstoffzelle. Smart-Energy-Konzepte, Geschäftsmodelle und Aspekte der Datensicherheit sind ebenfalls besprochen. Auf die Rolle von Energiebilanzen beim Climate Engineering wird abschließend eingegangen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführung

Zusammenfassung

Bei Energieumwandlung spielen praktisch alle Disziplinen der Physik mit Ausnahme der Hochenergiephysik und der Kosmologie eine Rolle. In diesem Buch sollen zunächst die wichtigsten herausgegriffen werden, da sie für unsere weiteren Betrachtungen von besonderer Bedeutung sind.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 2. Energiebilanzen

Zusammenfassung

Es ist physikalisches Allgemeinwissen: Energie ist nicht erneuerbar. Energie wird niemals erzeugt oder erneuert, sondern höchstens umgewandelt – und zwar einhergehend mit der Verringerung ihrer nutzbaren Komponente. Das trifft auf den gesamten Kosmos zu, auf unseren Lebensraum hier auf der Erde und auf jedes zur Energieumwandlung eingesetzte Aggregat.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 3. Physikalische Grundlagen der Energieumwandlung

Zusammenfassung

Zu den wichtigsten physikalischen Grundlagen der Energieumwandlung gehören: der Elektromagnetismus, die Strömungsmechanik, die Atomphysik und die Kernphysik.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 4. Formen der Energiegewinnung

Zusammenfassung

Es werden im Folgenden die technischen Lösungen zur Gewinnung nutzbarer Energie betrachtet. Dazu gehören: Dampfkraftanlagen, Solarkraftwerke, Photoivoltaik, Windkraft, Biomasse, Biogas, Erdwärme, Wasserkraft, als neues Konzept Regenkraftwerke, Kraft-Wärmekopplung und Gezeitenkraftwerke.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 5. Speichertechnologien

Zusammenfassung

In der Energiewirtschaft spielt die Verteilung des erzeugten Stroms eine entscheidende Rolle. Sie wird von den Übertragungs- bzw. den Verteilnetzbetreibern vorgenommen. Idealerweise sollte der Strom dort generiert werden, wo er auch benötigt wird. Das ist z. B. aus klimatischen Gründen nicht immer möglich. An den Meeresküsten oder auf Anhöhen sind Windkraftanlagen wirkungsvoller als in windstillen Tälern. Andererseits wird bei günstiger Einstrahlung massiv Sonnenstrom hergestellt, der aber vielleicht in der Nacht besser gebraucht werden könnte. Man hat es also mit einem Energiemix zu tun, der zweifach herausfordert. Dazu gehören Zwischenspeicherung für Engpasssituationen und Transporte in Nicht-Erzeugungsgebiete. Beide Herausforderungen hängen zusammen.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 6. Zukunftsweisende Ansätze

Zusammenfassung

Neben den diskutierten etablierten energietransformierenden Lösungen gibt es eine Reihe noch nicht im großen Stil in der Praxis erprobter bzw. noch in der Entwicklung befindlicher Technologien, von denen in diesem Buch zwei herausgegriffen werden sollen.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 7. Smart Energy

Zusammenfassung

Bei der in unserem Land vorangetriebenen sogenannten Energiewende handelt es sich nicht nur um einen groß angelegten Wechsel von Energieumwandlungstechnologien. Da bestimmte Energieziele allein dadurch nicht erreicht werden können und da mit einem steigenden Energieverbrauch bei bestehendem Verbraucherverhalten zu rechnen ist, werden große Hoffnungen auf die Hinentwicklung zur Smart Energy gesetzt. Man hofft so, durch eine intelligente Steuerung des Energieverbrauchs mit weniger Kapazitäten auszukommen und gleichzeitig einer steigenden Belastung der Verbraucher entgegenzusteuern.

Wolfgang Osterhage

Kapitel 8. Climate Engineering

Zusammenfassung

Es gibt möglicherweise einen Zusammenhang zwischen Energietechnologien und Klimawandel. Allerdings soll hier keine Grundsatzdebatte über den Klimawandel geführt werden. Das ist nicht Gegenstand dieses Beitrags. Eine Frage, die sich allerdings in diesem Zusammenhang stellt, ist: soll pro-aktiv in das Klima eingegriffen werden, um politisch gesetzte Klimaziele zu erreichen?

Wolfgang Osterhage

Backmatter

Titel: Chancen und Grenzen der Energieverwertung
verfasst von: Dr. Wolfgang Osterhage
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-23902-2
Print ISBN: 978-3-658-23901-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-23902-2