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Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und Infrastruktur Technikgeschichte SS 2010 – Johannes Evers Referenten: Marlies Keizers und Benedikt Heitmann

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Energieversorgung in Deutschland Energiemix und Infrastruktur Technikgeschichte SS 2010 Johannes Evers Referente - PowerPoint PPT Presentation


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Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und Infrastruktur Technikgeschichte SS 2010 – Johannes Evers Referenten: Marlies Keizers und Benedikt Heitmann. Kraftwerke in Deutschland Herausforderungen in der Energieversorgung Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

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

gliederung

Kraftwerke in Deutschland

Herausforderungen in der Energieversorgung

Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

Geschichte der Energieversorgung

Energieversorgung aktuell

Gliederung
arten von kraftwerken
Arten von Kraftwerken
  • Kohlekraftwerk

(30 in Deutschland zwischen 400-1600 MW)

    • Grundlasterzeugung
    • am meisten Braunkohlekraftwerke
    • Wirkungsgrad nur 40 %
    • langsam anzufahren
arten von kraftwerken6
Arten von Kraftwerken
  • Gaskraftwerk
    • für Spannungs-

spitzen da schnell anzufahren

  • Wirkungsgrad bis zu 60 % durch Kopplung zu Gas-und Dampf- Kombikraftwerken sonst ca. 40 %
arten von kraftwerken7
Arten von Kraftwerken
  • Wasserkraftwerk
    • Grundlast
    • preiswerte Stromerzeugung
    • lange Laufzeiten
    • Wirkungsgrad ca. 90 %
arten von kraftwerken8
Arten von Kraftwerken
  • Kernkraftwerk
    • bis zu 1600 MW
    • Grundlast
    • 17 in D
    • günstigste Stromerzeugung
    • Wirkungsgrad ca. 35 %
arten von kraftwerken9
Arten von Kraftwerken
  • Windkraftanlagen
    • ca. 22.000 in Deutschland
    • CO² neutral
    • bis zu 5 MW
    • große Offshore Windparks
arten von kraftwerken10
Arten von Kraftwerken
  • Photovoltaik
    • teure Strom- erzeugung
    • ca. 9800 MW peak in D
    • Wirkungsgrad ca. 20 %
arten von kraftwerken11
Arten von Kraftwerken
  • Speicherkraftwerk
    • nutzen potentielle Energie aus
    • für Spannungsspitzen oder wenig Strom- verbrauch
    • Wirkungsgrad ca. 70 %
arten von kraftwerken12
Arten von Kraftwerken
  • Gezeitenkraftwerke
    • in Deutschland nicht präsent
  • Biomassekraftwerke
    • immer größere Bedeutung, aber im Konflikt mit der lokalen Nahrungsmittelerzeugung
herausforderungen in der energieversorgung

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
herausforderungen in der energieversorgung15

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
herausforderungen in der energieversorgung16

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
herausforderungen in der energieversorgung17

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
der weg vom kraftwerk zur steckdose
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?
der weg vom kraftwerk zur steckdose20

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
der weg vom kraftwerk zur steckdose21

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
der weg vom kraftwerk zur steckdose22

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
der weg vom kraftwerk zur steckdose23
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
der weg vom kraftwerk zur steckdose24
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
der weg vom kraftwerk zur steckdose25
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
der weg vom kraftwerk zur steckdose26
Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

Hausanschlusskasten:

  • Kasten mit allen

Hauptsicherungen

  • Eine Leitung von dort führt

zum Stromzähler

 „Verbrauchsmessung“

der weg vom kraftwerk zur steckdose27
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)
der weg vom kraftwerk zur steckdose28
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.
geschichte der stromversorgung

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
geschichte der stromversorgung30

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
geschichte der stromversorgung31

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
energieversorgung aktuell33

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
weiterf hrendes f r angehende lehrer

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
literatur
Titel de. PräsentationLiteratur..
  • 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.
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