Post on 05-Apr-2015
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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Marlies Keizers und Benedikt Heitmann Technikgeschichte SS 2010 Johannes Evers 25.04.2010
Übersicht: Kraftwerke in Deutschland
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Marlies Keizers und Benedikt Heitmann Technikgeschichte SS 2010 Johannes Evers 25.04.2010
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
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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
31Titel der Präsentation
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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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Marlies Keizers und Benedikt Heitmann Technikgeschichte SS 2010 Johannes Evers 25.04.2010
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
34Titel der Präsentation
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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