Energieversorgung (2)
Reaktionen, bei denen Energie freigesetzt wird
Wenn Stoffe verbrennen, verbinden sie sich mit dem Luftsauerstoff. Bei den meisten Brennstoffen, einschließlich fossiler Brennstoffe, wird die Energie durch diese chemische Reaktion freigesetzt:
$\mathrm {\underbrace{Brennstoff \ + \ Sauerstoff}_{Ausgangsstoffe} \ \ \ \ {\underset{Verbrennung}\longrightarrow} \ \ \ \ \underbrace{Kohlendioxid \ + \ Wasser}_{Abfallprodukte} \ + \ thermische \ Energie}$
Es können auch andere Abfallprodukte und Abgase entstehen. Beim Verbrennen von Kohle entsteht beispielsweise etwas Schwefeldioxid. Erdgas, das hauptsächlich aus Methan besteht, ist der "sauberste" (am wenigsten umweltbelastende) Stoff, der in Kraftwerken verbrannt wird.
In einem Kernkraftwerk erzeugen die Kernreaktionen zwar keine Abgase, produzieren jedoch gefährlichen radioaktiven Abfall.
Einheiten der Energie:
Die Energieversorger verwenden die Kilowattstunde (kWh) als Maßeinheit für Energie:
1 kWh ist die Energie, die von einer 1 kW-Stromquelle in 1 Stunde geliefert wird.
Da 1 Watt = 1 Joule pro Sekunde ($\mathrm {\frac {J}{s}}$) liefert eine 1-kW-Stromquelle Energie mit einer Rate von 1.000 Joule pro Sekunde. So liefert 1 kW in 1 Stunde oder 3.600 Sekunden 3.600 x 1.000 Joule (J). Also:
1 kWh = 3.600.000 J
Umweltverschmutzung
Wärmekraftwerke können auf verschiedene Weise zu Verschmutzung führen:
- Brennstoffkraftwerke bringen Kohlendioxid in die Atmosphäre. Das Kohlendioxid fängt die Energie der Sonne ein und trägt möglicherweise zur globalen Erwärmung bei.
- Das Schwefeldioxid aus Kohlekraftwerken verursacht sauren Regen. Dieser kann Mauerwerk beschädigen und die Tierwelt schädigen. Eine Lösung besteht darin, teure schwefelarme Kohle zu verbrennen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kraftwerke mit Rauchgasentschwefelungsanlagen auszustatten.
- Selbst der Transport von Brennstoffen kann zur Umweltverschmutzung führen. Zum Beispiel kann ein Öltanker auslaufen oder untergehen.
- Der radioaktive Abfall aus Kernkraftwerken ist sehr gefährlich. Er muss in verschlossenen Behältern transportiert werden und über viele Jahre hinweg sicher aufbewahrt werden - in einigen Fällen Tausende von Jahren.
- Unfälle in Kernkraftwerken sind selten. Geschehen sie aber doch, können radioaktives Gas und Staub über Tausende von Kilometern mit dem Wind verbreitet werden.
Energie aus Wasser und Wind
Viele Generatoren werden durch die Kraft des Wassers oder des Windes angetrieben. Weiter unten sind drei Beispiele. Stromversorgungssysteme wie diese haben keine Kraftstoffkosten und geben keine umweltbelastenden Gase ab. Sie müssen jedoch für viel Geld gebaut werden und benötigen große Flächen. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen ist die Energieausbeute bei fließenden Gewässern und Wind viel niedriger:
Elektrische Energie von 1 kWh liefern ...
Fragen
Die folgende Tabelle zeigt Werte von fünf verschiedenen Kraftwerken (A - E)
Kraftwerk (1 MW = 1 000 000 W) |
A Kohle |
B Gas-und-Dampf-Kombi-kraftwerk |
C Nuklear |
D Windpark |
E großes Gezeiten-kraftwerk |
Energie output in MW | 1.800 | 600 | 1.200 | 20 | 6.000 |
Nutzeffekt (Kraftstoff / elektrische Energie) | 35% | 45% | 25% | - | - |
Die folgenden Werte befinden sich auf einer Skala von 0 - 5 | |||||
Baukosten pro MW Ausbeute | 2 | 1 | 5 | 3 | 4 |
Brennstoffkosten pro kWh Ausbeute | 5 | 4 | 2 | 0 | 0 |
Luftverschmutzung pro kWh | 5 | 5 | < 1 | 0 | 0 |