In dieser Facharbeit wird über die Möglichkeit eines Aufwindkraftwerkes in Nordrhein-Westfalen für dessen Energieversorgung diskutiert. Seit den 1950er Jahren steigt der Energieverbrauch der Menschen stetig. Im Gegensatz dazu verschwinden die Ressourcen der erschöpflichen Energiequellen – dieser gehören z. B. fossile Energieträger – woraus die Energie in Deutschland im Jahr 2018 zu 59,6% stammte. Das heißt, dass die Energiereserven von 59,6% unserer primären Energieträger – diese sind direkt zur Energiegewinnung geeignete Energieträger – wie z. B. Kohle, Erdgas oder Erdöl – diese sind auch als fossile Energieträger bekannt, graduell verschwinden, solange der Konsum dessen nicht minimiert wird. Bei gleichbleibendem Energiebedarf und gleichbleibender Nutzung, reiche die bekannten Welt-Energiereserven an Erdöl und Erdgas circa 50 und an Kohle circa 130 Jahre.
Es lässt sich konstatieren, dass der Anteil erneuerbarer Energien an der Nettostromerzeugung einen Zuwachs aufweisen muss, beziehungsweise dass eine neue Energiequelle für Deutschlands Energieversorgung nötig ist, um den Bedarf an Energie abzudecken. Dies kann durch Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach oder auch durch den Bau eines Aufwindkraftwerkes auf dem Land geschehen, wenn die Voraussetzungen erfüllt werden.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
2. DAS AUFWINDKRAFTWERK
2.1. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN DES AUFWINDKRAFTWERKES
2.1.1. DER KOLLEKTOR
2.1.2. DIE KAMINRÖHRE
2.1.3. DIE TURBINEN
2.2. ZWISCHENRESÜMEE
3. AUFWINDKRAFTWERKSSTANDORT NORDRHEIN-WESTFALEN
3.1. STANDORTSRECHERCHE
3.2. AUFWINDKRAFTWERK IN HEINSBERG
3.2.1. PROJEKTENTWURF
4. FAZIT
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die technische Machbarkeit und die ökonomische sowie topographische Eignung eines Aufwindkraftwerkes zur Energieversorgung im Bundesland Nordrhein-Westfalen.
- Grundlagen der Funktionsweise von Aufwindkraftwerken
- Physikalische Berechnung der Energiegewinnung
- Standortanalyse für Nordrhein-Westfalen
- Dimensionierung eines Projektes für den Kreis Heinsberg
- Kritische Evaluation der großtechnischen Realisierbarkeit
Auszug aus dem Buch
2.1.1. Der Kollektor
Das Aufwindkraftwerk weist eine triviale Funktionsweise auf. „Unter einem flachen kreisförmigen, am Umfang offenen Glasdach, das zusammen mit dem natürlichen Boden darunter einen Warmluftkollektor bildet, wird Luft durch die Sonnenstrahlung erwärmt.“ Diese, die unter dem Kollektordach graduell erwärmte Luft, bewegt sich in Richtung der Kaminröhre – diese Zirkulation lasse sich dadurch erklären, dass warme Luft eine geringere Dichte besitzt als kalte, und es angestrebt wird, dass diese Luftdruckdifferenz ausgeglichen wird. Hierbei ein Peripherie-Zentrum-Gradient der Temperatur erkennbar.
Der Kollektorwirkungsgrad ηkoll könne mit der Gleichung (1):
ηkoll = α - (β · ΔT) / G
berechnet werden. Dabei stelle α den effektiven Absorptionskoeffizienten des Kollektors; β eine Konstante, die den Verlustbeiwert (in W/m²K), der die Emissions- und Konvektionsverluste beinhaltet; ΔT die Temperaturdifferenz zwischen Kollektorein- und -austritt und G die solare Strahlungsleistung dar. Da die Berechnung von diesem komplexen Komponenten mit der schulischen Physik und Mathematik nicht nachvollziehbar ist, wird im Folgenden angenommen, dass der Kollektorwirkungsgrad ηkoll bei 0,6 liegt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Es wird ein kurzer historischer Abriss zur Entwicklung der Stromversorgung in Deutschland gegeben und die Notwendigkeit erneuerbarer Energien vor dem Hintergrund schwindender fossiler Ressourcen beleuchtet.
2. DAS AUFWINDKRAFTWERK: Dieses Kapitel erläutert die physikalischen Grundlagen und technischen Komponenten eines Aufwindkraftwerks sowie die mathematische Herleitung der theoretisch nutzbaren Leistung.
3. AUFWINDKRAFTWERKSSTANDORT NORDRHEIN-WESTFALEN: Hier erfolgt eine Analyse geeigneter Standorte in Nordrhein-Westfalen anhand klimatischer Daten, gefolgt von einer konkreten Projektplanung für den Kreis Heinsberg.
4. FAZIT: Die Arbeit resümiert, dass das Projekt aufgrund seiner gigantischen Dimensionen als nicht realisierbar einzustufen ist.
Schlüsselwörter
Aufwindkraftwerk, Nordrhein-Westfalen, erneuerbare Energien, Kollektorwirkungsgrad, Kaminröhre, Standortrecherche, Heinsberg, Energiewirtschaft, Solarenergie, Strömungsgeschwindigkeit, theoretische Leistung, Projektentwurf, Stromversorgung, Nachhaltigkeit, Thermodynamik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die theoretische Machbarkeit und die standortbezogenen Voraussetzungen für den Bau eines Aufwindkraftwerkes zur Stromerzeugung in Nordrhein-Westfalen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen umfassen die physikalischen Funktionsprinzipien eines Aufwindkraftwerks, die mathematische Berechnung der Energieausbeute sowie eine geographische Standortanalyse innerhalb von Nordrhein-Westfalen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu prüfen, ob die Errichtung eines solchen Kraftwerks eine praktikable Lösung für die Energieversorgung des Bundeslandes darstellen kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor nutzt eine deduktive Herangehensweise, bei der auf Basis physikalischer Gleichungen und technischer Parameter eine Modellberechnung für ein spezifisches Standortbeispiel durchgeführt wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte theoretische Erläuterung der Komponenten (Kollektor, Kamin, Turbine) und deren mathematische Modellierung sowie die anschließende Standortsuche und Dimensionierung für den Kreis Heinsberg.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit lässt sich am besten mit Begriffen wie Aufwindkraftwerk, Standortanalyse, Erneuerbare Energien, Thermodynamik und Energiebilanz beschreiben.
Warum wurde der Kreis Heinsberg als konkretes Projektbeispiel gewählt?
Heinsberg wurde aufgrund der günstigen topographischen Beschaffenheit, der Nähe zum Meeresspiegel sowie klimatischer Daten als potenziell geeigneter Standort im Vergleich zu anderen Regionen wie dem Kreis Düren identifiziert.
Zu welchem Ergebnis kommt der Autor in Bezug auf die Realisierbarkeit?
Der Autor kommt zu dem Schluss, dass das Projekt die Möglichkeiten des Landes Nordrhein-Westfalen bei weitem übersteigt und aufgrund der gigantischen, fast "extraterrestrischen" Ausmaße in der Realität nicht umsetzbar ist.
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2022, Möglichkeit eines Aufwindkraftwerkes in Nordrhein-Westfalen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1215067
