Erneuerbare Energie – Erde, Wasser, Luft

Erneuerbare Energie aus der Erdwärme, dem (bewegten) Wasser und der (bewegten) Luft.

Erdwärme.
Als „Erdwärme“ wird die Wärme des Erdkörpers verstanden. Die Sonneneinstrahlung trägt zur Erdwärme praktisch gar nicht bei. Die Erdwärme entsteht durch den Zerfall der in die Erdkruste eingelagerten aus der Erdentstehung stammenden radioaktiven Elemente; rund 70 Prozent des Wärmestroms der Kontinente wird so erzeugt. Der Rest stammt aus Konvektion aus dem heißen Erdmantel. Der Wärmeinhalt der gesamten Erde wird mit 3,5*10^21 MWh angegeben. Der zur Erdoberfläche gerichtete kontinuierliche Wärmestrom wird auf 4*10^13 W geschätzt; zur (technischen) Nutzung ist das viel zu wenig.
Die Nutzung der Erdwärme als Energiequelle geschieht praktisch immer über Wasser als Transportmittel. Die örtliche Verteilung der technisch nutzbaren unterschiedlich heißen Wärmequellen ist sehr unterschiedlich.
In Deutschland ist die Nutzung der Erdwärme, etwa für Heizung, örtlich bedingt möglich; bezogen auf die insgesamt benötigte Energie jedoch (bisher) praktisch unbedeutend. Stromerzeugung aus Erdwärme ist in Deutschland nicht bekannt.
Wasserenergie.
Die Energie des fallenden sowie des fließenden Wassers wird bereits seit weit über tausend Jahren vom Menschen genutzt. Zur Stromerzeugung wird heute mit großen Stauwerken lediglich die Lageenergie des fallenden Wassers genutzt. Diese Stauwerke sind immer ein erheblicher Einriff in die Natur.
Ohne diese großen die Natur schädigenden Eingriffe kommt die Nutzung der Energie des fließenden Wassers aus, wie die vielen in der Ebene gebauten und früher betriebenen Wassermühlen beweisen. Diese im Einzelfall zwar relativ geringe dafür aber entgegen von Wind und Sonne ununterbrochen verfügbare Energiemenge muss nur in Kaskadenwerken (im Fließwasser in kurzen Abständen (zum Beispiel: 50 m) eingebaute Generatoren) gesammelt werden. Je nach Menge der Wasserführung und der Fließgeschwindigkeit kann der einzelne Generator eine Leistung von 100, 200, 500, 1.000 und mehr Watt haben; die Bäche, an denen die alten Wassermühlen standen, leisten mehrere Kilowatt. Die Größen dieser Anlagen liegen bei der Größe von Elektromotoren gleicher Leistung. Das Größte Teil dieser Anlagen ist immer das Wasserrad.
Alle diese mit Wasserkraft betriebenen Generatoren liefern Strom rund um die Uhr, sie sind daher für die Grundlast des Stromverbrauchs bevorzugt geeignet.
Die Nutzung der Kraft des bewegten Wassers (Wellen) ist in der Entwicklung.
*
Die Nutzung der Wärmeenergie des Wassers ist jederzeit mit Hilfe der (elektrischen) Wärmepumpe möglich; in vielen Fällen aber auch direkt; die Umwandlung in Strom durch Wärmekraftanlagen ist nur in wenigen Fällen möglich.
Energie aus Luft und Wind.
Die Energie bewegter Luft, der Wind, wird in verschiedener Weise seit mehreren Jahrtausenden vom Menschen genutzt: In geradliniger Bewegung bei Segelschiffen zum Vortrieb eines Körpers, später in Windmühlen wird die gerade Luftbewegung in eine drehende Bewegung umgesetzt. Trotz dieser Jahrtausende langen Erfahrung über die Nutzung der Windenenergie glaubte die Kraftwerkswirtschaft in Deutschland mit der Versuchswindanlage „Growian“ (Große Windkraftanlage) noch in den achtziger Jahren des 20. Jahrhunderts mit der bewusst fehlerhaften einflügeligen Konstruktion beweisen zu können, dass aus der Windkraft keine elektrische Energie gewonnen werden könne.
Heute ist die Windturbine mit drei Flügeln an der Spitze eines Mastes Standard. Andere Konstruktionen sind im Modell als möglich bewiesen worden.
FÜR Windkraftanlagen spricht, dass sie an jedem Ort gebaut und betrieben werden können, denn Wind gibt es an jedem Ort der Welt, also auch in Deutschland. Technisch ist es möglich Windkraftanlagen im Abstand von jeweils 300 Metern zu bauen, in diesem Abstand können auf jeden Quadratkilometer neun Anlagen gestellt werden; Deutschland hat eine Fläche von rund 357.000 Quadratkilometern, es könnten also (357.000*9=) 3.213.000 derartige Windkraftanlagen gebaut und betrieben werden.
GEGEN diese Windkraftanlagen spricht:
• Vielen Menschen gefällt der Anblick einer Windkraftanlage nicht.
• Die Drehbewegung erzeugt in der Nähe hörbar ein mahlendes Geräusch.
• Die Flügelspitzen erzeugen durch deren hohe Geschwindigkeit pfeifende Geräusche. Die Geschwindigkeit der Flügelspitzen ist bei gleicher Drehgeschwindigkeit direkt abhängig vom Radius des Flügelrades: Der Kreisumfang ist 2πr [2*Pi*r]; beim Radius r = 1 ist der Kreisumfang 6,283185; ein mittelgroßes Flügelrad mit einem Radius von fünfzig Metern und einer Drehgeschwindigkeit von einer Umdrehung in der Minute erreicht an den Flügelspitzen eine Geschwindigkeit von 314 Metern (2 * π * 50 = 314,159) pro Minute. Bei gutem Wind gibt es mehr als eine Umdrehung pro Minute, die Geschwindigkeit der Flügelspitzen ist dann entsprechend höher.
• Die drehenden Flügel erzeugen einen ständig wechselnden Schattenwurf.
• Vögel werden durch die drehenden Flügel erschlagen.
• Der Wind bläst nicht ständig und nicht kontinuierlich in gleicher Stärke.
Stromerzeugung aus der Windenergie ist weltweit und auch in Deutschland eine der wichtigsten Energiequellen.
*
Die Nutzung der Wärmeenergie der Luft ist heute mit Hilfe der (elektrischen) Wärmepumpe an jedem Ort und jederzeit möglich.
02.02.2021
Hermann Müller
Bentierode
Bentieröder Bruch 8
D-37574 Einbeck