Erneuerbare Energien und Klimaschutz - Hintergründe - Techniken und Planung - Ökonomie und Ökologie - Energiewende

Volker Quaschning

Erneuerbare Energien und Klimaschutz

Hintergründe - Techniken und Planung - Ökonomie und Ökologie - Energiewende

2018

254 Seiten

Format: PDF

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ISBN: 9783446457034

 

Vorwort

6

Inhalt

8

1 Unser Hunger nach Energie

14

1.1 Energieversorgung – gestern und heute

15

1.1.1 Von der französischen Revolution bis ins 20. Jahrhundert

15

1.1.2 Die Epoche des schwarzen Goldes

18

1.1.3 Erdgas – der jüngste fossile Energieträger

21

1.1.4 Atomkraft – gespaltene Energie

23

1.1.5 Das Jahrhundert der fossilen Energieträger

27

1.1.6 Das erneuerbare Jahrhundert

28

1.2 Energiebedarf – wer was wo wie viel verbraucht

29

1.3 Die SoDa-Energie

33

1.4 Energievorräte – Reichtum auf Zeit

36

1.4.1 Nicht-konventionelle Vorräte – Verlängerung des Ölzeitalters

37

1.4.2 Ende in Sicht

39

1.4.3 Das Ende der Spaltung

40

1.5 Hohe Energiepreise – Schlüssel für den Klimaschutz

41

2 Klima vor dem Kollaps

44

2.1 Es ist warm geworden – Klimaveränderungen heute

44

2.1.1 Immer schneller schmilzt das Eis

44

2.1.2 Naturkatastrophen kommen häufiger

48

2.2 Schuldiger gesucht – Gründe für den Klimawandel

51

2.2.1 Der Treibhauseffekt

51

2.2.2 Hauptverdächtiger Kohlendioxid

52

2.2.3 Andere Übeltäter

57

2.3 Aussichten und Empfehlungen – was kommt morgen?

59

2.3.1 Wird es in Europa bitterkalt?

62

2.3.2 Empfehlungen für einen wirksamen Klimaschutz

64

2.4 Schwere Geburt – Politik und Klimawandel

67

2.4.1 Deutsche Klimapolitik

67

2.4.2 Klimapolitik international

68

2.5 Selbsthilfe zum Klimaschutz

70

3 Vom Energieverschwenden zum Energie- und Kohlendioxidsparen

72

3.1 Wenig effizient – Energiever(sch)wendung heute

72

3.2 Privater Energiebedarf – zu Hause leicht gespart

76

3.2.1 Private Elektrizität – viel Geld verschleudert

76

3.2.2 Wärme – fast ohne heizen durch den Winter

79

3.2.3 Transport – mit weniger Energie weiterkommen

84

3.3 Industrie und Co – schuld sind doch nur die anderen

87

3.4 Die eigene Kohlendioxidbilanz

88

3.4.1 Direkt selbst verursachte Emissionen

88

3.4.2 Indirekt verursachte Emissionen

90

3.4.3 Gesamtemissionen

92

3.5 Ökologischer Ablasshandel

93

4 Die Energiewende – der Weg in eine bessere Zukunft?

97

4.1 Kohle- und Kernkraftwerke – Krücke statt Brücke

98

4.1.1 Energie- und Automobilkonzerne – aufs falsche Pferd gesetzt

98

4.1.2 Braunkohle – Klimakiller made in Germany

101

4.1.3 Kohlendioxidsequestrierung – aus dem Auge aus dem Sinn

103

4.1.4 Atomkraft – Comeback strahlend gescheitert

105

4.2 Effizienz und KWK – ein gutes Doppel für den Anfang

107

4.2.1 Kraft-Wärme-Kopplung – Brennstoff doppelt genutzt

107

4.2.2 Energiesparen – mit weniger mehr erreichen

108

4.3 Regenerative Energiequellen – Angebot ohne Ende

110

4.4 Deutschland wird erneuerbar

111

4.4.1 Auf alle Sektoren kommt es an

112

4.4.2 Energiewende im Wärmesektor

113

4.4.3 Energiewende im Verkehrssektor

116

4.4.4 Energiewende im Elektrizitätssektor

119

4.4.5 Sichere Versorgung mit regenerativen Energien

121

4.4.6 Dezentral statt zentral – weniger Leitungen für das Land

124

4.5 Gar nicht so teuer – die Mär der unbezahlbaren Kosten

126

4.6 Energierevolution statt laue Energiewende

128

4.6.1 Deutsche Energiepolitik – im Schatten der Konzerne

128

4.6.2 Energiewende in Bürgerhand – eine Revolution steht ins Haus

129

5 Photovoltaik – Strom aus Sand

131

5.1 Aufbau und Funktionsweise

132

5.1.1 Elektronen, Löcher und Raumladungszonen

132

5.1.2 Wirkungsgrad, Kennlinien und der MPP

134

5.2 Herstellung von Solarzellen – vom Sand zur Zelle

137

5.2.1 Siliziumsolarzellen – Strom aus Sand

137

5.2.2 Von der Zelle zum Modul

139

5.2.3 Dünnschichtsolarzellen

140

5.3 Photovoltaikanlagen – Netze und Inseln

141

5.3.1 Sonneninseln

141

5.3.2 Sonne am Netz

144

5.3.3 Mehr solare Unabhängigkeit

148

5.4 Planung und Auslegung

151

5.4.1 Geplante Inseln

151

5.4.2 Geplant am Netz

153

5.4.3 Geplante Autonomie

157

5.5 Ökonomie

159

5.5.1 Was kostet sie denn?

160

5.5.2 Förderprogramme

161

5.5.3 Es geht auch ohne Mehrwertsteuer

163

5.6 Ökologie

164

5.7 Photovoltaikmärkte

165

5.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale

167

6 Solarthermieanlagen – mollig warm mit Sonnenlicht

169

6.1 Aufbau und Funktionsweise

171

6.2 Solarkollektoren – Sonnensammler

173

6.2.1 Schwimmbadabsorber

173

6.2.2 Flachkollektoren

174

6.2.3 Luftkollektoren

175

6.2.4 Vakuum-Röhrenkollektor

176

6.3 Solarthermische Anlagen

178

6.3.1 Warmes Wasser von der Sonne

178

6.3.1.1 Schwerkraftsysteme

179

6.3.1.2 Systeme mit Zwangsumlauf

180

6.3.2 Heizen mit der Sonne

182

6.3.3 Solare Siedlungen

184

6.3.4 Kühlen mit der Sonne

185

6.3.5 Schwimmen mit der Sonne

186

6.3.6 Kochen mit der Sonne

187

6.4 Planung und Auslegung

188

6.4.1 Solarthermische Trinkwassererwärmung

189

6.4.1.1 Grobauslegung

189

6.4.1.2 Detaillierte Auslegung

190

6.4.2 Solarthermische Heizungsunterstützung

191

6.5 Ökonomie

194

6.5.1 Wann rechnet sie sich denn?

194

6.5.2 Förderprogramme

195

6.6 Ökologie

195

6.7 Solarthermiemärkte

196

6.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale

198

7 Solarkraftwerke – noch mehr Kraftaus der Sonne

200

7.1 Konzentration auf die Sonne

201

7.2 Solare Kraftwerke

203

7.2.1 Parabolrinnenkraftwerke

203

7.2.2 Solarturmkraftwerke

207

7.2.3 Dish-Stirling-Kraftwerke

209

7.2.4 Aufwindkraftwerke

210

7.2.5 Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke

211

7.2.6 Solare Chemie

212

7.3 Planung und Auslegung

213

7.3.1 Konzentrierende solarthermische Kraftwerke

214

7.3.2 Aufwindkraftwerke

215

7.3.3 Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke

215

7.4 Ökonomie

216

7.5 Ökologie

217

7.6 Solarkraftwerksmärkte

218

7.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale

219

8 Windkraftwerke – luftiger Strom

222

8.1 Vom Winde verweht – woher der Wind kommt

223

8.2 Nutzung des Windes

226

8.3 Anlagen und Parks

230

8.3.1 Windlader

230

8.3.2 Große netzgekoppelte Windkraftanlagen

232

8.3.3 Kleinwindkraftanlagen

235

8.3.4 Windparks

237

8.3.5 Offshore-Windparks

238

8.4 Planung und Auslegung

242

8.5 Ökonomie

244

8.6 Ökologie

247

8.7 Windkraftmärkte

248

8.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale

250

9 Wasserkraftwerke – nasser Strom

252

9.1 Anzapfen des Wasserkreislaufs

253

9.2 Wasserturbinen

255

9.3 Wasserkraftwerke

258

9.3.1 Laufwasserkraftwerke

258

9.3.2 Speicherwasserkraftwerke

260

9.3.3 Pumpspeicherkraftwerke

261

9.3.4 Gezeitenkraftwerke

263

9.3.5 Wellenkraftwerke

263

9.3.6 Meeresströmungskraftwerke

264

9.4 Planung und Auslegung

265

9.5 Ökonomie

267

9.6 Ökologie

268

9.7 Wasserkraftmärkte

269

9.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale

271

10 Geothermie – tiefgründige Energie

272

10.1 Anzapfen der Erdwärme

273

10.2 Geothermieheizwerke und Geothermiekraftwerke

277

10.2.1 Geothermische Heizwerke

277

10.2.2 Geothermische Kraftwerke

278

10.2.3 Geothermische HDR-Kraftwerke

280

10.3 Planung und Auslegung

281

10.4 Ökonomie

282

10.5 Ökologie

283

10.6 Geothermiemärkte

284

10.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale

285

11 Wärmepumpen – aus kalt wird heiß

286

11.1 Wärmequellen für Niedertemperaturwärme

286

11.2 Funktionsprinzip von Wärmepumpen

289

11.2.1 Kompressionswärmepumpen

289

11.2.2 Absorptionswärmepumpen und Adsorptionswärmepumpen

290

11.3 Planung und Auslegung

292

11.4 Ökonomie

295

11.5 Ökologie

297

11.6 Wärmepumpenmärkte

299

11.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale

300

12 Biomasse – Energie aus der Natur

301

12.1 Entstehung und Nutzung von Biomasse

302

12.2 Biomasseheizungen

305

12.2.1 Brennstoff Holz

305

12.2.2 Kamine und Kaminöfen

309

12.2.3 Scheitholzkessel

310

12.2.4 Holzpelletsheizungen

311

12.3 Biomasseheizwerke und Biomassekraftwerke

313

12.4 Biotreibstoffe

315

12.4.1 Bioöl

316

12.4.2 Biodiesel

316

12.4.3 Bioethanol

317

12.4.4 BtL-Kraftstoffe

319

12.4.5 Biogas

320

12.5 Planung und Auslegung

321

12.5.1 Scheitholzkessel

321

12.5.2 Holzpelletsheizung

322

12.6 Ökonomie

324

12.7 Ökologie

326

12.7.1 Feste Brennstoffe

326

12.7.2 Biotreibstoffe

328

12.8 Biomassemärkte

329

12.9 Ausblick und Entwicklungspotenziale

331

13 Erneuerbare Gase und Brennstoffzellen

332

13.1 Energieträger Wasserstoff

334

13.2 Methanisierung

337

13.3 Transport und Speicherung von EE-Gasen

338

13.3.1 Transport und Speicherung von Wasserstoff

338

13.3.2 Transport und Speicherung von erneuerbarem Methan

339

13.4 Hoffnungsträger Brennstoffzelle

342

13.5 Ökonomie

345

13.6 Ökologie

346

13.7 Märkte, Ausblick und Entwicklungspotenziale

347

14 Sonnige Aussichten – Beispiele für eine nachhaltige Energieversorgung

349

14.1 Klimaverträglich wohnen

349

14.1.1 Kohlendioxidneutrales Standardfertighaus

350

14.1.2 Plusenergie-Solarhaus

351

14.1.3 Plusenergiehaus-Siedlung

352

14.1.4 Heizen nur mit der Sonne

353

14.1.5 Null Heizkosten nach Sanierung

354

14.2 Klimaverträglich arbeiten und produzieren

355

14.2.1 Büros und Läden im Sonnenschiff

355

14.2.2 Nullemissionsfabrik

356

14.2.3 Kohlendioxidfreie Schwermaschinenfabrik

357

14.2.4 Plusenergie-Firmenzentrale

358

14.3 Klimaverträglich Auto fahren

359

14.3.1 Weltumrundung im Solarmobil

359

14.3.2 In dreiunddreißig Stunden quer durch Australien

360

14.3.3 Abgasfrei ausgeliefert

361

14.3.4 Elektroautos für Alle

362

14.4 Klimaverträglich Schiff fahren und fliegen

364

14.4.1 Moderne Segelschifffahrt

364

14.4.2 Solarfähre am Bodensee

365

14.4.3 Höhenweltrekord mit Solarflugzeug

366

14.4.4 Mit dem Solarflugzeug um die Erde

367

14.4.5 Fliegen für Solarküchen

368

14.5 Alles wird erneuerbar

369

14.5.1 Ein Dorf wird unabhängig

369

14.5.2 Hybridkraftwerk für die sichere regenerative Versorgung

371

14.6 Alles wird gut

372

Anhang

374

A.1 Energieeinheiten und Vorsatzzeichen

374

A.2 Geografische Koordinaten von Energieanlagen

375

A.3 Weiterführende Informationen im Internet

378

Literatur

380

Register

384

Leere Seite

5

 

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