Unter Stromerzeugung versteht man den Prozess der Stromerzeugung aus Primärenergiequellen. Die Besonderheit von Elektrizität besteht darin, dass es sich nicht um Primärenergie handelt, die in der Natur in nennenswerten Mengen vorhanden ist.
In der Elektrizitätswirtschaft ist die Stromerzeugung der erste Schritt zur Bereitstellung von Strom für Endverbraucher. Weitere Schritte sind die Übertragung, Verteilung, Speicherung und Wiederherstellung von Energie in Pumpspeicherkraftwerken.
Kraftwerke sind Anlagen zur Stromerzeugung. Je nach Anlagentyp wird ein unterschiedlicher Energieträger genutzt. Ein großer Teil der Anlagen nutzt eine Energiequelle, um Dampf zu erzeugen und eine Turbine anzutreiben, die an einen elektrischen Generator angeschlossen ist. Auf diese Weise wird mechanische Energie in Elektrizität umgewandelt.
Abhängig von der verwendeten Energieressource können zwei Arten der Energieerzeugung klassifiziert werden:
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Erneuerbare Energiequellen: Sie nutzen unerschöpfliche Ressourcen. Bei den meisten handelt es sich um grüne Energien, die keine Treibhausgase ausstoßen. Zum Beispiel Solarenergie, Windenergie.
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Nicht erneuerbare Energiequellen: Dabei handelt es sich um begrenzte Ressourcen, die erschöpft werden können. Zu dieser Art gehören fossile Brennstoffe, die große Mengen ausstoßen, die schädlich für den Klimawandel sind.
Nachfolgend zeigen wir einige Beispiele für Möglichkeiten der Stromerzeugung:
1. Fossile Brennstoffe und konventionelle Anlagen
Die derzeit am weitesten verbreitete Art der Stromerzeugung ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdölprodukte oder Erdgas). Diese Art von Kraftstoff kommt auf der Erde nur in begrenztem Umfang vor und ist daher eine nicht erneuerbare Energiequelle.
Die beiden Arten von Wärmekraftwerken, die fossile Brennstoffe nutzen, sind konventionelle Wärmekraftwerke und GuD-Kraftwerke.
Durch die Verbrennung entsteht Wärme, die zum Erhitzen von Wasser und zur Dampferzeugung genutzt wird. Der Dampf treibt eine Dampfturbine an, die mit einem Generator verbunden ist, der Strom erzeugt.
Aufgrund der niedrigen Brennstoffkosten wurden diese Anlagentypen im Zuge der industriellen Revolution sehr schnell entwickelt. Allerdings erzeugen sie große Mengen an Treibhausgasen und es wird nach Alternativen gesucht, die den Klimawandel nicht verändern.
Eine nachhaltigere Alternative zu fossilen Brennstoffen sind Biomasseanlagen , die Wärme durch die Verbrennung organischer Materialien wie Holz gewinnen.
2. Solarenergie
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Photovoltaische Solarenergie: Photovoltaikanlagen bestehen aus Sonnenkollektoren, die aus Photovoltaikzellen bestehen. Diese Photovoltaikmodule können Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln.
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Solarthermische Kraftwerke: Dabei handelt es sich um große Anlagen, die aus einer Reihe von Spiegeln bestehen, die die Strahlung an einem Punkt konzentrieren. Auf diese Weise wird Wasser erhitzt, um Dampf zu erzeugen und eine Dampfturbine anzutreiben. Der Betrieb ähnelt dem eines konventionellen Kraftwerks, die Wärmequelle ist jedoch Solarenergie.
3. Kernenergie und Kernkraftwerke
Die Kernenergie nutzt die Wärmeenergie, die bei der Spaltung eines Atoms freigesetzt wird.
Das Prinzip der Stromerzeugung in Kernkraftwerken ist das gleiche wie in konventionellen Wärmekraftwerken. Nur in diesem Fall wird in einem Kernreaktor Wärmeenergie erzeugt.
Der Brennstoff für die Kernenergie ist Uran, ein Mineral, das aus der Erde gewonnen wird. Es handelt sich um eine nicht erneuerbare Quelle, da die natürlichen Uranressourcen begrenzt sind. Allerdings kann mit wenig Brennstoff eine große Energiemenge gewonnen werden.
Es stößt keine Treibhausgase aus, erzeugt aber radioaktiven Abfall, der auf ganz besondere Weise behandelt werden muss.
4. Wasserkraft
Beim Bau eines Wasserkraftwerks wird mithilfe von Staudämmen an Flüssen künstlich ein Unterschied im Wasserspiegel erzeugt. Das Wasser bewegt unter der Wirkung der Schwerkraft eine Turbine, die mit einem Generator verbunden ist.
5. Windenergie
Windenergie ist eine Möglichkeit, die Kraft des Windes zu nutzen.
Ein Windpark besteht aus einer Reihe von Windkraftanlagen, bei denen es sich um Windmühlen handelt, die an einen Generator angeschlossen sind. Windkraftanlagen erzeugen Strom, indem sie die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandeln.
6. Geothermie
Geothermieanlagen sind gewöhnliche Wärmekraftwerke, bei denen unterirdische Wärmequellen aus dem Erdinneren genutzt werden.