Volker Quaschning
Erneuerbare Energien und Klimaschutz
Hintergründe - Techniken und Planung - Ökonomie und Ökologie - Energiewende
Vorwort zur 1. Auflage
7
Inhalt
9
1 Unser Hunger nach Energie
15
1.1 Energieversorgung – gestern und heute
16
1.1.1 Von der französischen Revolution bis ins 20. Jahrhundert
16
1.1.2 Die Epoche des schwarzen Goldes
19
1.1.3 Erdgas – der jüngste fossile Energieträger
22
1.1.4 Atomkraft – gespaltene Energie
24
1.1.5 Das Jahrhundert der fossilen Energieträger
28
1.1.6 Das erneuerbare Jahrhundert
29
1.2 Energiebedarf – wer was wo wie viel verbraucht
30
1.3 Die SoDa-Energie
34
1.4 Energievorräte – Reichtum auf Zeit
37
1.4.1 Nicht-konventionelle Vorräte – Verlängerung des Ölzeitalters
38
1.4.2 Ende in Sicht
40
1.4.3 Das Ende der Spaltung
41
1.5 Hohe Energiepreise – Schlüssel für den Klimaschutz
42
2 Klima vor dem Kollaps
45
2.1 Es ist warm geworden – Klimaveränderungen heute
45
2.1.1 Immer schneller schmilzt das Eis
45
2.1.2 Naturkatastrophen kommen häufiger
49
2.2 Schuldiger gesucht – Gründe für den Klimawandel
52
2.2.1 Der Treibhauseffekt
52
2.2.2 Hauptverdächtiger Kohlendioxid
53
2.2.3 Andere Übeltäter
58
2.3 Aussichten und Empfehlungen – was kommt morgen?
60
2.3.1 Wird es in Europa bitterkalt?
63
2.3.2 Empfehlungen für einen wirksamen Klimaschutz
65
2.4 Schwere Geburt – Politik und Klimawandel
68
2.4.1 Deutsche Klimapolitik
68
2.4.2 Klimapolitik international.
69
2.5 Selbsthilfe zum Klimaschutz
71
3 Vom Energieverschwenden zum Energie- und Kohlendioxidsparen
73
3.1 Wenig effizient – Energiever(sch)wendung heute
73
3.2 Privater Energiebedarf – zu Hause leicht gespart
77
3.2.1 Private Elektrizität – viel Geld verschleudert
77
3.2.2 Wärme – fast ohne heizen durch den Winter
80
3.2.3 Transport – mit weniger Energie weiterkommen
85
3.3 Industrie und Co – schuld sind doch nur die anderen
88
3.4 Die eigene Kohlendioxidbilanz
89
3.4.1 Direkt selbst verursachte Emissionen
89
3.4.2 Indirekt verursachte Emissionen
91
3.4.3 Gesamtemissionen
93
3.5 Ökologischer Ablasshandel
94
4 Die Energiewende – der Weg in eine bessere Zukunft?
98
4.1 Kohle- und Kernkraftwerke – Krücke statt Brücke
99
4.1.1 Energie- und Automobilkonzerne – aufs falsche Pferd gesetzt
99
4.1.2 Braunkohle – Klimakiller made in Germany
102
4.1.3 Unterschätzter Klimakiller Erdgas
104
4.1.4 Kohlendioxidsequestrierung – aus dem Auge aus dem Sinn
105
4.1.5 Atomkraft – Comeback strahlend gescheitert
108
4.2 Effizienz und KWK – ein gutes Doppel für den Anfang
109
4.2.1 Kraft-Wärme-Kopplung – nur ohne Erdgas eine gute Lösung
109
4.2.2 Energiesparen – mit weniger mehr erreichen
110
4.3 Regenerative Energiequellen – Angebot ohne Ende
112
4.4 Deutschland wird erneuerbar
114
4.4.1 Der Elektrizitätssektor wird erneuerbar
115
4.4.2 Auf alle Sektoren kommt es an
116
4.4.3 Energiewende im Wärmesektor
118
4.4.4 Energiewende im Verkehrssektor
121
4.4.5 Sichere Energieversorgung mit regenerativen Energien
124
4.4.6 Dezentral statt zentral – weniger Leitungen für das Land
128
4.5 Gar nicht so teuer – die Mär der unbezahlbaren Kosten
130
4.6 Energierevolution statt laue Energiewende
132
4.6.1 Deutsche Energiepolitik – im Schatten der Konzerne
132
4.6.2 Bürgerenergie und Klimajobwunder
133
5 Photovoltaik – Strom aus Sand
136
5.1 Aufbau und Funktionsweise
137
5.1.1 Elektronen, Löcher und Raumladungszonen
137
5.1.2 Wirkungsgrad, Kennlinien und der MPP
139
5.2 Herstellung von Solarzellen – vom Sand zur Zelle
142
5.2.1 Siliziumsolarzellen – Strom aus Sand
142
5.2.2 Von der Zelle zum Modul
144
5.2.3 Dünnschichtsolarzellen
145
5.3 Photovoltaikanlagen – Netze und Inseln
146
5.3.1 Sonneninseln
146
5.3.2 Sonne am Netz
149
5.3.3 Mehr solare Unabhängigkeit
153
5.4 Planung und Auslegung
156
5.4.1 Geplante Inseln
156
5.4.2 Geplant am Netz
158
5.4.3 Geplante Autonomie
162
5.5 Ökonomie
164
5.5.1 Was kostet sie denn?
165
5.5.2 Förderprogramme
166
5.5.3 Es geht auch ohne Mehrwertsteuer
168
5.6 Ökologie
169
5.7 Photovoltaikmärkte
170
5.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale
172
6 Solarthermieanlagen – mollig warm mit Sonnenlicht
174
6.1 Aufbau und Funktionsweise
176
6.2 Solarkollektoren – Sonnensammler
178
6.2.1 Schwimmbadabsorber
178
6.2.2 Flachkollektoren
179
6.2.3 Luftkollektoren
180
6.2.4 Vakuum-Röhrenkollektor
181
6.3 Solarthermische Anlagen
183
6.3.1 Warmes Wasser von der Sonne
183
6.3.2 Heizen mit der Sonne
187
6.3.3 Solare Siedlungen
189
6.3.4 Kühlen mit der Sonne
190
6.3.5 Schwimmen mit der Sonne
191
6.3.6 Kochen mit der Sonne
192
6.4 Planung und Auslegung
193
6.4.1 Solarthermische Trinkwassererwärmung
194
6.4.2 Solarthermische Heizungsunterstützung
196
6.5 Ökonomie
199
6.5.1 Wann rechnet sie sich denn?
199
6.5.2 Förderprogramme
200
6.6 Ökologie
200
6.7 Solarthermiemärkte
201
6.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale
203
7 Solarkraftwerke – noch mehr Kraft aus der Sonne
205
7.1 Konzentration auf die Sonne
206
7.2 Solare Kraftwerke
208
7.2.1 Parabolrinnenkraftwerke
208
7.2.2 Solarturmkraftwerke
212
7.2.3 Dish-Stirling-Kraftwerke
214
7.2.4 Aufwindkraftwerke
215
7.2.5 Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke
216
7.2.6 Solare Chemie
217
7.3 Planung und Auslegung
218
7.3.1 Konzentrierende solarthermische Kraftwerke
219
7.3.2 Aufwindkraftwerke
220
7.3.3 Konzentrierende Photovoltaikkraftwerke
220
7.4 Ökonomie
221
7.5 Ökologie
222
7.6 Solarkraftwerksmärkte
223
7.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale
224
8 Windkraftwerke – luftiger Strom
227
8.1 Vom Winde verweht – woher der Wind kommt
228
8.2 Nutzung des Windes
231
8.3 Anlagen und Parks
235
8.3.1 Windlader
235
8.3.2 Große netzgekoppelte Windkraftanlagen
237
8.3.3 Kleinwindkraftanlagen
240
8.3.4 Windparks
242
8.3.5 Offshore-Windparks
243
8.4 Planung und Auslegung
247
8.5 Ökonomie
249
8.6 Ökologie
252
8.7 Windkraftmärkte
253
8.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale
255
9 Wasserkraftwerke – nasser Strom
257
9.1 Anzapfen des Wasserkreislaufs
258
9.2 Wasserturbinen
260
9.3 Wasserkraftwerke
263
9.3.1 Laufwasserkraftwerke
263
9.3.2 Speicherwasserkraftwerke
265
9.3.3 Pumpspeicherkraftwerke
266
9.3.4 Gezeitenkraftwerke
268
9.3.5 Wellenkraftwerke
268
9.3.6 Meeresströmungskraftwerke
269
9.4 Planung und Auslegung
270
9.5 Ökonomie
272
9.6 Ökologie
273
9.7 Wasserkraftmärkte
274
9.8 Ausblick und Entwicklungspotenziale
276
10 Geothermie – tiefgründige Energie
277
10.1 Anzapfen der Erdwärme
278
10.2 Geothermieheizwerke und Geothermiekraftwerke
282
10.2.1 Geothermische Heizwerke
282
10.2.2 Geothermische Kraftwerke
283
10.2.3 Geothermische HDR-Kraftwerke
285
10.3 Planung und Auslegung
286
10.4 Ökonomie
287
10.5 Ökologie
288
10.6 Geothermiemärkte
289
10.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale
290
11 Wärmepumpen – aus kalt wird heiß
291
11.1 Wärmequellen für Niedertemperaturwärme
291
11.2 Funktionsprinzip von Wärmepumpen
294
11.2.1 Kompressionswärmepumpen
294
11.2.2 Absorptionswärmepumpen und Adsorptionswärmepumpen
296
11.3 Planung und Auslegung
297
11.4 Ökonomie
300
11.5 Ökologie
302
11.6 Wärmepumpenmärkte
304
11.7 Ausblick und Entwicklungspotenziale
305
12 Biomasse – Energie aus der Natur
306
12.1 Entstehung und Nutzung von Biomasse
307
12.2 Biomasseheizungen
310
12.2.1 Brennstoff Holz
310
12.2.2 Kamine und Kaminöfen
314
12.2.3 Scheitholzkessel
315
12.2.4 Holzpelletsheizungen
316
12.3 Biomasseheizwerke und Biomassekraftwerke
318
12.4 Biotreibstoffe
320
12.4.1 Bioöl
321
12.4.2 Biodiesel
321
12.4.3 Bioethanol
322
12.4.4 BtL-Kraftstoffe
324
12.4.5 Biogas
325
12.5 Planung und Auslegung
326
12.5.1 Scheitholzkessel
326
12.5.2 Holzpelletsheizung
327
12.6 Ökonomie
329
12.7 Ökologie
331
12.7.1 Feste Brennstoffe
331
12.7.2 Biotreibstoffe
333
12.8 Biomassemärkte
334
12.9 Ausblick und Entwicklungspotenziale
335
13 Erneuerbare Gase und Brennstoffzellen
337
13.1 Energieträger Wasserstoff
339
13.2 Methanisierung
343
13.3 Transport und Speicherung von EE-Gasen
344
13.3.1 Transport und Speicherung von Wasserstoff
344
13.3.2 Transport und Speicherung von erneuerbarem Methan
345
13.4 Brennstoffzellen – aus Gas wird Strom
347
13.5 Ökonomie
350
13.6 Ökologie
352
13.7 Märkte, Ausblick und Entwicklungspotenziale
353
14 Sonnige Aussichten – Beispiele für eine nachhaltige Energieversorgung
356
14.1 Klimaverträglich wohnen
356
14.1.1 Kohlendioxidneutrales Standardfertighaus
357
14.1.2 Plusenergie-Solarhaus
358
14.1.3 Plusenergiehaus-Siedlung
359
14.1.4 Heizen nur mit der Sonne
360
14.1.5 Null Heizkosten nach Sanierung
361
14.2 Klimaverträglich arbeiten und produzieren
362
14.2.1 Büros und Läden im Sonnenschiff
362
14.2.2 Nullemissionsfabrik
363
14.2.3 Kohlendioxidfreie Schwermaschinenfabrik
364
14.2.4 Plusenergie-Firmenzentrale
365
14.2.5 Nullenergie-Hotel
366
14.3 Klimaverträglich Auto fahren
367
14.3.1 Weltumrundung im Solarmobil
367
14.3.2 In dreiunddreißig Stunden quer durch Australien
368
14.3.3 Solar geladen
369
14.4 Klimaverträglich Schiff fahren und fliegen
371
14.4.1 Moderne Segelschifffahrt
371
14.4.2 Solarfähre am Bodensee
372
14.4.3 Höhenweltrekord mit Solarflugzeug
373
14.4.4 Mit dem Solarflugzeug um die Erde.
374
14.4.5 Fliegen für Solarküchen
375
14.5 Alles wird erneuerbar
376
14.5.1 Ein Dorf wird unabhängig
376
14.5.2 Hybridkraftwerk für die sichere regenerative Versorgung
378
14.6 Happy End
379
Anhang
387
A.1 Energieeinheiten und Vorsatzzeichen
387
A.2 Geografische Koordinaten von Energieanlagen
388
A.3 Weiterführende Informationen im Internet
391
Literatur
392
Register
396
© 2009-2024 ciando GmbH