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Energie der Zukunft: Realität und Fantasie. Alternative Energiequellen. alternative Energie

Alternative Energie ist Energie, deren Quelle sich von denen unterscheidet, die wir gewohnt sind (Kohle, Gas, Kernbrennstoff, Öl usw.); wird häufiger im Zusammenhang mit der begrenzten Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe und dem Vorliegen solcher Emissionen schädlicher Treibhausgase in die Atmosphäre verwendet. Alternative Energie ist eine relativ neue Branche (da man nicht nach etwas weniger Effizientem, aber Saubererem als beispielsweise Kohle suchen musste) findet keine große Anhängerschaft, aber der Übergang zu ihr ist unvermeidlich. Wenn wir Wege finden, eine große Menge Strom zu erzeugen (eher zu speichern), Wasserstoff und andere Elemente, effiziente Sonnen- oder thermonukleare Energie als Ersatz für die üblichen Quellen zu verwenden, wird sich die Welt bis zur Unkenntlichkeit verändern.

Die chinesische Stadt Hefei entwickelt seit 2006 eine „künstliche Sonne“ zur Simulation des Prozesses der Kernfusion, mit deren Hilfe die Gegenwart Energie erzeugt. Um eine alternative und grenzenlose Energiequelle zu erhalten, erhitzen die Wissenschaftler das Plasma, um die Temperaturen in einer speziellen Kammer namens Tokamak aufzuzeichnen. Im November gelang es Forschern, das Plasma auf eine Temperatur von 100 Millionen Grad Celsius zu erhitzen, nun wurde bekannt, dass die chinesische „Sonne“ 2019 vollständig fertiggestellt sein wird.

Alternative Energie ist eine Reihe vielversprechender Methoden zur Energiegewinnung, die nicht so weit verbreitet sind wie traditionelle, aber aufgrund der Rentabilität ihrer Nutzung mit einem geringen Risiko, die Umwelt zu schädigen, von Interesse sind.

alternative Energie- eine Reihe vielversprechender Methoden zur Energiegewinnung, die nicht so weit verbreitet sind wie die herkömmlichen, aber aufgrund ihrer Rentabilität bei geringem Umweltrisiko von Interesse sind.

Alternative Energiequelle- eine Methode, ein Gerät oder eine Struktur, die es Ihnen ermöglicht, elektrische Energie (oder eine andere erforderliche Energieart) zu gewinnen und traditionelle Energiequellen zu ersetzen, die mit Öl, produziertem Erdgas und Kohle betrieben werden.

Arten von alternativer Energie: Solarenergie, Windenergie, Biomasseenergie, Wellenenergie, Temperaturgradientenenergie, Formgedächtniseffekt, Gezeitenenergie, Geothermie.

Solarenergie- Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität durch photovoltaische und thermodynamische Verfahren. Für das photoelektrische Verfahren werden photoelektrische Wandler (PECs) verwendet, bei denen die Energie von Lichtquanten (Photonen) direkt in Elektrizität umgewandelt wird.

Thermodynamische Anlagen, die die Sonnenenergie zunächst in Wärme, dann in mechanische und dann in elektrische Energie umwandeln, enthalten einen „Solarkessel“, eine Turbine und einen Generator. Die auf die Erde fallende Sonnenstrahlung weist jedoch eine Reihe von charakteristischen Merkmalen auf: geringe Energieflussdichte, tägliche und saisonale Zyklen und Abhängigkeit von den Wetterbedingungen. Daher können Änderungen der thermischen Bedingungen den Betrieb des Systems ernsthaft einschränken. Ein solches System sollte über einen Speicher verfügen, um zufällige Schwankungen der Betriebsarten auszuschließen oder die notwendige Änderung der Energieproduktion im Laufe der Zeit sicherzustellen. Bei der Auslegung von Solarkraftwerken ist es notwendig, die meteorologischen Faktoren richtig einzuschätzen.

Geothermische Energie- ein Verfahren zur Stromerzeugung durch Umwandlung der inneren Wärme der Erde (Energie von heißen Dampf-Wasser-Quellen) in elektrische Energie.

Diese Methode der Stromerzeugung basiert auf der Tatsache, dass die Temperatur von Gesteinen mit der Tiefe zunimmt und in einer Höhe von 2–3 km von der Erdoberfläche 100 ° C überschreitet. Für die Stromerzeugung in einem Geothermiekraftwerk gibt es mehrere Möglichkeiten.

Direktes Schema: Naturdampf wird durch Rohre zu Turbinen geleitet, die an elektrische Generatoren angeschlossen sind. Indirektes Schema: Dampf wird vorläufig (vor dem Eintritt in die Turbinen) von Gasen gereinigt, die zur Zerstörung der Rohre führen. Gemischtes Schema: Rohdampf tritt in die Turbinen ein, und dann werden darin nicht gelöste Gase aus dem durch Kondensation gebildeten Wasser entfernt.

Die Kosten für den "Brennstoff" eines solchen Kraftwerks werden durch die Kosten der Herstellung von Bohrlöchern und des Dampfsammelsystems bestimmt und sind relativ gering. Gleichzeitig sind die Kosten für das Kraftwerk selbst nicht hoch, da es keinen Ofen, keine Kesselanlage und keinen Schornstein hat.

Zu den Nachteilen geothermischer Elektroinstallationen zählen die Möglichkeit lokaler Bodensenkungen und das Erwachen seismischer Aktivität. Und aus dem Boden austretende Gase können giftige Stoffe enthalten. Darüber hinaus sind für den Bau eines Geothermiekraftwerks bestimmte geologische Voraussetzungen erforderlich.

Windkraft Ist ein Energiezweig, der sich auf die Nutzung von Windenergie (kinetische Energie der Luftmassen in der Atmosphäre) spezialisiert hat.

Ein Windpark ist eine Anlage, die die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt. Es besteht aus einer Windkraftanlage, einem Stromgenerator, einer automatischen Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs einer Windkraftanlage und einem Generator, Einrichtungen zu deren Installation und Wartung.

Um Windenergie zu gewinnen, werden verschiedene Designs verwendet: mehrflügelige "Gänseblümchen"; Propeller wie Flugzeugpropeller; vertikale Rotoren usw.

Windparks sind sehr günstig in der Herstellung, aber ihre Kapazität ist gering und ihr Betrieb hängt vom Wetter ab. Außerdem sind sie sehr laut, sodass große Windparks sogar nachts abgeschaltet werden müssen. Außerdem stören Windparks den Flugverkehr und sogar Funkwellen. Der Einsatz von Windkraftanlagen bewirkt eine lokale Abschwächung der Kraft der Luftströmungen, die die Belüftung von Industriegebieten stört und sogar das Klima beeinflusst. Schließlich erfordert die Nutzung von Windparks riesige Flächen, viel mehr als andere Arten von Stromerzeugern.

Wellenenergie- ein Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie durch Umwandeln der potentiellen Energie von Wellen in kinetische Energie von Pulsationen und Formen von Pulsationen in eine unidirektionale Kraft, die die Welle eines elektrischen Generators dreht.

Im Vergleich zu Wind- und Sonnenenergie hat Wellenenergie eine viel höhere Leistungsdichte. Die durchschnittliche Leistung der Meere und Ozeane überschreitet also in der Regel 15 kW / m. Bei einer Wellenhöhe von 2 m erreicht die Leistung 80 kW/m. Das heißt, bei der Erschließung der Oberfläche der Ozeane kann es an Energie nicht mangeln. Nur ein Teil der Wellenkraft kann in mechanischer und elektrischer Energie genutzt werden, aber bei Wasser ist der Umrechnungsfaktor höher als bei Luft – bis zu 85 Prozent.

Gezeitenenergie ist wie andere Arten alternativer Energie eine erneuerbare Energiequelle.

Kraftwerke dieser Art nutzen Gezeitenenergie zur Stromerzeugung. Für den Bau des einfachsten Gezeitenkraftwerks (TES) wird ein Pool benötigt – eine durch einen Damm oder eine Flussmündung blockierte Bucht. Der Damm hat Düker und hydraulische Turbinen, die den Generator drehen.

Bei Flut tritt Wasser in den Pool ein. Wenn die Wasserstände im Becken und im Meer gleich werden, werden die Düker geschlossen. Mit Einsetzen der Ebbe sinkt der Wasserstand im Meer, und wenn der Druck ausreichend ist, beginnen die daran angeschlossenen Turbinen und Stromgeneratoren zu arbeiten und das Wasser aus dem Becken fließt allmählich ab.

Es wird als wirtschaftlich vertretbar angesehen, Gezeitenkraftwerke in Gebieten mit Meeresspiegelschwankungen von mindestens 4 m zu errichten Die Auslegungskapazität eines Gezeitenkraftwerks hängt von der Art der Gezeiten im Bereich des Stationsbaus, von der Volumen und Fläche des Gezeitenbeckens sowie von der Anzahl der im Dammkörper installierten Turbinen.

Der Nachteil von Gezeitenkraftwerken ist, dass sie nur an den Ufern der Meere und Ozeane gebaut werden, außerdem keine sehr hohe Leistung entwickeln und nur zweimal am Tag Gezeiten herrschen. Und selbst sie sind nicht umweltfreundlich. Sie stören den normalen Austausch von Salz- und Süßwasser und damit die Lebensbedingungen der Meeresbewohner. Sie wirken sich auch auf das Klima aus, da sie das Energiepotential des Meerwassers, seine Geschwindigkeit und sein Bewegungsgebiet verändern.

Gradiententemperaturenergie... Diese Methode der Energiegewinnung basiert auf Temperaturunterschieden. Es ist nicht sehr verbreitet. Mit seiner Hilfe ist es möglich, zu moderaten Kosten der Stromerzeugung eine ziemlich große Energiemenge zu erzeugen.

Die meisten Gradienten-Temperatur-Kraftwerke befinden sich an der Küste und verwenden Meerwasser zum Betrieb. Die Weltmeere absorbieren fast 70 % der auf die Erde fallenden Sonnenenergie. Der Temperaturunterschied zwischen kaltem Wasser in mehreren hundert Metern Tiefe und warmem Wasser an der Meeresoberfläche ist eine riesige Energiequelle, die auf 20-40.000 TW geschätzt wird, von denen nur 4 TW praktisch genutzt werden können.

Gleichzeitig tragen Meereswärmekraftwerke, die auf dem Unterschied der Meerwassertemperaturen basieren, zur Freisetzung einer großen Menge Kohlendioxid bei, wodurch der Druck von Tiefenwasser erwärmt und gesenkt und Oberflächengewässer abgekühlt werden. Und diese Prozesse können sich nur auf das Klima, die Flora und Fauna der Region auswirken.

Biomassenenergie... Beim Zerfall von Biomasse (Gülle, abgestorbene Organismen, Pflanzen) wird Biogas mit hohem Methangehalt freigesetzt, das zum Heizen, zur Stromerzeugung etc. genutzt wird.

Es gibt Betriebe (Schweine- und Kuhställe etc.), die sich selbst mit Strom und Wärme versorgen, da sie über mehrere große „Fässer“ verfügen, in denen große Massen an Tiermist deponiert werden. In diesen versiegelten Tanks verrottet Dung und das freigesetzte Gas wird für den Bedarf der Farm verwendet.

Ein weiterer Vorteil dieser Energieart ist, dass durch die energetische Nutzung von Nassmist ein Trockenrückstand aus der Gülle zurückbleibt, der ein hervorragender Dünger für Felder ist.

Auch schnell wachsende Algen und einige Arten organischer Abfälle (Maisstängel, Zuckerrohr usw.) können als Biokraftstoff verwendet werden.

Der Formgedächtniseffekt ist ein physikalisches Phänomen, das erstmals 1949 von den sowjetischen Wissenschaftlern Kurdyumov und Khondros entdeckt wurde.

Der Formgedächtniseffekt wird bei speziellen Legierungen beobachtet und besteht darin, dass Teile aus ihnen nach Verformung unter thermischer Einwirkung ihre ursprüngliche Form wieder herstellen. Bei der Wiederherstellung der ursprünglichen Form können Arbeiten verrichtet werden, die die für die Verformung im kalten Zustand aufgewendete deutlich übersteigen. Daher erzeugen Legierungen eine beträchtliche Menge an Wärme (Energie), wenn sie in ihre ursprüngliche Form zurückversetzt werden.

Zu den nicht-traditionellen Energiequellen gehören die Energie der Sonne, des Windes sowie die Energie, die durch menschliche Muskelanstrengungen erzeugt wird. Finden Sie die Details unten heraus.

Alternative Energiequellen sind eine Vielzahl vielversprechender Methoden zur Gewinnung und Weiterleitung des empfangenen Stroms. Darüber hinaus sind solche Energiequellen erneuerbar und schaden der Umwelt nur minimal. Zu diesen Energiequellen gehören Sonnenkollektoren und Solarkraftwerke.

Sie werden wiederum in 3 Arten der Energieerzeugung unterteilt mit Hilfe von:

  • Fotozellen;
  • Solarplatten;
  • Kombinierte Optionen.

Es ist beliebt, Spiegelsysteme zu verwenden, die Wasser auf hohe Temperaturen erhitzen, wodurch Dampf entsteht, der durch ein Rohrsystem eine Turbine antreibt. Windmühlen und Windparks erzeugen Strom aus Windenergie, der spezielle Rotorblätter dreht, die mit Generatoren verbunden sind.

Beliebte Nutzung der Energie der Wellen sowie von Ebbe und Flut.

Experimente haben gezeigt, dass solche Kraftwerke in der Lage sind, etwa 15 kW zu erzeugen, was Solar- und Windkraftanlagen deutlich überlegen ist.

Heißes Wasser aus geothermischen Quellen wird häufig zur Stromerzeugung verwendet. Interessant ist die Nutzung kinetischer Energie in manchen Räumen, zum Beispiel in Sporthallen, wo die beweglichen Teile der Simulatoren über Gestänge mit Generatoren verbunden sind, die durch die Bewegung von Menschen Strom erzeugen.

Unkonventionelle Energiequellen: Methoden zur Gewinnung

Unkonventionelle Energiequellen sind vor allem die Stromgewinnung aus Wind, Sonnenlicht, Energie von Ebbe und Flut sowie die Nutzung von geothermischem Wasser. Aber darüber hinaus gibt es andere Möglichkeiten, Biomasse und andere Methoden zu nutzen.

Nämlich:

  1. Strom aus Biomasse gewinnen. Diese Technologie beinhaltet die Produktion von Biogas aus Abfall, der aus Methan und Kohlendioxid besteht. Einige Versuchsanlagen (Befeuchter von Michael) verarbeiten Gülle, Stroh, wodurch aus 1 Tonne Material 10–12 m 3 Methan gewonnen werden können.
  2. Strom auf thermischem Weg gewinnen. Umwandlung von thermischer Energie in Elektrizität durch Erhitzen einiger miteinander verbundener Halbleiter, die aus Thermoelementen bestehen, und Kühlen anderer. Durch die Temperaturdifferenz wird ein elektrischer Strom erzeugt.
  3. Wasserstoffzelle. Dies ist eine Vorrichtung, die es ermöglicht, mittels Elektrolyse eine ausreichend große Menge eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemischs aus gewöhnlichem Wasser zu gewinnen. Gleichzeitig sind die Kosten für die Herstellung von Wasserstoff minimal. Aber eine solche Stromerzeugung befindet sich noch im Stadium der Experimente.

Eine andere Art der Stromerzeugung ist ein spezielles Gerät, das als Stirling-Motor bezeichnet wird. In einem speziellen Zylinder mit Kolben befindet sich ein Gas oder eine Flüssigkeit. Bei externer Erwärmung erhöht sich das Flüssigkeits- oder Gasvolumen, der Kolben bewegt sich und zwingt den Generator wiederum zu arbeiten. Außerdem wird das durch das Rohrsystem strömende Gas oder die Flüssigkeit abgekühlt und bewegt den Kolben zurück. Dies ist eine ziemlich grobe Beschreibung, aber sie gibt eine Vorstellung davon, wie dieser Motor funktioniert.

Alternative Energieoptionen

In der modernen Welt verwenden einige Menschen aufgrund einer gewissen Beschränkung der natürlichen Ressourcen von Wärme und Elektrizität alternative Energiequellen. Eine der Hauptrichtungen der alternativen Energie ist die Suche und Nutzung nicht-traditioneller Arten und Quellen.

Quellen, mit denen Sie Strom beziehen können:

  • sind erneuerbar;
  • Sie können traditionelle erfolgreich ersetzen;
  • Ständig verbessern, entwickeln und forschen.

Die Ausrüstung von piezoelektrischen Hochleistungselementen von Drehkreuzen in U-Bahnen und Bahnhöfen ermöglicht es, beim Betreten spezieller Platten aus dem Druck des menschlichen Gewichts Strom zu erzeugen. In einigen Städten in China und Japan wurden solche Betriebsanlagen versuchsweise installiert.

Grüne Energie - Biogasproduktion, die anschließend zum Heizen von Häusern aus Algen verwendet werden kann. Es wurde festgestellt, dass aus 1 Hektar Grünalgenbesetzter Wasseroberfläche bis zu 150.000 m 3 Gas gewonnen werden können. Mit der Energie ruhender Vulkane wird Wasser in den Vulkan gepumpt, unter dem Einfluss von Hitze und hohen Temperaturen wird es zu Dampf, der durch spezielle Rohre zur Turbine strömt und diese dreht. Derzeit gibt es weltweit nur 2 solcher Versuchsanlagen. Die Nutzung von Abwasser mit Hilfe spezieller Zellen, die spezielle Bakterien enthalten, die organisches Material oxidieren, führt bei chemischen Prozessen zur Produktion von Elektronen und damit Strom.

Energiequellen zu Hause: Optionen

Im Zusammenhang mit steigenden Energietarifen denken viele nicht nur über Energiesparen, sondern auch über zusätzliche Energiequellen nach. Manche Leute ziehen es vor, es selbst zu tun, und manche bevorzugen eine Art vorgefertigte Lösungen, für die bestimmte Optionen gelten können.

Nämlich:

  1. Installation von Sonnenkollektoren auf Glas, die eine hohe Transparenz aufweisen, damit sie auch in mehrstöckigen Gebäuden platziert werden können. Gleichzeitig überschreitet ihre Effizienz auch bei sonnigem, klarem Wetter 10 % nicht.
  2. Um einige Bereiche des Raumes zu beleuchten, werden LEDs und LED-Lampen auf kleinen Batterien verwendet, die an ein Solarpanel angeschlossen sind. Es reicht, den Akku tagsüber aufzuladen, damit der Akku abends beleuchtet werden kann.
  3. Installation von traditionellen Sonnenkollektoren, mit denen Sie Batterien aufladen und von ihnen über den Wechselrichter teilweise Haushaltsgeräte und Lampen mit Strom versorgen können. Durch die Installation einer Vakuumpumpe und eines Wärmekollektors auf dem Dach ist es auch möglich, in den wärmeren Monaten Warmwasser zu erzeugen.

Leider steht den Bewohnern urbaner Gebiete im Gegensatz zu Landhäusern nur eine begrenzte Auswahl an zusätzlichen Energiequellen zur Verfügung. In einem Privathaus gibt es viel mehr Möglichkeiten, eine autonome Stromversorgung vorzunehmen. Und machen Sie auch autonome unabhängige Heizsysteme für ein Landhaus oder auf dem Land.

Heizung für ein Privathaus: alternative Energiequellen

Zu den gängigsten Möglichkeiten der Stromerzeugung gehört die Windkraft. Es genügt, in der Nähe eines Landhauses einen hohen Mast mit beweglichen Blättern an einen Generator anzuschließen, um elektrischen Strom zu erhalten und die Batterien aufzuladen.

Um Wärme zu gewinnen, können Sie Wärmepumpen verwenden, bei deren Verwendung Sie Wärme von fast überall beziehen können:

  • Luft;
  • Wasser;
  • Erde.

Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei einem Kühlschrank, nur wenn Luft oder Wasser durch eine Pumpe gepumpt wird, wird Wärme gewonnen. Selbstgemachte Designs stehen industriellen in nichts nach. Zu Hause können Sie solche Strukturen selbstständig herstellen, es reicht aus, Zeichnungen zu finden und eine Windkraftanlage zu bauen, um billigen Strom buchstäblich aus dem Nichts zu bekommen. Es gibt andere Arten und Möglichkeiten, Strom und Heizung für ein Privathaus zu beziehen.

Besonders in den nördlichen Regionen Russlands ist es effektiv, einen gewöhnlichen Generator zu verwenden, da die Panels bei fehlendem Sonnenlicht einfach nutzlos sind.

Gleiches gilt für thermische Konvektoren, die zur Erwärmung von Wasser ausgelegt sind. Etwas einfacher ist es, mit einem Biobrennstoffkessel Wärme zu erzeugen, als Material für den Ofen werden gepresste Sägespäne, Pellets, auch aus Stroh und Torf, verwendet. Aber solche Biobrennstoffkessel sind etwas teurer als gasbefeuerte.

Strom und Wärme selbst basteln: alternative Energie für Zuhause

Kostenloser Strom für eine Wohnung oder ein Privathaus war schon immer für die Menschen interessant, da in den letzten Jahren die Tarife für Heizung und Strom nur noch steigen. Und um Geld zu sparen, versuchen viele Menschen, kostenlos Wärme und Energie zu beziehen. Zu diesem Zweck bauen sie verschiedene Systeme auf, versuchen unter anderem, eine ewige Quelle zu erfinden, und entwickeln ungewöhnliche und neue Möglichkeiten, Strom und Wärme zu gewinnen.

Relative freie Energie (DIY-Solarmodulmontage):

  • Sie können Solarpanel-Teile in China kaufen;
  • Sammle alles selbst ein;
  • In der Regel liegt jedem Bausatz ein Montageplan bei.
  • All dies ermöglicht es Ihnen, ein Panel und einen Stromversorgungskreis, insbesondere eine Wohnung oder ein Privathaus, unabhängig zusammenzubauen.

Aus elektromagnetischen Wellen wird brennstofffreie kostenlose Energie gewonnen – alle Schwingungen können in Strom umgewandelt werden. Die Effizienz solcher Schaltungen ist zwar sehr gering, aber mit Hilfe spezieller Geräte können Sie Telefone und andere kleine Haushaltsgeräte aufladen.

Das Aufladen dauert jedoch ziemlich lange.

Einige Handwerker verwenden zur Wärmegewinnung Methan, das wiederum aus Tierdung und anderen Abfällen gewonnen wird. Ein richtig ausgelegtes System ist eine gute Option, um Wärme zu erzeugen und Ihr Zuhause zu heizen sowie zum Kochen.

Sonne und Wind als alternative Energieformen

Eine Alternative zur Wärme- und Stromgewinnung stellt für viele Menschen eine relevante Alternative dar. Kleine Solarenergie ist der Einsatz von Solarzellen auf Siliziumbasis, die aufgenommene Energiemenge hängt von der Anzahl der Batterien, der Breite des Hauses oder sonstigen Räumlichkeiten ab.

Eine interessante Technologie zur Energieerzeugung mit Generatoren. Es reicht aus, einen Laderegler an den Generator anzuschließen und den gesamten Stromkreis mit Batterien zu verbinden, damit Sie eine ausreichende Energiemenge erhalten.

Der Einsatz spezieller thermoelektrischer Wandler von Wärmeenergie in Strom, also der Einsatz eines Halbleiter-Thermoelements, ist aktuell. Ein Teil des Dampfes erwärmt sich, der zweite kühlt ab, wodurch kostenloser Strom erzeugt wird, der im Alltag genutzt werden kann. Es kann als Energieerzeugung für Kinder verwendet werden, es reicht eine Schaukel mit einem Dynamo auf dem Spielplatz zu verbinden, um einen kleinen Prozentsatz an Strom zu erhalten, der zur Beleuchtung des Spielplatzes verwendet werden kann.

Kostenloser DIY-Strom (Video)

Ein Wechselstromgenerator oder einfacher ein Stromversorgungsgenerator ist bei weitem die gebräuchlichste Art, elektrische Energie zu gewinnen. Trotzdem gibt es weltweit viele Möglichkeiten, Strom aus alternativen Quellen zu erzeugen.

In den letzten Jahren sind alternative Energien Gegenstand intensiven Interesses und heftiger Diskussionen geworden. Bedroht durch den Klimawandel und die Tatsache, dass die globalen Durchschnittstemperaturen jedes Jahr weiter ansteigen, ist die Suche nach Energieformen, die die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, Kohle und anderen umweltschädlichen Prozessen verringern, natürlich gewachsen.

Obwohl die meisten Konzepte nicht neu sind, hat dieses Thema erst in den letzten Jahrzehnten endlich an Relevanz gewonnen. Mit Fortschritten in Technologie und Herstellung sind die Kosten der meisten alternativen Energieformen gesunken, während die Effizienz gestiegen ist. Was ist alternative Energie, wenn wir in einfachen und verständlichen Worten sprechen, und wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie die wichtigste wird?

Offensichtlich bleibt eine Kontroverse darüber, was „alternative Energie“ bedeutet und worauf dieser Begriff angewendet werden kann. Dieser Begriff lässt sich einerseits auf Energieformen zurückführen, die nicht zu einer Erhöhung des CO2-Fußabdrucks der Menschheit führen. Daher kann es Nuklearanlagen, Wasserkraftwerke und sogar Erdgas und "saubere Kohle" umfassen.

Andererseits wird der Begriff auch verwendet, um sich auf das zu beziehen, was derzeit als unkonventionelle Energiemethoden gilt – Sonne, Wind, Geothermie, Biomasse und andere neuere Ergänzungen. Ausgenommen von dieser Klassifizierung sind Energieerzeugungsverfahren wie Wasserkraftwerke, die seit mehr als hundert Jahren existieren und in einigen Regionen der Welt weit verbreitet sind.

Ein weiterer Faktor ist, dass alternative Energiequellen „sauber“ sein müssen und keine schädlichen Schadstoffe produzieren. Wie bereits erwähnt, bedeutet dies meistens Kohlendioxid, kann aber auch für andere Emissionen gelten - Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxid und andere. Nach diesen Parametern gilt Kernenergie nicht als alternative Energiequelle, da dabei radioaktiver Abfall entsteht, der hochgiftig ist und entsprechend gelagert werden muss.

In allen Fällen bezeichnet der Begriff jedoch die Energiearten, die im kommenden Jahrzehnt fossile Brennstoffe und Kohle als vorherrschende Form der Energieerzeugung ablösen werden.

Arten von alternativen Energiequellen
Genau genommen gibt es viele Arten alternativer Energien. Auch hier kommen die Definitionen ins Stocken, weil in der Vergangenheit "alternative Energien" als Methoden bezeichnet wurden, deren Anwendung weder als grundlegend noch sinnvoll angesehen wurde. Aber wenn Sie die Definition im weiteren Sinne nehmen, umfasst sie einige oder alle dieser Punkte:

Wasserkraft. Dies ist die Energie, die von Staudämmen erzeugt wird, wenn fallendes und fließendes Wasser (in Flüssen, Kanälen, Wasserfällen) durch eine Vorrichtung fließt, die Turbinen dreht und Strom erzeugt.

Atomkraft. Energie, die bei verzögerten Spaltungsreaktionen entsteht. Uranstäbe oder andere radioaktive Elemente erhitzen Wasser und verwandeln es in Dampf, und der Dampf dreht Turbinen zur Stromerzeugung.

Energie, die direkt von der Sonne empfangen wird; (meist aus Siliziumwafern zusammengesetzt, die in großen Arrays angeordnet sind) wandeln die Sonnenstrahlen direkt in elektrische Energie um. Teilweise wird die durch Sonnenlicht erzeugte Wärme auch zur Stromerzeugung genutzt, die sogenannte Solarthermie.

Windenergie. Durch den Luftstrom erzeugte Energie; riesige Windräder werden vom Wind angetrieben und erzeugen Strom.

Geothermische Energie. Diese Energie wird durch Wärme und Dampf erzeugt, die durch geologische Aktivitäten in der Erdkruste erzeugt werden. In den meisten Fällen werden Rohre über geologisch aktiven Zonen im Boden verlegt, die Dampf durch Turbinen leiten und so Strom erzeugen.

Energie der Gezeiten. Gezeitenströmungen entlang von Küsten können auch zur Stromerzeugung genutzt werden. Der tägliche Wechsel von Ebbe und Flut bewirkt, dass Wasser durch die Turbinen hin und her strömt. Strom wird erzeugt und an Landkraftwerke übertragen.

Biomasse. Dies gilt für Kraftstoffe, die aus Pflanzen und biologischen Quellen gewonnen werden - Ethanol, Glukose, Algen, Pilze, Bakterien. Sie könnten Benzin als Kraftstoffquelle ersetzen.

Wasserstoff. Energie, die aus Prozessen mit Wasserstoffgas gewonnen wird. Dazu gehören Katalysatoren, in denen Wassermoleküle bei der Elektrolyse zerlegt und wieder vereint werden; Wasserstoff-Brennstoffzellen, in denen Gas verwendet wird, um einen Verbrennungsmotor anzutreiben oder eine beheizte Turbine zu drehen; oder Kernfusion, bei der Wasserstoffatome unter kontrollierten Bedingungen verschmelzen und dabei unglaublich viel Energie freisetzen.

Alternative und erneuerbare Energiequellen
In vielen Fällen sind auch alternative Energiequellen erneuerbar. Diese Begriffe sind jedoch nicht vollständig austauschbar, da viele Formen alternativer Energiequellen auf eine begrenzte Ressource angewiesen sind. Die Kernkraft ist beispielsweise auf Uran oder andere schwere Elemente angewiesen, die zuerst abgebaut werden müssen.

Gleichzeitig sind Wind-, Solar-, Gezeiten-, Geothermie- und Wasserkraft auf vollständig erneuerbare Quellen angewiesen. Die Sonnenstrahlen sind die ergiebigste Energiequelle überhaupt und, obwohl durch Wetter und Tageszeit begrenzt, aus industrieller Sicht unerschöpflich. Der Wind geht auch nirgendwo hin, dank Druckänderungen in unserer Atmosphäre und der Rotation der Erde.

Entwicklung
Derzeit erlebt die alternative Energie noch ihre Jugend. Dieses Bild ändert sich jedoch rapide unter dem Einfluss von politischen Druckprozessen, globalen Umweltkatastrophen (Dürren, Hungersnöte, Überschwemmungen) und Verbesserungen bei erneuerbaren Energietechnologien.

Der Weltenergiebedarf wurde beispielsweise 2015 noch hauptsächlich durch Kohle (41,3%) und Erdgas (21,7%) gedeckt. Auf Wasserkraftwerke und Kernkraft entfielen 16,3 % bzw. 10,6 %, auf „erneuerbare Energieträger“ (Solar, Wind, Biomasse etc.) nur 5,7 %.

Dies hat sich seit 2013 stark verändert, als der weltweite Verbrauch von Öl, Kohle und Erdgas 31,1 %, 28,9 % bzw. 21,4 % betrug. Auf Kernkraft und Wasserkraft entfielen 4,8 % bzw. 2,45 %, während erneuerbare Energien nur 1,2 % ausmachten.

Darüber hinaus hat die Zahl der internationalen Vereinbarungen zur Eindämmung der Nutzung fossiler Brennstoffe und der Entwicklung alternativer Energiequellen zugenommen. Zum Beispiel die 2009 von der Europäischen Union unterzeichnete Richtlinie über erneuerbare Energien, die Ziele für die Nutzung erneuerbarer Energien für alle Mitgliedstaaten bis 2020 festlegt.

Im Kern sieht dieses Abkommen vor, dass die EU bis 2020 mindestens 20 % ihres gesamten Energiebedarfs aus erneuerbaren Energien und mindestens 10 % der Kraftstoffe für den Verkehr decken wird. Im November 2016 hat die Europäische Kommission diese Ziele überarbeitet und bereits 27 % des Mindestverbrauchs an erneuerbaren Energien bis 2030 festgelegt.

Einige Länder sind führend in der Entwicklung alternativer Energien. In Dänemark beispielsweise deckt Windenergie bis zu 140 % des Strombedarfs des Landes; der Überschuss wird in die Nachbarländer Deutschland und Schweden verschifft.

Island erreichte dank seiner Lage im Nordatlantik und seiner aktiven Vulkane bereits 2012 durch eine Kombination aus Wasserkraft und Geothermie eine 100-prozentige Abhängigkeit von erneuerbaren Energiequellen. Im Jahr 2016 hat Deutschland eine Politik zum Ausstieg aus der Abhängigkeit von Öl und Atomkraft beschlossen.

Die langfristigen Aussichten für alternative Energien sind äußerst positiv. Laut einem Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2014 werden Photovoltaik und Solarthermie bis 2050 27 % des weltweiten Bedarfs ausmachen und damit die größte Energiequelle darstellen. Vielleicht werden fossile Brennstoffe dank der Fortschritte in der Fusion bis 2050 hoffnungslos veraltet sein.

Wenn man von alternativer Energie spricht, meint man meist Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen – Sonnenlicht und Wind. In diesem Fall schließt die Statistik Stationen aus, die die Kraft von Meeres- und Meerestiden nutzen, sowie geothermische Kraftwerke. Allerdings sind diese Energiequellen auch erneuerbar. Sie sind jedoch traditionell und werden seit vielen Jahren im industriellen Maßstab eingesetzt.

Die Idee, die Kraft von Wind- und Sonnenenergie zur Stromerzeugung zu nutzen, ist durchaus attraktiv. Schließlich wird dadurch der Verbrauch von Kraftstoff eliminiert. Auch die gewohnte Landschaft muss sich ändern. Rohre von Wärmekraftwerken und Atomsarkophage werden verschwinden. Viele Länder werden nicht mehr dauerhaft von Zukäufen fossiler Brennstoffe abhängig sein. Sonne und Wind sind schließlich überall auf der Erde.

Aber wird diese Energie die traditionelle ersetzen können? Optimisten glauben, dass dies passieren wird. Pessimisten sehen das Problem anders.


Das zeigen weltweite Statistiken das Wachstum der Investitionen in alternative Energien ist seit 2012 rückläufig... In absoluten Zahlen ist sogar ein Rückgang zu verzeichnen. Der weltweite Rückgang ist hauptsächlich auf die Vereinigten Staaten von Amerika und die westeuropäischen Länder zurückzuführen. Dies konnte nicht einmal durch das Wachstum japanischer und chinesischer Investitionen ausgeglichen werden.

Vielleicht ist die Statistik etwas verzerrt, weil in der Praxis punktuelle Erzeuger alternativer Energie nicht gezählt werden können - einzelne Sonnenkollektoren auf den Dächern von Wohngebäuden, Windkraftanlagen für einzelne Farmen. Und sie machen nach Expertenmeinung rund ein Drittel aller alternativen Energien aus.

Deutschland gilt zu Recht als führend bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen. Der Energiesektor ist in vielerlei Hinsicht eine Art Testfeld für die Entwicklung vielversprechender Modelle. Die installierte Leistung der Wind- und Solarerzeugung beträgt 80 GW. 40 Prozent der Kapazität gehören Privatpersonen, etwa 10 - Bauern. Und nur die Hälfte - an Unternehmen und den Staat.

Etwa jeder zwölfte Bundesbürger besitzt ein alternatives Kraftwerk. In etwa die gleichen Zahlen charakterisieren Italien und Spanien. Solarkraftwerke sind an ein gemeinsames Netz angeschlossen, sodass ihre Besitzer gleichzeitig Strom produzieren und verbrauchen.


Konnten die Verbraucher in den vergangenen Jahren nur bei sonnigem Wetter alternative Energie beziehen, wird derzeit die Nutzung ganzer Komplexe aktiv ausgeweitet, in denen Solarbatterien durch Batterien ergänzt werden - traditionelles Blei oder modernes Lithium. So wird es möglich, überschüssige Energie zu akkumulieren, um sie später im Dunkeln oder bei schlechtem Wetter zu nutzen.

Experten schätzen, dass eine solche Kombination es einer durchschnittlichen europäischen Familie von vier Personen ermöglicht, 60 Prozent des Stromverbrauchs einzusparen. 30 % Einsparungen werden direkt durch Sonnenkollektoren und weitere dreißig Batterien erzielt.

Die Einsparungen sind beträchtlich, aber die Kosten für diese Energie sind sehr hoch. Ein Sechs-kWh-Akku kostet durchschnittlich 5.000 Euro. Rechnet man Installation, Wartung, Steuern und andere Kosten hinzu, kostet eine Installation mit sechs kWh zwischen zehn und zwanzigtausend Euro. Jetzt hat Deutschland einen Stromtarif von etwa 25 Cent. Daher beträgt die Amortisationszeit für ein alternatives Einfamilienhaus rund dreißig Jahre.

Es ist klar, dass kein Akku so lange hält. Dies gilt jedoch nur für die heutige Technologie. Experten zufolge werden die Kosten sowohl für Speicherbatterien als auch für Solarmodule sinken, während die Stromtarife steigen. Dies ist die Vision der Eigentümer vieler Unternehmen, insbesondere Google. Dieses Unternehmen ist führend bei Investitionen in die Entwicklung alternativer Energien in den Vereinigten Staaten. Um diese Tatsache zu unterstreichen, wurden auf dem Parkplatz der Zentrale Solarpaneele installiert.


In Westeuropa sind einige Hütten und Zementhersteller bereit, in naher Zukunft teilweise Solarenergie zu nutzen.

Eine Reihe von Experten prognostiziert in absehbarer Zeit einen starken Rückgang der Nachfrage nach traditionellen Energieformen und das Verschwinden der Kernenergie. Wahrscheinlich hören auch amerikanische Energiekonzerne auf solche Einschätzungen. So hat die Kommission zur Regulierung der Kernenergie in den USA in den letzten Jahren keines der Kernkraftwerksprojekte genehmigt.

Bei all den guten Aussichten wirft alternative Energien jedoch Fragen auf, auf die es noch keine klaren Antworten gibt. Eines der Hauptprobleme besteht darin, dass die Entwicklung der Industrie hauptsächlich mit kolossaler staatlicher Unterstützung erfolgt. Es ist die Ungewissheit, ob sich diese Situation in den kommenden Jahren fortsetzen wird, und führte zu dem bereits erwähnten Rückgang des Anlegerinteresses in den USA. Das gleiche Bild zeigt sich in Italien, wo die Regierung grüne Tarife gesenkt hat, um das Haushaltsdefizit zu reduzieren.


Deutschland produziert rund ein Viertel des Stroms aus alternativen Quellen und exportiert ihn sogar. Das Problem ist, dass diese Energie beim Markteintritt Vorrang hat. Und das diskriminiert bereits traditionelle Anbieter und verletzt deren wirtschaftliche Interessen. Der Staat subventioniert die Produktion mit alternativen Technologien, aber das Geld für die Subventionen wird durch Zölle gehoben. Etwa 20 % der Stromkosten für die Deutschen sind eine Überzahlung.

Je mehr Ökostrom produziert wird, desto schwieriger wird es für traditionelle Energieunternehmen, zu überleben. Ihr Geschäft in Deutschland ist bereits bedroht. Große Energieproduzenten, die in alternative Erzeugung investierten, tappten selbst in ihre eigene Falle. Ein Großteil des Ökostroms hat die Großhandelspreise bereits gesenkt.

Sonnenkollektoren, Windkraftanlagen können an bewölkten Tagen keine Energie liefern, daher ist es bei Windstille immer noch unrealistisch, auf thermische Kraftwerke zu verzichten, aber aufgrund der Priorität von alternativem Strom müssen die Erzeugungskapazitäten von BHKWs in sonniges Wetter und an windigen Tagen, und dies erhöht die Kosten der eigenen Erzeugung und wirkt sich auf die Verbraucher aus.


Über alternativen Strom zu streiten, seine Wirtschaftlichkeit in der Zukunft zu rechtfertigen, funktioniert normalerweise nur auf Kosten der Anlagen selbst. Damit aber das gesamte Energiesystem funktioniert und der Verbraucher ohne Unterbrechungen Strom erhält, ist es notwendig, traditionelle Kapazitäten bereitzuhalten, die dadurch nur zu einem Fünftel ihrer Erzeugungskapazitäten belastet werden zusätzliche Kosten. Außerdem gilt es, das Stromnetz radikal zu modernisieren, „smart“ zu machen, um den Stromfluss darin nach neuen Prinzipien sicherzustellen. All dies erfordert eine milliardenschwere Investition, und es ist noch nicht klar, auf wen sie es tun werden.

In der Presse wird alternative Energie als nahezu problemlose Branche dargestellt, die in Zukunft günstigen und umweltfreundlichen Strom verspricht, aber seriöse Unternehmen sind sich der damit verbundenen Risiken bewusst. Staatliche Unterstützung ist keine sehr zuverlässige Finanzierungsquelle, es ist riskant, darauf zu wetten. Ein solcher "Frühling" kann jeden Moment versiegen.

Und es gibt noch ein bedeutendes Problem. Solar- und Windanlagen erfordern die Entfremdung großer Flächen. Wenn dies für die Verhältnisse der Vereinigten Staaten kein großes Problem darstellt, dann ist Westeuropa dicht besiedelt. Daher werden große Projekte im Zusammenhang mit alternativen Energien noch nicht umgesetzt.

Energieunternehmen, die Risiken minimieren möchten, investieren zusammen mit verschiedenen Fonds, darunter Pensions- und Versicherungsunternehmen. Aber auch in Deutschland sind alle laufenden Projekte nicht groß, sondern klein. Es gibt weltweit noch keine Erfahrungen mit der Errichtung und dem langfristigen Betrieb großer Erzeugungskapazitäten.


Während die Probleme der alternativen Energien, ihre Risiken hauptsächlich von Experten diskutiert werden und daher für die Gesellschaft nicht relevant erscheinen. Energie hat wie jedes andere komplexe, verzweigte und gut etablierte System eine große Trägheit. Und nur jahrelange Entwicklung eines neuen Trends kann ihn von seinem Platz entfernen. Aus diesem Grund wird die Entwicklung der alternativen Energien höchstwahrscheinlich auch weiterhin mit staatlicher Unterstützung erfolgen und eine maximale Begünstigung erfahren.

Die grüne Lobby in den USA wird immer aktiver. Sogar ernsthafte Forscher setzen auf alternative Energien. So kann laut einem Bericht der Stanford University der Bundesstaat New York bis 2030 den Strombedarf aus Solar- und Windkraftanlagen vollständig decken. Gleichzeitig weist der Bericht darauf hin, dass bei korrekter landesweiter Anordnung keine Reserven betriebsbereiter Wärmeerzeugungskapazitäten vorgehalten werden müssen. Die Autoren des Berichts schlagen zwar nicht vor, die traditionelle Energietechnik vollständig aufzugeben.

Alternative Energie ist nicht mehr exotisch, sie existiert wirklich. Es ist klar, dass die Zahl der damit verbundenen Probleme im Laufe der Entwicklung nur zunehmen wird.