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| Sanyo Solarmodule |
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| Begriff | Definition |
| Kleinwasserkraftwerk | Wasserkraftwerk kleiner Leistung (Obergrenze 10 MW). Dank modernen Serien-Turbinen vielfach wirtschaftlich und umweltverträglich. In Mitteleuropa örtlich, in Entwicklungsländern regional von Bedeutung. Um die Jahrhundertwende entstand in Mitteleuropa eine große Zahl von Wasserkraftwerken kleiner und kleinster Leistung (in der Regel Laufkraftwerke, auch Speicherkraftwerke) meist zu Eigenversorgung von Gewerbebetrieben und Fabriken mit Elektrizität. Nach dem 2. Weltkrieg wurden viele dieser Kleinwasserkraftwerke vernachlässigt und aufgelassen, weil die im Verhältnis zur Stromerzeugung hohen Personalkosten sie unwirtschaftlich machten. Seit der Ölkrise wird ihnen neues Interesse entgegengebracht, zumal sie Muster dezentraler Energieversorgung sind und die übrigen Vorteile der Wasserkraftnutzung aufweisen. Nachteilig kann die Ungleichmäßigkeit der Wasserführung gerader kleiner Bäche sein, ebenso deren Zufrieren im Winter. Dank zwei jungen technischen Entwicklungen sind Kleinwasserkraftwerke in vielen Fällen wieder wirtschaftlich: zum einen in Serie gebaute Wasserturbinen mit hohem Wirkungsgrad, zum anderen Leittechnik, die einen unbemannten Betrieb zulässt. In Mitteleuropa kommen diese Vorzüge in erster Linie bei der Erneuerung bestehender Klein-Wasserkraftwerke zum tragen, weil neue Anlagen aus Gründen der Umweltverträglichkeit kaum noch errichtet werden dürfen. Raumsparende Turbinenkonstruktionen, vor allem Kaplan-Turbinen der Bauart „Rohrturbinen“, ermöglichen eine bessere Einpassung des Maschinenhauses, das in der Regel zugleich Staudamm ist, in die Landschaft. Kleinwasserkraftwerke können örtlich – vor allem zur Eigenversorgung abgelegener Betriebe – von Bedeutung sein. Ihr Beitrag zur Landes-Stromerzeugung ist gering, aber eine wertvolle Ergänzung. Von größerer Bedeutung dürften Kleinwasserkraftwerke in Entwicklungsländern für solche Regionen werden, die nicht über Stromnetze verfügen. Vorraussetzung zur Besserung der Lebensbedingungen ist hier die Schaffung von Gewerbe und Handelsbetrieben sowie Kleinindustrien. Die dazu nötige elektrische Energie lässt sich vielerorts mit Kleinwasserkraftwerken erzeugen. Im Interesse der Bevölkerung sollten diese, nach Möglichkeit, eine angepasste Technik sein, d.h. aus heimischen Werkstoffen und von heimischen Handwerkern erstellt. Einfache und zuverlässige Wasserturbinen liefern vorerst nur Industriestaaten. • Deutschland: Ungefähr 7.000 Kleinwasserkraftwerke stehen in Betrieb, die meisten zur Eigenversorgung. Sie leisten zusammen etwa 400 MW (alle Wasserkraftwerke 6.700 MW) und haben an der Stromerzeugung aus Wasserkraft etwa 10% Anteil. • Österreich: Etwa 1.350 Kleinwasserkraftwerke, Gesamtleistung 670 MW (6% Leistung aller Wasserkraftwerke), tragen 9% zur Stromerzeugung mit Wasserkraftwerken bei. |
| Klimagerechtes Bauen | Den örtlichen Besonnungs-, Wind- und Temperaturverhältnissen Rechnung tragende und dadurch energiesparende, harmonische Bauweise. Früher in der Volksarchitektur geübt, seit der Ölkrise wieder gefragt. Volksarchitektur (z.B. der Malqaf), wie sie überall auf der Welt bis in unser Jahrhundert gekennzeichnet war, wird äußerlich von der Form und den örtlich verfügbaren Baustoffen geprägt. Betrachtet man sie unter dem Gesichtspunkt des Energiesparens, so entpuppt sie sich in der Regel als meisterhaft durchdacht und wirkungsvoll. So hat die Halbkugel des Iglu, der Schneehütte der Eskimos, die kleinste Oberfläche bei gegebenen Rauminhalt und somit den geometrisch geringstmöglichen Wärmeverlust. Der alpine Bauernhof ist ein Musterbeispiel, für solches dem örtlichen Klima gerechtwerdendes Bauen, das über Solararchitektur hinausgeht, weil es Windschutz, Bäume und Erhausgrundsätze einbezieht: nach Süden gerichtet (für passive Solarnutzung), oft in einen Hang eingebettet, kleine und gedrungene Hausform einbezogen, darüber wärmedämmender Heuboden, Nadelbäume (und Hügel) als Windbrecher, Vorratsräume vielfach im Erdboden. Gegen Mitte unseres Jahrhunderts verdrängten fremde, häufig energieverschwenderische Bauformen (z.B. Bungalow), neue Baustoffe (Beton) und Heizungen mit billigem Erdöl die Volksarchitektur. Erst seit der Ölkrise versucht man, ihren energietechnischen Grundsätzen in Solarhäusern wieder Geltung zu verschaffen und sie durch Forschung zu erweitern. Süd-Ausrichtung und Windschutz werden heute durch knappen und teuren Boden erschwert. |
| Kollektoren | Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärme. Bauform je nach Anwendung: Flachkollektor bis 90°C und Röhrenkollektor bis 250°C für Warmwasser und Heizung, Rinnekollektor bis 800°C für Prozesswärme. Kollektoren (vom Lateinischen colligere, sammeln) oder Sammler absorbieren die Sonnenstrahlung, wandeln sie in Wärme um und übertragen diese auf einen Wärmeträger, der sie einer Nutzung zuführt. Im Unterschied zum Absorber, der jede Umgebungswärme aufnimmt (neben Sonnenstrahlung auch Wärme von Luft und Niederschlägen), sammelt der Kollektor nur Sonnenstrahlung (Kollektoren im weiteren Sinn sind auch Fenster und Solarteiche). Die Grundformen wurden bereits im 19. Jahrhundert geschaffen, aber erst nach der Ölkrise als wichtige Bauteile der Solartechnik erkannt und dann mit den heutigen Mitteln der Forschung sowie mit neuen Werkstoffen weiterentwickelt. Es gibt viele Bauformen, die nach dem Arbeitsprinzip in konzentrierende oder nicht-konzentrierende oder nach Anwendung bzw. erreichbarer Temperatur in Nieder-, Mittel und Hochtemperaturkollektoren eingeteilt werden können. Letztere Einteilung deckt sich weitgehend mit den Grundformen: Flachkollektoren sind nicht-konzentrierend, nutzen direkte wie indirekte Sonneneinstrahlung und erzielen bis zu 150°C, für aktive Solarnutzung (Warmwasserbereitung und Heizung) Vakuum- oder Röhrenkollektoren sind nicht konzentrierend, nutzen überwiegend direkte Strahlung und erreichen bis zu 250°C, für Warmwasserbereitung, Heizung und Prozesswärme. Rinnenkollektoren konzentrieren direkte Strahlung mit Brennspiegeln und liefern, je nach Querschnitt des Spiegels (Kreisbogen oder Parabel), Prozesswärme von 250 bis 800°C. |
| Korrosion | Die Auflösung von Werkstoffen infolge chemischer Reaktionen mit Boden, Luft und Wasser. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energie stehen im Freien, sind daher besonders ausgesetzt und bedürfen eines Schutzes. Korrosion (vom Lateinische corrodere, zernagen) verursacht jährlich Milliardenschäden an Anlagen und Werkstoffen. Sie wird bewirkt durch chemische oder elektronische Reaktionen mit Chemikalien, die natürlicherweise (z.B. Kohlensäure in Wasser) oder als Wasser- bzw. Luftverschmutzung vorhanden sind. Vor allem Metalle sind korrosionsanfällig, weil sie mit solchen Chemikalien elektrochemische Zellen bilden: Zwischen zwei leicht unterschiedlich angegriffenen Stellen im Werkstoff fließt ein zersetzender Gleichstrom, dessen Kreis sich z.B. durch den Boden schließt. Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energie stehen überwiegend im Freien und müssen vor Korrosion geschützt werden, wenn sie eine wirtschaftlich tragbare Nutzungsdauer erreichen sollen. • Wichtig für die Werkstoffwahl: Aluminium überzieht sich an Luft von selbst mit einer schützenden Oxidschicht, ist aber teuer. Eisen hingegen rostet immer weiter, weil Rost porös ist. Kunststoffe und Glas sind weitgehend korrosionsfest. • Eisen und andere Metalle schützt man durch Farbanstriche • Kathodischer Schutz, Anlegen eines Gegenstroms zum Gleichstrom der elektrochemischen Zelle, wird vor allem bei Rohrleitungen im Boden angewendet – in großem Umfang bei Rohrnetzen für Erdöl und Erdgas, wofür man in sonnenreichen Ölförderländern bereits Strom aus Solarzellen-Generatoren einsetzt (wirtschaftlich, weil ohne teure Anpasselektronik möglich). • Zusätze von Korrosionschutzmitteln zu Wärmeträgern in Kollektoren und Leitungen schützen diese von innen • Kraft-Wärme-Kopplung • Auslegung eines Dampfkraftwerks derart, dass zu Strom auch Heizwärme erzeugt wird, wodurch der Wirkungsgrad steigt. Bei Erdwärme-, Holz- und Solarkraftwerken denkbar, bei letzteren als Ergänzung anderer Werke. • Wie bei allen Wärmekraftmaschinen lässt sich auch in Dampfkraftwerken nur der geringere Teil der Wärmeenergie für den eigentlichen Zweck nutzen, nämlich 30 bis 40%. Der Rest ist Abwärme, die mit dem Kühlwasser oder der Kühlluft des Kraftwerk-Kondensators abgeführt wird. Dieser Wirkungsgrad lässt sich mit Kraft-Wärme-Kopplung bis zu 80% erhöhen. |
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