Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und Infrastruktur Technikgeschichte SS 2010 – Johannes Evers Referenten: M

1. Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und InfrastrukturTechnikgeschichte SS 2010 – Johannes EversReferenten: Marlies Keizers und Benedikt Heitmann

2. Kraftwerke in Deutschland Herausforderungen in der Energieversorgung Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Geschichte der Energieversorgung Energieversorgung aktuell Gliederung

3. Übersicht: Kraftwerke in Deutschland

4. Arten von Kraftwerken • Kohlekraftwerk (30 in Deutschland zwischen 400-1600 MW) • Grundlasterzeugung • am meisten Braunkohlekraftwerke • Wirkungsgrad nur 40 % • langsam anzufahren

5. Kohlekraftwerk

6. Arten von Kraftwerken • Gaskraftwerk • für Spannungs- spitzen da schnell anzufahren • Wirkungsgrad bis zu 60 % durch Kopplung zu Gas-und Dampf- Kombikraftwerken sonst ca. 40 %

7. Arten von Kraftwerken • Wasserkraftwerk • Grundlast • preiswerte Stromerzeugung • lange Laufzeiten • Wirkungsgrad ca. 90 %

8. Arten von Kraftwerken • Kernkraftwerk • bis zu 1600 MW • Grundlast • 17 in D • günstigste Stromerzeugung • Wirkungsgrad ca. 35 %

9. Arten von Kraftwerken • Windkraftanlagen • ca. 22.000 in Deutschland • CO² neutral • bis zu 5 MW • große Offshore Windparks

10. Arten von Kraftwerken • Photovoltaik • teure Strom- erzeugung • ca. 9800 MW peak in D • Wirkungsgrad ca. 20 %

11. Arten von Kraftwerken • Speicherkraftwerk • nutzen potentielle Energie aus • für Spannungsspitzen oder wenig Strom- verbrauch • Wirkungsgrad ca. 70 %

12. Arten von Kraftwerken • Gezeitenkraftwerke • in Deutschland nicht präsent • Biomassekraftwerke • immer größere Bedeutung, aber im Konflikt mit der lokalen Nahrungsmittelerzeugung

13. Energiemix (Stand 2008)

14. Stecker rein, Strom fließt – das ist alles andere als selbstverständlich • Damit es genügend Strom gibt, laufen Tag und Nacht die Kraftwerke • der Stromverbrauch muss dabei genau berechnet werden, denn das Stromnetz ist kein Speicher Deshalb erzeugen die Kraftwerke immer genau so viel Strom, wie verbraucht wird Herausforderungen in der Energieversorgung

15. Bei Engpässen gibt es das Europäische Verbundnetz (Notkraftwerke) Ein Netz von Transportkabeln durchzieht Deutschland um die Kraftwerke mit den Verbrauchern über Erdkabel und Freileitungen zu verbinden Das Gleichgewicht aus Erzeugung und Verbrauch sichert den Betrieb des Stromnetzes bei konstanter Frequenz (50 Hertz). Herausforderungen in der Energieversorgung

16. um so mehr Windkraftwerke installiert werden, um so größer sind die Schwankungen, die von konventionellen Kraftwerken ausgeglichen werden müssen dort wo die Windenergie erzeugt wird, wird sie nur zum Teil verbraucht, so dass sie über weite Strecken transportiert werden muss  Energieversorger müssen das Hochspannungsnetz ausbauen Herausforderungen in der Energieversorgung

17. Wechsel von eine zentralen zu einer immer dezentraleren Energieversorgung generell: die Stromversorger müssen sich ständig an den Energiebedarf anpassen (z.B. Mittags oder in der Halbzeitpause) , damit die Frequenz nicht unter 50 Hertz sinkt Herausforderungen in der Energieversorgung

18. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • „Der Weg des Stroms“ oder „Vom Kraftwerk in die Steckdose“ • Im Kraftwerk: Spannung von 220.000 Volt Aus der Steckdose kommt: 220 Volt • Was passiert auf dem Weg vom Kraftwerk zur Steckdose?

19. Titel der Präsentation Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

20. Gehen von einem mittelgroßen Kohlekraftwerk aus ( Leistung = ca. 440 MW) Generator erzeugt Energie ca. 21.000 Volt Transformatoren: Umwandlung der Spannung in Hochspannung (110.000– 380.000 Volt)  zum besseren Transport mit möglichst wenig „Spannungsverlusten“ Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

21. Einspeisung in das europäische Verbundnetz • Weiterleitung über spezielle Höchststromleitungen (380 oder 220 kV) • Entweder über Freilandleitung • Oder über Erdkabel Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

22. Nächster Schritt: 110 kV Freiluft – Schaltanlage • Gelände mit vielen Isolatoren • Innen befinden sich Generatoren, Schalt- und Überwachungsgeräte und Turbinen • Umspannung durch Transformatoren auf 110.000 Volt Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

23. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • Regionale Weiterleitung über Hochspannungsfreileitungen 110 kV • 110 kV – Leitungen treffen in Umspannwerken ein • Hochspannung wird wieder reduziert auf 20 kV • Mittelspannung • Weiterleitung an regionale Verteilungsnetze oder große Industriebetriebe

24. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • 20 kV Mittelspannungsleitung bis zum Trafo – Häuschen z.B. in Wohngebieten • Transformator setzt Spannung von 20 kV auf 0,4 kV (230/400 Volt) herab •  Niederspannung

25. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • Weiterleitung über- oder unterirdisch über Niederspannungsleitungen zu einem Kabelverteilerschrank • In der Nähe der Wohnung des Verbrauchers gelegen • Viele Kabel laufen zu unterschiedlichen Häuserreihen ab • Ab hier: heutzutage meist nur noch 0,8m unterirdisch

26. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose Hausanschlusskasten: • Kasten mit allen Hauptsicherungen • Eine Leitung von dort führt zum Stromzähler  „Verbrauchsmessung“

27. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • vom Hausanschluss zum Unterverteiler • Umgangssprachlich „Sicherungskasten“ • Funktion: • Leitungen in der Wohnung vor Überlastung schützen • Schutz vor Kurzschluss • Schutz des Menschen (z.B. bei dem Anbringen einer Lampe)

28. Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose • Über Abzweigdosen in der Wand, gelangt der Strom zu den Steckdosen • Hier kann ein Energieumwandler (umgangssprachlich „Verbraucher“) angeschlossen werden und genutzt werden • Waschmaschine • Toaster • Mixer • etc.

29. 1880 Edison entdeckt die Glühbirne, die Nachfrage steigt rasant Reiche versorgen sich mit Generatoren Ca. 1885 die ersten Blockstationen für die Energieversorgung weniger Häuser im Umkreis 1889 das erste (Gleichstrom-)Kraftwerk wird in Berlin in Betrieb genommen 1891 wurde die erste 175 km lange Stromleitung mit Wechselstrom in Betrieb genommen Geschichte der Stromversorgung

30. die ersten Kraftwerke erzeugen Energie aus Wasserkraft, Brau- und Steinkohle da Strom immer begehrter wurde, reichten die Leitungskapazitäten nicht mehr aus  Hochspannung wurde eingeführt 1891: 15 kV, 1912: 110 kV, 1920: 220 kV, 1957: 380 kV Im Laufe der Zeit entwickelte sich Strom vom Luxusgut zur bezahlbaren Massenware Geschichte der Stromversorgung

31. die ersten Kraftwerke erzeugen Energie aus Wasserkraft, Brau- und Steinkohle da Strom immer begehrter wurde, reichten die Leitungskapazitäten nicht mehr aus  Hochspannung wurde eingeführt 1891: 15 kV, 1912: 110 kV, 1920: 220 kV, 1957: 380 kV Im Laufe der Zeit entwickelte sich Strom vom Luxusgut zur bezahlbaren Massenware Titel der Präsentation Geschichte der Stromversorgung

32. Energieversorgung aktuell

33. Erzeugerpreise: • Kernenergie: 2,65 Cent/kWh • Braunkohle 2,40 Cent/kWh • Steinkohle 3,35 Cent/kWh • Wasserkraft 4,3 Cent/kWh • Erdgas 4,90 Cent/kWh • Windenergie 9 Cent/ KWh • Fotovoltaik 54 Cent/ KWh Energieversorgung aktuell

34. http://www.swm.de/dokumente/swm/multimedia/schule/dynamo.swf Anschauliche Animationen zum Thema Energieerzeugung Flash Animationen bzw. Film: Vom Kraftwerk in die Steckdose – E.ON Energie AG München, kostenlos bestellbar über www.eon-energie.com Titel der Präsentation Weiterführendes für angehende Lehrer

35. Titel de. Präsentation Literatur.. • E.OnEnegie AG: E.ON Netz –zuverlässig, marktorientiert, innovativ. München 2010 • Quarks & Co: Unter Strom. WDR Köln 2005 • Bilder Kraftwerke: Vattenfall Europe, Berlin • http://www.energie-verstehen.de/BmWi.