Kraftwerke
Aus vielen Rohstoffen ist es möglich Energie und somit Strom zu gewinnen. Doch für die unterschiedlichen Energiearten werden auch entsprechend unterschiedliche Kraftwerke benötigt. Das ist auch der Grund, weshalb die Erzeugung von Ökostrom noch so teuer ist. Es sind noch nicht ausreichend Kraftwerke vorhanden, die für die Erzeugung benötigt werden. Der Bau eines Kraftwerks ist jedoch mit erheblichen Kosten verbunden, was für die Anbieter zunächst ein Verlustgeschäft bedeutet.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Erdgas
Bevor das Erdgas im Kraftwerk verfeuert wird, muss es mit einem Duftstoff versehen werden. Dieser Vorgang dient dazu, damit das Erdgas identifiziert werden kann, beispielsweise bei einem Leck im Kraftwerk. Brennbar ist Erdgas ab einer Temperatur von 600 Grad Celsius.
Verbrannt wird das Erdgas in sogenannten Wärmekraftwerken, in denen die Turbinen durch verbranntes Gas angetrieben werden. Es gibt zwei verschiedene Arten von Wärmekraftwerken, die bei der Energiegewinnung durch Erdgas zum Einsatz kommen.
Eine Möglichkeit der Energiegewinnung durch Erdgas ist ein Dampfkraftwerk. Hier wird das Gas verbrannt und erhitzt das Wasser in einem Dampfkessel. Dieses wird dann an die Turbinen weitergeleitet, die den Strom erzeugen. Die Dampfkraftwerke sind in der Regel dauerhaft im Einsatz, da sie einen Großteil der Stromversorgung decken.
Eine andere Möglichkeit um Erdgas zu Nutzen sind Blockheizkraftwerke. Hier wird neben der Energie auch Wärme produziert. Blockkraftwerke nutzen die Abwärme, die von anderen Kraftwerken ungenutzt wieder ausgeschieden wird. Sie bedienen sich dieser Energie und betreiben damit den eigenen Wasser-Dampf-Kreislauf. Der Dampf treibt wie beim Dampfkraftwerk dann die Turbine an.
Atomkraftwerk
Die komplexeste Bauweise hat zweifellos ein Atomkraftwerk. Es muss so abgedichtet sein, dass weder ein Eindringen von außen, noch der Austritt von Radioaktivität möglich ist. Verwendet für den Bau werden überwiegend Stahl und Blei, beides Substanzen die keine Radioaktivität zulassen. Zudem wird das Kraftwerk von mehreren, voneinander unabhängigen Sicherheitsbarrieren geschützt, damit das Risiko von atomaren Katastrophen weitmöglich ausgeschlossen werden kann.
Der wichtigste Bestandteil des Atomkraftwerks sind die Brennstäbe, in denen das Uran erhitzt und gespalten wird. Bei der Kernspaltung werden die Atome in zwei Teile geteilt. Die Kerne werden heftig weggeschleudert, was wiederum eine Kettenreaktion von Kernspaltung auslöst. Durch diesen Vorgang entsteht Hitze, die an die Turbinen weitergegeben wird. Diese wiederum produzieren dann die Energie.
Da die Hitze in den Brennstäben jedoch so hoch steigt, dass es bereits zu Schmelzvorgängen kommen kann, werden Wassertanks benötigt, die eine Überhitzung verhindern. Die Tanks müssen gekühlt werden, da sich das Wasser selbst auch erhitzt.
Kohlekraftwerk
Braun- und Steinkohle werden thermischen Dampfkraftwerken verbrannt. Die Substanzen werden vorher zu feinstem Kohlestaub (Koks) zermahlen, damit der Verbrennungsvorgang gleichmäßig erfolgt. Der durch die Verbrennung entstehende Dampf wird zur Erwärmung von Wasser genutzt. Dessen Dampf wiederum treibt die Turbinen an, die den Generator betätigen. Durch den Generator wird dann Strom erzeugt, der ins Stromnetz eingespeist wird. Bei der Verbrennung der Kohle wird Co2 freigesetzt, was viele Kritiker als Anstoß nehmen, um sich gegen die Energiegewinnung durch Kohle auszusprechen.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Wasserkraft
Bei der Stromerzeugung durch Wasser kommen verschiedene Kraftwerksarten zum Einsatz. Eines davon ist das Speicherkraftwerk. Hier wird die Fallkraft des Wassers für die Erzeugung des Stroms genutzt. Das Wasser stürzt aus einer Höhe von bis zu 1000 Metern zum Kraftwerk und treibt so die Turbinen an. Die Kraftwerke sind meist nicht dauerhaft im Einsatz, sondern werden nur bei Bedarf eingeschaltet. Sie sind besonders dann im Einsatz, wenn viel Strom benötigt wird.
Ein weiteres Wasserkraftwerk ist das sogenannte Laufwasserkraftwerk. Hier ist die Fallkraft des Wassers unbedeutend, da diese Kraftwerke auf dem Grund von Flüssen gebaut werden und die Turbinen durch die Strömung des Flusses in Bewegung gesetzt werden. Laufwasserkraftwerke werden nicht nur bei Bedarf eingesetzt, sie sind die ganze Zeit in Betrieb. Nur in bewegungsaktiven Flüssen ist die Nutzung eines solchen Kraftwerkes möglich.
Die Gezeiten Ebbe und Flut sind eine große Hilfe bei der Gewinnung von Energie durch Wasser. Während der Ebbe zieht sich das Wasser zurück, bei der Flut strömt es wieder in Richtung Land. Es gibt Gezeitenkraftwerke, die bei der Energiegewinnung durch Wasser eine zentrale Rolle spielen. Unter einem Staudamm werden Turbinen eingebaut. Zieht sich das Wasser durch Ebbe zurück, wird es durch die Turbinen gejagt und treibt diese an. Der selbe Effekt entsteht, wenn die Flut einsetzt.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Windenergie
Ein Windkraftwerk steht selten allein, da nur bei mehreren Geräten die Produktion von einer nennenswerten Energiemenge möglich ist. Die Ansammlung mehrerer Windkraftwerke wird auch Windpark oder Windfarm genannt. Der wichtigste Teil des Kraftwerkes ist das Windrad, ein aus mehreren Blättern bestehender Propeller, der durch die Windkraft angetrieben wird. Dieser setzt dann die Turbinen im Inneren des Kraftwerkes in Betrieb, wodurch Energie erzeugt wird. Der große Nachteil bei der Energiegewinnung durch Wind liegt darin, dass die gewonnene Energie nicht gespeichert werden kann. Die sofortige Nutzung ist somit nötig, da die Energie sonst verloren geht.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Sonnenenergie
Für die Energiegewinnung durch Solar werden drei verschiedene Kraftwerksarten genutzt. Nur wenn mehrere Solarkollektoren auf einem großen Feld zusammen arbeiten, wird von einem Kraftwerk gesprochen. Die thermische Solaranlage wird für die Gewinnung vom Wärme verwendet. Im Solarkollektor befindet sich eine Flüssigkeit, die durch Sonnenstrahlung erhitzt wird. Meist ist Wasser der Wärmeträger, der dann durch eine spezielle Pumpe zum Verbraucher gebracht wird. Es ist bereits möglich, einen kompletten Haushalt nur durch Solarenergie zu versorgen.
Für die Erzeugung vom elektrischem Strom sind thermische Solarkraftwerke erforderlich. Die Kollektoren sind so konzipiert, dass das Sonnenlicht gebündelt wird. Es entstehen sehr hohe Temperaturen, die in einem Wärmekraftwerk dann zu Strom umgewandelt werden. Das Wärmekraftwerk ist mit Turbinen ausgestattet, die durch Wärme in Bewegung kommen und dann Strom erzeugen.
Um Sonnenlicht direkt in Energie umwandeln zu können, ohne den Weg übers Wärmekraftwerk ist eine Photovoltaikanlage notwendig. Hier ist eine Solarzelle enthalten, die auf Licht reagiert und es sofort in Strom umwandelt. Diese Anlagen werden oft von Hausbesitzern für die Eigenversorgung genutzt. Es ist jedoch auch möglich den entstandenen Strom in einer Solarbatterie zu speichern oder ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Holz und Biomasse
Um natürliche Substanzen wie Biomasse oder Holz in Energie umzuwandeln, wird eine Biomassekraftwerk benötigt. Die verwendeten Substanzen werden in einem großen Dampfkessel verbrannt: Der Dampf wird durch ein spezielles Rohrsystem zu den Turbinen geleitet, die dadurch angetrieben werden und den Strom produzieren. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird allerdings auch oft zur Lieferung von Fernwärme genutzt. Wird überwiegend Holz verbrannt, muss dieses vorher in einem Häcksler zerkleinert werden, damit die Verbrennung gleichmäßig erfolgt.
Kraftwerk für die Stromerzeugung durch Müll
In den letzten Jahren ist man verstärkt dazu übergegangen Müllverbrennungsanlagen zu bauen. Für die Befeuerung wird ganz normaler Hausmüll verwendet. Anstelle der noch vor einigen Jahren üblichen ungenutzen Lagerung auf Deponien wird dadurch aus Hausmüll Energie gewonnen, die ihrerseits als Fermwärme oder zur Stromgewinnung genutzt wird.
Risiken durch Kraftwerke zur Stromerzeugung
An der Spitze der gefährlichen Kraftwerke steht bei fast jedem das Atomkraftwerk. Durch Unfälle wie Tschernobyl haben die Menschen großen Respekt vor den Kraftwerken und die Wohngegenden in der Nähe eines Atomkraftwerks sind sehr unbeliebt bei der Bevölkerung. Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Nähe zu einem Atomkraftwerk das Risiko für Krebserkrankungen erhöht. Besonders hoch ist die Gefahr bei Kindern, die in der Nähe des Kraftwerks aufwachsen. Ein weiteres Risiko birgt der Transport der verbrauchten Brennstäbe. Regelmäßig finden sogenannte Castortransporte statt, wo die Brennstäbe zur Auslagerung gebracht werden. Da es mehr als 20000 Jahre braucht, bis die Radioaktivität der Brennstäbe weg ist, müssen sie unter gleichen Sicherheitsbedingungen gelagert werden, die auch in den Kraftwerken bestehen. Rein theoretisch ist es möglich, aus den ausgelagerten Brennstäben Uran anzureichern, für die Herstellung von Atomwaffen. Auch das ist ein Grund, weshalb viele Menschen Atomenergie ablehnen.
Bei Kraftwerken die Kohle als Energieträger nutzen, ist die Gefahr besonders im Co2 Ausstoß gelegen. Co2 ist ein Hauptgrund für das derzeit bestehende, veränderte Klima. Treibhausgase sorgen dafür, dass die Atmosphäre immer weiter aufgeheizt wird und das Klima auf der Erde ansteigt. Die Folgen sind Naturkatastrophen von starken Regenfällen bis zu Wirbelstürmen mit ungekannten Ausmaßen. Die Erwärmung sorgt für die Schmelzung von Eis und Schnee in den Bergen, die dann als Regen auf die Erde fallen. Eine permanente Zunahme der Regenmenge führt zu Hochwasser und Überschwemmung von wassernah gelegenen Städten und Orten.