Energie-Technologien

Biogasanlagen Biomasse Geothermie Photovoltaik Solarthermische Stromerzeugung Solarthermische Wärmebereitstellung Speicherung Windenergie On- und Offshore und ihre Netzanbindung

Biogasanlagen

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Biogasanlagen”

Biogas entsteht durch die Vergärung organischer Stoffe unter Ausschluss von Sauer- stoff. In dem biochemischen Prozess, der auch als anaerobe Gärung bezeichnet wird, zerlegen Mikroorganismen Biomasse in kleinere chemische Verbindungen. Biogas be- steht überwiegend aus Methan (CH4, 50 – 75 %) und Kohlendioxid (CO2 25 – 45 %). Dar- über hinaus sind geringe Anteile von Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3), Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) enthalten. Ziel der Biogasproduktion ist die Maximierung des energiereichen Methangases, mit dem z. B. in Blockheizkraftwerken Strom und Wärme erzeugt werden.
Heiner Schröder
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Biomasse

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Biomasse”

Schon seit mehreren Jahren nimmt die energetische Biomassenutzung zur Erzeugung von Strom und Wärme zu. Dieser verstärkte Einsatz besonders zur Stromerzeugung wird vom EEG gefördert. Mit weiteren gesetzlichen Regelwerken, wie dem „Erneuerbare- Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) sowie dem Kraf t-Wärme-Kopplungs-Gesetz“ (KWKG) wurden weitere Grundlagen für den verstärkten Biomasseeinsatz geschaffen. Biomasse wird in fester, flüssiger und gasförmiger Form zur Strom- und Wärmeerzeu- gung und zur Herstellung von Biokraftstoffen genutzt. Rund 67 % (203 Milliarden Kilo- wattstunden) und somit 8,4 % des gesamten Endenergieverbrauchs wurden 2011 durch Biomasse bereitgestellt – im Wesentlichen durch:

  • Holz
  • Energiepflanzen
  • Reststoffe.

Der mit Abstand wichtigste Bioenergieträger in Deutschland ist Holz als nachwachsender Rohstoff – es wird vorwiegend zur Wärmeerzeugung in Kleinverbrennungsanlagen oder in zentralen Heizwerken bzw. in Biomasseheizkraftwerken (KWK-Anlagen) oder zur Stromerzeugung eingesetzt. Holzbrennstoffe sind mit Wirkungsgraden von mehr als 90 % äußerst effizient.
Heiner Schröder
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Geothermie

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Geothermie”

Die Oberflächennahe Geothermie nutzt Bohrungen bis ca. 400 Meter Tiefe und Tempe- raturen bis 25 °C für das Beheizen und Kühlen von Gebäuden, technischen Anlagen oder Infrastruktureinrichtungen. Hierbei ist der Einsatz einer Wärmepumpe nötig. Strom kann mit oberflächennaher Geothermie nicht erzeugt werden.
Tiefe Geothermie kann sowohl zur Wärme- als auch zur Stromerzeugung genutzt wer- den.
Thomas Franke
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Photovoltaik

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Photovoltaik”

Bei Fotovoltaik (Photovoltaik, PV – direkte Umwandlung von Sonnen-Einstrahlung in elektrischen Strom) variiert die Energiedichte der solaren Ressource je nach Standort erheblich: Während in den sonnenreichen Gebieten Afrikas Strahlungen bis zu 2.400 kWh/m² im Jahr auf horizontaler Ebene vorkommen, schwankt in Deutschland der jährliche Mittelwert zwischen 900 und 1.200 kWh/m². Man unterscheidet bei PV- Anwendungen zwischen netzgekoppelten Klein- oder Groß- anlagen und autarken Inselsystemen in netzfernen Gebieten – unter anderem auch in Kombination mit Dieselgeneratoren (sogenannte PV-Diesel-Hybridsysteme) – sowie Kleinstanwendungen im Freizeit- und Konsumgüterbereich. Eine wesentliche Rolle spielen in Deutschland seit vielen Jahren Aufdach-PV-Anlagen und Großkraftwerke.
Fabian Kuhn
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Solarthermische Stromerzeugung

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Solarthermische Stromerzeugung”

Mit dem Begriff „solarthermische Stromerzeugung“ wird hier ein Energiewandlungs- prozess beschrieben, bei dem Solarstrahlung in Wärme gewandelt, diese dann in einem thermodynamischen Kreisprozess in mechanische Energie überführt und damit elektri- sche Energie bereitgestellt wird. Da hierbei immer Strahlung konzentriert wird, werden diese Anlagen gängigerweise auch unter dem Begriff Concentrating (oder Concentra- ted) Solar Power (CSP) zusammengefasst. Dabei ist der Vollständigkeit halber zu er- wähnen, dass dazu ebenfalls die CPV (Concentrated Photovoltaics)-Technologie zählt. Hierbei wird ebenfalls Strahlung konzentriert und dann über den photovoltaischen Effekt direkt in elektrische Energie gewandelt. Die Umwandlungs-Zwischenschritte Wärme und mechanische Energie entfallen.
Andreas Wiese
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Solarthermische Wärmebereitstellung

Sequenz aus Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden “Solarthermische Wärmebereitstellung”

Von Solarthermie spricht man, wenn die Sonnenenergie in einem thermischen Sonnen- kollektor absorbiert und über ein Wärmeträgermedium an ein Anwendungssystem weitergeleitet wird. Zusammen mit anderen notwendigen Komponenten bilden diese Absorber die thermische Solaranlage. Thermische Solaranlagen sind damit also Anla- gen, die Solarstrahlung in Wärme wandeln und sie dadurch für eine Vielzahl unter- schiedlichster Anwendungen nutzbar machen (z. B. Schwimmbad-Wassererwärmung, Trink-Warmwasserbereitung, Raumwärme-Nachfragedeckung, Prozesswärme-Bereit- stellung, Bereitstellung von Antriebswärme für solare Kühlung).
Wolfgang Streicher
Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Speicherung

Speicherung

Die rasante Dynamik im Aufbau einer Infrastruktur für die Erneuerbaren Energien zeigt, dass die nicht stetige Erzeugung von Energie aus Erneuerbaren Quellen – besonders Wind und Sonne – die Überbrückung von Zeiträumen und geografischen Distanzen erfordert. Also muss über kurz-, mittel- und langfristige Speicherung von Energie inten- siv nachgedacht werden. Für eine sinnvolle Systematik geht man von der Art der zu speichernden Energie aus. Gespeichert werden können im Wesentlichen:

  • potenzielle Energie (Lageenergiespeicher)
  • kinetische Energie (Bewegungsenergiespeicher)
  • thermische Energie
  • chemische Energie
  • Elektroenergie

Bernd Rabannfileadmin/dateien/PDF/StudienReports/VBI_LF_EE_2015_Print_final.pdf

Pumpspeicherkraftwerke
Wasserstoff – Elektrolyse
Untergrundgasspeicher – UGS
Elektrische Energie – Batteriespeicher – Autobatterien

Quelle: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

Windenergie On- und Offshore und ihre Netzanbindung

Definition “Windenergie On- und Offshore und ihre Netzanbindung”

Windparks können im Binnenland (onshore), an der Küste (nearshore) oder in erheblichem Abstand von der Küste auf See (offshore) gebaut werden.
Quelle: de.wikipedia.org
Mehr Informationen zum Thema: Erneuerbare Energien – VDI Leitfaden

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