Marlies Keizers und Benedikt Heitmann – Technikgeschichte Johannes Evers SS 2010 Energieversorgung...

Marlies Keizers und Benedikt Heitmann – Technikgeschichte Johannes Evers SS 2010

Energieversorgung in Deutschland – Energiemix und Infrastruktur

Technikgeschichte SS 2010 – Johannes Evers

Referenten: Marlies Keizers und Benedikt Heitmann

Marlies Keizers und Benedikt Heitmann Technikgeschichte SS 2010 Johannes Evers 25.04.2010

Gliederung•Kraftwerke in Deutschland

•Herausforderungen in der Energieversorgung

•Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

•Geschichte der Energieversorgung

•Energieversorgung aktuell

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Übersicht: Kraftwerke in Deutschland

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Arten von Kraftwerken•Kohlekraftwerk (30 in Deutschland zwischen 400-1600 MW)

•Grundlasterzeugung •am meisten Braunkohlekraftwerke•Wirkungsgrad nur 40 %•langsam anzufahren

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Kohlekraftwerk

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Arten von Kraftwerken•Gaskraftwerk

•für Spannungs-spitzen da schnell

anzufahren

•Wirkungsgrad bis zu 60 % durch Kopplung zu Gas-und Dampf- Kombikraftwerken sonst ca. 40 %

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Arten von Kraftwerken•Wasserkraftwerk

•Grundlast•preiswerte

Stromerzeugung•lange

Laufzeiten•Wirkungsgrad

ca. 90 %

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Arten von Kraftwerken•Kernkraftwerk

•bis zu 1600 MW•Grundlast•17 in D•günstigste

Stromerzeugung•Wirkungsgrad

ca. 35 %

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Arten von Kraftwerken•Windkraftanlagen

•ca. 22.000 in Deutschland•CO² neutral•bis zu 5 MW•große Offshore

Windparks

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Arten von Kraftwerken•Photovoltaik

•teure Strom- erzeugung•ca. 9800 MW

peak in D•Wirkungsgrad

ca. 20 %

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Arten von Kraftwerken•Speicherkraftwerk

•nutzen potentielle Energie aus•für

Spannungsspitzen oder wenig Strom- verbrauch•Wirkungsgrad ca.

70 %

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Arten von Kraftwerken

•Gezeitenkraftwerke•in Deutschland nicht präsent

•Biomassekraftwerke•immer größere Bedeutung, aber im Konflikt mit

der lokalen Nahrungsmittelerzeugung

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Energiemix (Stand 2008)

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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

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Herausforderungen in der Energieversorgung

•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).

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Herausforderungen in der Energieversorgung

•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

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Herausforderungen in der Energieversorgung•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

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Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose•„Der Weg des Stroms“ oder „Vom Kraftwerk in die

Steckdose“

•Im Kraftwerk: Spannung von 220.000 VoltAus der Steckdose kommt: 220 Volt

•Was passiert auf dem Weg vom Kraftwerk zur Steckdose?

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Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose

19Titel der Präsentation


Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose•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“

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Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose•Einspeisung in das europäische Verbundnetz•Weiterleitung über spezielle Höchststromleitungen

(380 oder 220 kV)

•Entweder über

Freilandleitung

•Oder über Erdkabel

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Der Weg vom Kraftwerk zur SteckdoseNächster Schritt: 110 kV Freiluft – Schaltanlage•Gelände mit vielen Isolatoren•Innen befinden sich Generatoren, Schalt- und

Überwachungsgeräte und Turbinen•Umspannung durch Transformatoren auf110.000 Volt

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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 kVMittelspannung•Weiterleitung an regionale Verteilungsnetze oder

große Industriebetriebe

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Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose•20 kV Mittelspannungsleitung bis zum Trafo – Häuschen z.B. in Wohngebieten

•Transformator setzt Spannung von 20 kV auf0,4 kV (230/400 Volt) herab Niederspannung

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Der Weg vom Kraftwerk zur Steckdose•Weiterleitung über- oder unterirdischüber Niederspannungsleitungen zueinem 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

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Der Weg vom Kraftwerk zur SteckdoseHausanschlusskasten:

•Kasten mit allen

Hauptsicherungen

•Eine Leitung von dort führt

zum Stromzähler

„Verbrauchsmessung“

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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)

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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.

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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

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Geschichte der Stromversorgung•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

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Geschichte der Stromversorgung•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



Energieversorgung aktuell

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Energieversorgung aktuell•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

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Weiterführendes für 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



Literatur..•E.On Enegie 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.

35Titel de. Präsentation

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