erneuerbare energien- rettung vor dem weltuntergang
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Erneuerbare Energien-Erneuerbare Energien-Rettung vor dem WeltuntergangRettung vor dem Weltuntergang
Erneuerbare EnergienErneuerbare Energien– AtomenergieAtomenergie– WindenergieWindenergie– WasserenergieWasserenergie– SolarenergieSolarenergie
Mögliche Zukunftsprognosen für COMögliche Zukunftsprognosen für CO22-Bilanz -Bilanz
DeutschlandsDeutschlands
Optimierung der COOptimierung der CO22-Bilanz-Bilanz
SolarenergieSolarenergie
Eine sehr beliebte Form der Eine sehr beliebte Form der erneuerbaren Energie!erneuerbaren Energie!
Prinzip & VorteilePrinzip & Vorteile
Sonne ist die effektivste Energiequelle überhaupt Sonne ist die effektivste Energiequelle überhaupt überall überall und von jedem nutzbarund von jedem nutzbar
Es entsteht bei der Nutzung keinerlei COEs entsteht bei der Nutzung keinerlei CO22- Emission- Emission
Sonnenwärmekraftwerke erzeugen mit Hilfe von Hitze und Sonnenwärmekraftwerke erzeugen mit Hilfe von Hitze und Wasserdampf elektrischen GleichstromWasserdampf elektrischen Gleichstrom
Solarzellen erzeugen elektrischen GleichstromSolarzellen erzeugen elektrischen Gleichstrom
Es sind derzeit in Deutschland auf Hausdächern über Es sind derzeit in Deutschland auf Hausdächern über 800.000 Anlagen installiert800.000 Anlagen installiert
NachteileNachteile
Es wird keine konstante Energieversorgung gewährleistet Es wird keine konstante Energieversorgung gewährleistet Sonneneinstrahlung ist wetter-, tages- und Sonneneinstrahlung ist wetter-, tages- und jahreszeitenabhängigjahreszeitenabhängig
Keine lange Lebensdauer (ca. 20 - 40 Jahre)Keine lange Lebensdauer (ca. 20 - 40 Jahre)
Bei der Herstellung wird sehr viel COBei der Herstellung wird sehr viel CO22 verursacht verursacht um um
die Energie der Herstellung zurückzugewinnen, müsste die die Energie der Herstellung zurückzugewinnen, müsste die Anlage 2-3.5 Jahre betrieben werdenAnlage 2-3.5 Jahre betrieben werden
KernkraftwerkKernkraftwerk
Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?Wie funktioniert ein Kernkraftwerk?
Erzeugt Energie durch Kernspaltung im Erzeugt Energie durch Kernspaltung im Kernreaktor:Kernreaktor:
- Bei der Kernspaltung entsteht Energie - Bei der Kernspaltung entsteht Energie in Form von Hitze. Eben diese lässt die in Form von Hitze. Eben diese lässt die Kühlflüssigkeit (normalerweise „leichtes Kühlflüssigkeit (normalerweise „leichtes Wasser“ H2O) verdampfen. Die Wasser“ H2O) verdampfen. Die verdampfte Kühlflüssigkeit wird durch verdampfte Kühlflüssigkeit wird durch Turbinen geleitet, die dann anfangen Turbinen geleitet, die dann anfangen sich zu drehen.sich zu drehen.
Es gibt zwei verschiedene Brennstoff-Es gibt zwei verschiedene Brennstoff-Elemente:Elemente:
- Zum einen reines Uran (U- Zum einen reines Uran (U238238) ) - und zum anderen MOX-- und zum anderen MOX-Brennstoffelemente (bestehend aus Brennstoffelemente (bestehend aus Uran und Plutonium oder Thorium)Uran und Plutonium oder Thorium)
Es gibt mehrere Risiken bei einem Es gibt mehrere Risiken bei einem Kernkraftwerk:Kernkraftwerk:
- Der Austritt von Radioaktiven Stoffen - Der Austritt von Radioaktiven Stoffen (in geringen Mengen dürfen radioaktive (in geringen Mengen dürfen radioaktive Stoffe, z.B. Tritium, austreten/ es ist ein Stoffe, z.B. Tritium, austreten/ es ist ein Richtwert festgelegt)Richtwert festgelegt)- Bei Ausfall der Systeme (z.B. Kühlung) - Bei Ausfall der Systeme (z.B. Kühlung) kann radioaktive Strahlung austreten. kann radioaktive Strahlung austreten. Wenn diese Stoffe im Kernkraftwerk Wenn diese Stoffe im Kernkraftwerk bleiben nennt man es einen Gau. Wenn bleiben nennt man es einen Gau. Wenn die radioaktive Strahlung jedoch das die radioaktive Strahlung jedoch das Kernkraftwerk verlässt nennt man es Kernkraftwerk verlässt nennt man es einen Super-Gau.einen Super-Gau.- Der entstehende Atommüll muss so - Der entstehende Atommüll muss so entsorgt werden, dass er nicht mit der entsorgt werden, dass er nicht mit der Umwelt in Kontakt kommt. Dieser Umwelt in Kontakt kommt. Dieser Atommüll kann einige tausend Jahre Atommüll kann einige tausend Jahre radioaktive Strahlung abgeben.radioaktive Strahlung abgeben.
KernreaktortypenKernreaktortypenEs gibt verschiedene Kernkraftreaktortypen:Es gibt verschiedene Kernkraftreaktortypen:
LeichtwasserreaktorLeichtwasserreaktor::
- Verwendet „leichtes Wasser“ (H- Verwendet „leichtes Wasser“ (H22O) als O) als KühlmittelKühlmittel
- Es wird angereichertes Uran (1,5 – 6% U- Es wird angereichertes Uran (1,5 – 6% U235235) ) verwendet verwendet
- Darunter zählt der Druckwasserreaktor und - Darunter zählt der Druckwasserreaktor und der Siedewasserreaktorder Siedewasserreaktor
SchwerwasserreaktorSchwerwasserreaktor::
- Verwendet anstatt H- Verwendet anstatt H22O DO D22O (D= Deuterium)O (D= Deuterium)
- Verwendet Natur-Uran (U- Verwendet Natur-Uran (U235235 0,7%) 0,7%)
RBMKRBMK::
- Kühlmittel ist brennbares Graphit und H- Kühlmittel ist brennbares Graphit und H22OO
- Verwendet Natur-Uran- Verwendet Natur-Uran
- Wird heutzutage fast nur noch für die - Wird heutzutage fast nur noch für die Herstellung von Waffen-plutonium verwendet Herstellung von Waffen-plutonium verwendet
- dieser Reaktortyp wird seit Tschernobyl nicht - dieser Reaktortyp wird seit Tschernobyl nicht mehr gebaut (Sicherheitsrisiko)mehr gebaut (Sicherheitsrisiko)
BrutreaktorBrutreaktor::
- Erzeugt aus Natur-Uran spaltbares- Erzeugt aus Natur-Uran spaltbares PlutoniumPlutonium
- Kühlmittel ist flüssiges Natrium- Kühlmittel ist flüssiges Natrium
Energie durch Energie durch WindkraftWindkraft
Eine leistungsfähige AlternativeEine leistungsfähige Alternative
InformationenInformationen Wind ist in Deutschland praktisch unbegrenzt verfügbar Wind ist in Deutschland praktisch unbegrenzt verfügbar riesiges riesiges
Potenzial für Windparks in der NordseePotenzial für Windparks in der Nordsee
Jährliche Betriebsdauer einer WKA meistens relativ hoch Jährliche Betriebsdauer einer WKA meistens relativ hoch 5000h – 5000h – 8000h (ein Jahr hat 8760h) 8000h (ein Jahr hat 8760h) mind. 57,08% des Jahres läuft eine mind. 57,08% des Jahres läuft eine WKA WKA
Durchschnittliche Nennleistung der WKA drastisch zugenommen Durchschnittliche Nennleistung der WKA drastisch zugenommen (2001: 763 kW; 2007:19460 kW)(2001: 763 kW; 2007:19460 kW)
Anlagenzahl in Deutschland hat extrem zugenommenAnlagenzahl in Deutschland hat extrem zugenommen
2007 produzierten in Deutschland ca. 18600 WKA < 20.000 mW (2007 produzierten in Deutschland ca. 18600 WKA < 20.000 mW ( 5,7% des dt. Stromverbrauchs5,7% des dt. Stromverbrauchs
Entstehung der WindkraftEntstehung der Windkraft
Entstehung des Windes:Entstehung des Windes:
– Sonnenlicht sorgt für eine Sonnenlicht sorgt für eine unterschiedliche unterschiedliche Temperaturverteilung auf der ErdeTemperaturverteilung auf der Erde
– Es entsteht eine Differenz des Es entsteht eine Differenz des LuftdrucksLuftdrucks
– Natur ist bestrebt, ein Gleichgewicht Natur ist bestrebt, ein Gleichgewicht herzustellenherzustellen
Luft ist in ständiger BewegungLuft ist in ständiger Bewegung
Es wird die kinetische Energie des Es wird die kinetische Energie des Windes genutztWindes genutzt
Wind wird es immer gebenWind wird es immer geben
NachteileNachteile
„„Diskoeffekt“Diskoeffekt“– Lichtreflexe der Rotorenblätter blenden und behindern Autofahrer etcLichtreflexe der Rotorenblätter blenden und behindern Autofahrer etc
EiswurfEiswurf– Eis setzt sich auf den Rotorblättern nicht betriebener WKA an Eis setzt sich auf den Rotorblättern nicht betriebener WKA an – Bei Wiederaufnahme brechen Eisstücke ab und werden ggf. sehr weit geschleudert Bei Wiederaufnahme brechen Eisstücke ab und werden ggf. sehr weit geschleudert
Personen- und Sachschaden entsteht Personen- und Sachschaden entsteht
Flächenversiegelung durch das FundamentFlächenversiegelung durch das Fundament– Eine WKA benötigt 400m² bis 750 m²Eine WKA benötigt 400m² bis 750 m²– In Deutschland Ende 2005 ca. 23.000 km² versiegeltIn Deutschland Ende 2005 ca. 23.000 km² versiegelt
LandschaftsbildLandschaftsbild– Windparks werden von vielen Bürgern als störend empfundenWindparks werden von vielen Bürgern als störend empfunden
WasserkraftWasserkraft
Seit Urzeiten genutztSeit Urzeiten genutzt
WasserkraftwerksartenWasserkraftwerksarten
1). Laufwasserkraftwerke 1). Laufwasserkraftwerke => Menge Wasser im Fluss, die transportiert wird.=> Menge Wasser im Fluss, die transportiert wird.(Diese erzeugen kontinuierlich Strom und sind für die Deckung des Grundbedarfs da)(Diese erzeugen kontinuierlich Strom und sind für die Deckung des Grundbedarfs da)
2). Speicher/ Staukraftwerk2). Speicher/ Staukraftwerk=> Aktivierung in Spitzenzeiten=> Aktivierung in Spitzenzeiten
3). Pumpspeicherkraftwerke 3). Pumpspeicherkraftwerke => pumpen Wasser in nicht Spitzenzeiten=> pumpen Wasser in nicht Spitzenzeiten(meist nachts, weil der Strom dann billiger ist(meist nachts, weil der Strom dann billiger ist))
Probleme bei Stau- und Speicherseen:Probleme bei Stau- und Speicherseen:-Methan wird freigesetzt-Methan wird freigesetzt-Fischwanderwege werden blockiert-Fischwanderwege werden blockiert
Welche erneuerbare Energie Welche erneuerbare Energie ist am effizientesten?ist am effizientesten?
Berechnung:Berechnung:
Durchschnittswerte in g der CO2 Emissionen pro kWh * absoluten Werte der Durchschnittswerte in g der CO2 Emissionen pro kWh * absoluten Werte der Stromerzeugung in kWh (berechnet an den prozentualen Werten des Energiemix Stromerzeugung in kWh (berechnet an den prozentualen Werten des Energiemix und des Durchschnitts der CO2 Emission pro kWh Deutschlands 2007)und des Durchschnitts der CO2 Emission pro kWh Deutschlands 2007) Berechnung der Summe der gesamten CO2 Emission der Energielieferer auf ein Berechnung der Summe der gesamten CO2 Emission der Energielieferer auf ein Jahr berechnetJahr berechnet
Erklärung:Erklärung:Wir haben uns die Frage gestellt, inwieweit man durch Umstellung der Wir haben uns die Frage gestellt, inwieweit man durch Umstellung der Energielieferanten die jährliche CO2 Emission senken könnte. Energielieferanten die jährliche CO2 Emission senken könnte. Zu diesem Zweck haben wir einige fiktive Szenarien zu diesem Themenbereich Zu diesem Zweck haben wir einige fiktive Szenarien zu diesem Themenbereich entwickeltentwickelt
Mögliche Zukunftsprognosen für Mögliche Zukunftsprognosen für die CO2- Bilanz Deutschlandsdie CO2- Bilanz Deutschlands
Deutschland hatte 2007 eine Gesamtemission Deutschland hatte 2007 eine Gesamtemission von 878 Mrd t COvon 878 Mrd t CO22 dabei werden 310,44 dabei werden 310,44
Mrd t durch die Energiegewinnung emittiertMrd t durch die Energiegewinnung emittiert
Unsere verschiedenen SzenarienUnsere verschiedenen Szenarien
Unsere derzeitige SituationUnsere derzeitige Situation
1.Szenario1.Szenario
Szenario fossile Energien halbiert, Atomstrom zugenommen
Atom54%
sonst. Erneuerbar7%
Wind7%
Fossil32%
Fossil
Wind
sonst. Erneuerbar
Atom
2. Szenario2. Szenario
Fossile Energien halbiert, erneuerbare Energien gleichbleribend zugenommen
Atom22%
sonst. Erneuerbar23% Wind
23%
Fossil32%
3. Szenario3. Szenario
Atomausstieg, ersetzt mit erneuerbaren Energien; Fossiel bleibt
Atom0%
sonst. Erneuerbar18%
Wind18% Fossil
64%
Fossil
Wind
sonst. Erneuerbar
Atom
4. Szenario4. Szenario„Weltuntergangsszenario“„Weltuntergangsszenario“
Atomausstieg, ersetzt durch Fossil; erneuerbare Energien bleiben
Atom0%
sonst. Erneuerbar7%
Wind7%
Fossil86%
Fossil
Wind
sonst. Erneuerbar
Atom
5. Szenario5. Szenario
Atomausstieg, Fossil halbiert, umgelagert auf erneuerbare Energien
Atom0%sonst. Erneuerbar
34%
Wind34%
Fossil32% Fossil
Wind
sonst. Erneuerbar
Atom
6. Szenario6. Szenario„Ökovariante“„Ökovariante“Alles durch erneuerbare Energien
Atom0%
sonst. Erneuerbar67%
Wind33%
Fossil0%
Fossil
Wind
sonst. Erneuerbar
Atom
ErgebnisseErgebnisse
AuswertungAuswertung
Es ist überraschend, dass trotz totaler Es ist überraschend, dass trotz totaler Umstellung auf erneuerbare Energien, die Umstellung auf erneuerbare Energien, die CO2 Emissionen nicht sonderlich abnimmtCO2 Emissionen nicht sonderlich abnimmt
Atomenergie ist von der CO2 Emission her Atomenergie ist von der CO2 Emission her gesehen „sauberer“ als Solarstrom und gesehen „sauberer“ als Solarstrom und WasserkraftWasserkraft
Wir sollten in Zukunft vermehrt auf Windkraft Wir sollten in Zukunft vermehrt auf Windkraft setzensetzen
Emissionsunterschied in Emissionsunterschied in verschiedenen Ländernverschiedenen Ländern
CO2 Emission
0
5
10
15
20
25
USA: Kroatien: Deutschland:
Pro Person
To
nn
en
2. Ergebnis2. Ergebnis
-Der Verbrauch an CO2 pro Kopf ist in der -Der Verbrauch an CO2 pro Kopf ist in der USA am höchstenUSA am höchsten
-In Deutschland werden pro Jahr und pro Kopf -In Deutschland werden pro Jahr und pro Kopf nur 17,01% dieses Wertes erreichtnur 17,01% dieses Wertes erreicht
Diese Arbeit entstand im Rahmen des Diese Arbeit entstand im Rahmen des Workshops „Modellieren mit Mathe“ vom Workshops „Modellieren mit Mathe“ vom 28.10.2008- 31.10.200828.10.2008- 31.10.2008
Gruppenmitglieder: Gruppenmitglieder: Neele BusseNeele Busse Edwin JakobEdwin Jakob Sascha GerberSascha Gerber
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