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Erneuerbare Energien sind die Zukunft

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Von José Santamarta

Erneuerbare Energien werden viele Umweltprobleme wie Klimawandel, radioaktive Abfälle, sauren Regen und Luftverschmutzung lösen. Dies erfordert jedoch politischen Willen und Geld.

Die Steinzeit endete nicht aus Mangel an Steinen, und das Zeitalter der fossilen Brennstoffe wird aufgrund der Erschöpfung von Öl, Erdgas und Kohle nicht enden.

Erneuerbare Energien werden viele Umweltprobleme wie Klimawandel, radioaktive Abfälle, sauren Regen und Luftverschmutzung lösen. Dies erfordert jedoch politischen Willen und Geld.


Im Jahr 2003 überstieg der weltweite Energieverbrauch 10.500 Millionen Tonnen Öläquivalent (Mtoe): 2.400 Mtoe Kohle, 3.600 Mtoe Öl, 2.300 Mtoe Erdgas, 610 Mtoe Kernkraft, 590 Mtoe Wasserkraft und fast 950 Mtoe Biomasse, hauptsächlich Brennholz und noch geringe Mengen an Geothermie, Sonne und Wind.

Die Erzeugung, Umwandlung und der Endverbrauch einer solchen Energiemenge ist die Hauptursache für Umweltzerstörung. Der Verbrauch ist sehr ungleich verteilt, da die OECD-Länder mit 15% der Weltbevölkerung 60% der Energie verbrauchen, wobei letzterer Faktor bei der Verteilung der Zuständigkeiten für die Umweltkrise berücksichtigt werden muss.

Der Primärenergieverbrauch in Spanien stieg von 88 Mio. t RÖE im Jahr 1990 auf 132,6 Mio. t RÖE im Jahr 2003 (ein Anstieg um 50,7%), dem Jahr, in dem die Energieabhängigkeit 78% erreichte, obwohl die nationale Produktion aus äußerst umstrittenen methodischen Gründen die Kernenergie umfasst. Wenn die Prognosen der vorherigen PP-Regierung erfüllt werden, werden die Kohlendioxidemissionen aus Energiequellen zwischen 1990 und 2010 im günstigsten Szenario um 58% zunehmen, was es mathematisch unmöglich macht, das Kyoto-Protokoll einzuhalten.


Die Erzeugung, Umwandlung und endgültige Nutzung dieser Energiemenge auch in Spanien ist die Hauptursache für Umweltzerstörung: 9 in Betrieb befindliche Kernkraftwerke und eines dauerhaft geschlossene, ein ernstes Problem ungelöster radioaktiver Abfälle, etwa tausend Reservoirs, die sie irreversibel haben überflutete 3.000 Quadratkilometer und Treibhausgasemissionen, die 77,73% der Gesamtemissionen ausmachen. Zusätzlich werden 2,4 Millionen Tonnen Schwefeldioxid und 1,3 Millionen Tonnen Stickoxide emittiert.

Bei der derzeitigen Förderrate werden die geschätzten Kohlenreserven 1.500 Jahre betragen, die von Erdgas 120 und die von Öl nicht weniger als 60 Jahre. Die Verbesserung der Extraktionstechnologien wird die Dauer der Reserven durch den Zugang zu den Tiefseegebieten verlängern. Es gibt kein Problem der Erschöpfung fossiler Brennstoffe am unmittelbaren Horizont, obwohl der derzeitige Verbrauch 100.000-mal schneller ist als seine Bildungsrate. Das eigentliche Problem sind Waschbecken wie die Atmosphäre, in denen sich Kohlendioxid und andere Treibhausgase ansammeln und anschließend erwärmt werden. Hohe Ölpreise verschärfen die Situation, obwohl daran zu erinnern ist, dass sie viel niedriger sind als 1980, dem Jahr, in dem sie zu aktuellen Preisen 80 Dollar pro Barrel erreichten, wobei der Dollar unter Berücksichtigung der Inflation von damals bis heute ging.

Die schwere Umweltkrise, die Erschöpfung der Ressourcen und die Ungleichgewichte zwischen Nord und Süd sind Faktoren, die eine neue Energiepolitik erforderlich machen. Kurzfristig geht es vorrangig um die Steigerung der Energieeffizienz, dies hat jedoch wirtschaftliche und thermodynamische Grenzen, so dass langfristig nur die Entwicklung erneuerbarer Energien die großen Herausforderungen der Zukunft lösen kann. Erneuerbare Energien sind die einzige nachhaltige Lösung, und Kernenergie, Spaltung oder Fusion würden die Situation nur verschlimmern und zu einer Sackgasse der Verbreitung von Kernkraftwerken und der Erzeugung radioaktiver Abfälle führen.

Was sind erneuerbare Energien?

Unter dem Namen erneuerbare, alternative oder weiche Energien sind eine Reihe von Energiequellen enthalten, die manchmal nicht neu sind, wie Brennholz- oder Wasserkraftwerke, noch im engeren Sinne erneuerbar (geothermisch) und die nicht immer in einer Weise genutzt werden weich oder dezentralisiert, und ihre Umweltauswirkungen können erheblich sein, z. B. Staudämme für Wasserkraftzwecke oder Biokraftstoffe für Monokulturen. Sie liefern derzeit 20% des Weltverbrauchs (Statistiken spiegeln normalerweise nicht ihr tatsächliches Gewicht wider), ihr Potenzial ist enorm, obwohl Schwierigkeiten aller Art ihre Entwicklung in der Vergangenheit verzögert haben.


Mit Ausnahme der Geothermie stammen alle erneuerbaren Energien direkt oder indirekt aus der Sonnenenergie. Direkt bei Licht und Wärme, die durch Sonneneinstrahlung erzeugt werden, und indirekt bei Wind-, Hydraulik-, Gezeiten-, Wellen- und Biomasseenergie, unter anderem. Erneuerbare Energien haben im Laufe der Geschichte und bis weit ins 19. Jahrhundert fast den gesamten Energiebedarf des Menschen gedeckt. Erst in den letzten hundert Jahren wurden sie zunächst durch den Einsatz von Kohle und nach 1950 durch Öl und in geringerem Maße durch Erdgas übertroffen. Die Kernenergie mit 441 Kernkraftwerken im Jahr 2003 und einer installierten Leistung von 360 GW deckt einen vernachlässigbaren Teil des Weltverbrauchs ab, und trotz einiger optimistischer Prognosen wird ihre Rolle immer eine marginale Rolle spielen.

Noch heute ist für mehr als zwei Milliarden Menschen in den Ländern des Südens Brennholz die Hauptenergiequelle, die von einer echten Energiekrise betroffen ist, die durch Entwaldung und schnelles Bevölkerungswachstum verursacht wird. Biomasse und hauptsächlich Brennholz liefern 14% des Weltverbrauchs, ein Wert, der in südlichen Ländern weltweit auf 35% steigt, in Tansania jedoch auf 90% und in Indien auf über 50%. Im reichsten Land, den Vereinigten Staaten, macht es 4% des weltweiten Verbrauchs aus, ein Prozentsatz, der höher ist als der der Kernenergie, in der Europäischen Union 3,7% und in Spanien 3%.

1999 wurde der Plan zur Förderung erneuerbarer Energien in Spanien genehmigt, in dem die Ziele für 2010 festgelegt wurden. Angesichts der aktuellen Entwicklung wird der Plan nicht erreicht, obwohl die IDAE die Ziele nach oben überarbeitet hat und versucht, die Bedingungen zu schaffen, die dies ermöglichen Sie, um verlorene Zeit auszugleichen. Die erneuerbaren Energien machten 2003 6% des Primärenergieverbrauchs aus, ein Wert, der weit von den 12% entfernt ist, die 2010 erreicht werden sollen. Der Plan und die Richtlinie 2001/77 / EG von 1999 sehen vor, dass 2010 29,4% des gesamten Stroms mit erneuerbaren Energien erzeugt werden .

Die Sonne scheint für alle

Die Sonnenenergie, die die Erde in einem Jahr absorbiert, entspricht dem 20-fachen der in allen fossilen Brennstoffreserven der Welt gespeicherten Energie und ist zehntausendmal höher als der derzeitige Verbrauch. Die Sonne ist die einzige Quelle für organische Materie und Lebensenergie auf der Erde, und obwohl sie manchmal unbemerkt bleibt, nutzen wir heute massiv Sonnenenergie in Form von Nahrungsmitteln, Brennholz oder Wasserkraft. Dieselben fossilen Brennstoffe, deren Verbrennung die Ursache für die Verschlechterung der Umwelt ist, sind nichts anderes als über Millionen von Jahren gespeicherte Sonnenenergie. Die Photosynthese ist heute die wichtigste Nutzung der Sonnenenergie und die einzige Quelle für organische Stoffe, dh Lebensmittel und Biomasse.

Obwohl alle Energiequellen außer Geothermie und Atomkraft von der Sonne stammen, hat der Begriff Solar im gegenwärtigen Sinne eine Bedeutung, die auf die direkte Nutzung der Sonnenenergie in Form von Wärme oder Licht beschränkt ist. Die Sonne geht jeden Tag für alle auf und wird uns weiterhin erstaunliche Mengen an Wärme und Energie senden, ohne zu wissen, welchen Nutzen wir daraus ziehen können. Seine größte Tugend ist auch sein größter Mangel, da es sich um eine diffuse und schlecht konzentrierte Energieform handelt und daher die Schwierigkeiten bei der direkten Nutzung der Sonnenstrahlung in einer Gesellschaft, in der sich der Energieverbrauch auf einige wenige Industriefabriken konzentriert große Metropolen.


Die Verteilung der Sonnenstrahlung registriert große geografische Unterschiede, die von zwei kWh pro m2 pro Tag in Nordeuropa bis zu 8 kWh pro m2 in der Sahara reichen. Ebenso wichtig sind die täglichen und saisonalen Schwankungen der Sonnenstrahlung und ihrer beiden Komponenten direkte und diffuse Strahlung. Direkte Strahlung wird von der Sonne bei klarem Himmel empfangen, und diffuse Strahlung entsteht durch Reflexion in der Atmosphäre und in den Wolken. Einige Teams verwenden beide und andere nur die direkte, wie im Fall von Turmpflanzen.

Die Nutzung der Sonnenenergie kann unter anderem indirekt durch Wind (Wind) und Wasserverdampfung (Hydraulik) oder direkt durch aktive oder passive Wärmeerfassung und durch Photoneneinfang erfolgen. Ein Beispiel für Letzteres ist die von den Pflanzen durchgeführte photochemische Erfassung und der photoelektrische Effekt, der Ursprung der aktuellen Photovoltaikzellen.

Die einzigen negativen Auswirkungen könnten im hypothetischen Fall großer Solaranlagen im Weltraum und in geringerem Maße in zentralen Turmanlagen aufgrund der Verwendung potenziell umweltschädlicher Substanzen zur Akkumulation und Übertragung von Wärme auftreten. Ein weiterer möglicher Effekt ist die Nutzung des Territoriums aufgrund der erforderlichen großen Flächen, obwohl ein Land wie Spanien mit nur 1.000 km2, 0,2% seines Territoriums, seinen gesamten Strombedarf decken könnte.

Wasserstoff

Die Wasserstoffproduktion ist immer noch ein technologisch unausgereifter und kostspieliger Prozess, daher sind enorme Investitionen in die Forschung erforderlich. Wenn Wasserstoff innerhalb von 10 oder 20 Jahren kommerziell hergestellt wird und auf Faktoren wie Wasser, Sonnen- und Windenergie basiert, werden die Energie- und Umweltprobleme gelöst, da Wasserstoff im Gegensatz zu anderen Kraftstoffen nicht umweltschädlich ist. Wasserstoff wird durch Elektrolyse erzeugt, ein Prozess, der große Mengen an Elektrizität erfordert, die dank Photovoltaikzellen und Windkraftanlagen gewonnen werden können, wodurch Sonnen- und Windenergie gespeichert werden.

In jedem Fall werden wir in den kommenden Jahrzehnten in eine Wirtschaft eintreten, die auf Wasserstoff als sekundärem Brennstoff oder Energievektor basiert. seine Verbrennung verschmutzt kaum. Die Primärenergie für die Gewinnung wird Sonne und Wind sein, und die Umwandlung wird in Brennstoffzellen erfolgen, was eine große Revolution bedeuten wird. Bis 2020 sollen die meisten Fahrzeuge mit Brennstoffzellen betrieben werden.

Vom antiken Griechenland bis heute

Die passive Nutzung der Sonnenenergie begann in sehr ferner Vergangenheit. Im antiken Griechenland wies Sokrates darauf hin, dass das ideale Haus im Sommer kühl und im Winter warm sein sollte, und erklärte, dass "in nach Süden ausgerichteten Häusern die Sonne im Winter durch die Veranda dringt, während im Sommer der beschriebene Sonnenbogen über unseren Köpfen und darüber steigt das Dach, also gibt es Schatten. " In der Römerzeit wurde die Garantie der Rechte an der Sonne in das römische Recht aufgenommen, und so stellte der Justinianische Kodex, der frühere Codes sammelte, fest, dass "wenn ein Objekt so platziert wird, dass die Sonne vor einem Heliocaminus verborgen ist, muss es sein." bestätigte, dass ein solches Objekt Schatten an einem Ort erzeugt, an dem Sonnenlicht eine absolute Notwendigkeit ist. Dies verstößt somit gegen das Recht des Heliocaminus auf Sonne. "


Der Legende nach benutzte Archimedes 212 Jahre vor Christus Brandspiegel, um die römischen Schiffe zu zerstören, die Syrakus belagerten. Roger Bacon schlug im 13. Jahrhundert Papst Clemens IV. Die Verwendung von Sonnenspiegeln in den Kreuzzügen vor, da "dieser Spiegel alles, worauf er sich konzentrierte, heftig verbrennen würde. Wir müssen denken, dass der Antichrist diese Spiegel verwenden wird, um Städte in Brand zu setzen , Felder und Waffen ". 1839 entdeckte der französische Wissenschaftler Edmund Becquerel den Photovoltaikeffekt und 1954 entwickelte das Bell Telephone die ersten Photovoltaikzellen, die später von der NASA unter anderem auf die Weltraumsatelliten Vanguard und Skylab angewendet wurden.

Die sogenannte bioklimatische Architektur, Erbe des Wissens über populäre Architektur, ist die Anpassung des Gebäudes an das lokale Klima, wodurch die Kosten für Heizen und Kühlen im Vergleich zum heutigen Gebäude erheblich gesenkt werden. Es ist möglich, mit minimalem Verbrauch komfortable Gebäude und mit sehr geringen Temperaturschwankungen während des ganzen Jahres zu erreichen, obwohl die klimatischen Schwankungen im Freien sehr stark sind. Das Design, die Ausrichtung, die Dicke der Wände, die Größe der Fenster, die verwendeten Baumaterialien und die Art der Verglasung sind einige der Elemente der passiven Solararchitektur, Erbe der besten architektonischen Tradition. Investitionen, die selten mehr als fünf Prozent der Gebäudekosten ausmachen, ermöglichen Energieeinsparungen von bis zu 80% des Verbrauchs und amortisieren schnell die anfänglichen zusätzlichen Kosten.

Die Nutzung von Sonnenenergie in Gebäuden setzt das Verschwinden einer einzigen Bautypologie voraus, die heute von den kalten Breiten Nordeuropas bis nach Ecuador verwendet wird. Wenn das Haus nicht an das Klima, die Heizung oder die Kühlung angepasst ist, ist dies immer ein ernstes Problem, das viel Energie und Geld kostet.

Der Sonnenkollektor

Der flache Sonnenkollektor, mit dem seit Beginn des Jahrhunderts Wasser auf Temperaturen von 80 Grad Celsius erwärmt wird, ist die häufigste Anwendung der Sonnenenergie. Länder wie Deutschland, Österreich, Japan, Israel, Zypern oder Griechenland haben mehrere Millionen Einheiten installiert.

Die Grundelemente eines flachen Sonnenkollektors sind die transparente Glasabdeckung und eine absorbierende Platte, durch die Wasser oder andere Wärmeübertragungsflüssigkeiten zirkulieren. Weitere Komponenten des Systems sind die Isolierung, die Schutzbox und ein Speicherbehälter. Jeder Quadratmeter Sammler kann jährlich eine Energiemenge produzieren, die etwa achtzig Kilogramm Öl entspricht.

Die am weitesten verbreiteten Anwendungen sind die Erzeugung von Warmwasser für Haushalte, Schwimmbäder, Krankenhäuser, Hotels und industrielle Prozesse sowie Heizungen, bei denen bei niedrigen Temperaturen Wärme benötigt wird und die mehr als ein Zehntel des Verbrauchs ausmachen können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien zum Erhitzen von Wasser sind die anfänglichen Investitionen hoch und erfordern eine Amortisationszeit zwischen 5 und 7 Jahren, obwohl der Kraftstoff, da er leicht abzuleiten ist, kostenlos und die Wartungskosten niedrig sind.


Anspruchsvoller als Flachkollektoren sind Vakuumkollektoren und Konzentrationskollektoren, die teurer sind, aber höhere Temperaturen erreichen können, wodurch große Segmente des industriellen Bedarfs abgedeckt und sogar Strom erzeugt werden können. Die Solarkollektoren mit linearer Konzentration sind Parabolrinnenspiegel, die eine Leitung in der Brennlinie aufweisen, durch die die Wärmeübertragungsflüssigkeit zirkuliert und 400 Grad Celsius erreichen kann. Bei solchen Temperaturen können Strom und Wärme für industrielle Prozesse erzeugt werden. In den USA sind mehr als einhunderttausend Quadratmeter Linearkonzentratoren in Betrieb, und das Unternehmen "Luz Internacional" installierte in Kalifornien sechs Anlagen zur Stromerzeugung mit einer Leistung von 354 MW (1 MW = 1.000 kW) und zufriedenstellend ergibt. Die Kosten für die kWh betragen 15 Cent, immer noch höher als die konventionellen, aber in vielen Bereichen interessant, die weit vom Vertriebsnetz entfernt sind und eine gute Sonneneinstrahlung aufweisen. Die Aussichten sind trotz einiger Misserfolge vielversprechend, wie die Insolvenz von Luz im Jahr 1991 und der anschließende Verkauf belegen. Heute laufen unter anderem in Spanien und Indien mehrere Projekte. Der Plan der Regierung sieht die Produktion von 180 ktoe im Jahr 2010 aus thermoelektrischen Solarkraftwerken mit einer installierten Leistung von nur 200 Megawatt und einer Produktion von 458,9 GWh / Jahr vor.

Die Punktkollektoren sind Parabolspiegel, in deren Fokus ein Empfänger angeordnet ist, in dem die Übertragungsflüssigkeit erwärmt, anschließend an eine zentrale Turbine gesendet oder ein Motor direkt installiert wird. Die sogenannten zentralen Turmsolaranlagen bestehen aus zahlreichen großflächigen Spiegeln (Heliostaten), die dank konstanter Ausrichtung die Sonnenstrahlung auf einen Dampfempfänger konzentrieren, der sich oben auf einem Turm befindet. Die Entwicklung kostengünstiger Heliostaten unter Verwendung neuer Materialien wie Polyester-, Glasfaser- oder gespannte Graphitfasermembranen und zuverlässigerer und effizienterer Empfänger eröffnet neue Möglichkeiten für die Nutzung von Sonnenenergie zur Stromgewinnung.

In Spanien bleibt noch viel in der Solarenergie zu tun. Während wir im Jahr 2002 in Deutschland nur 522.561 Quadratmeter Solarkollektoren mit viel weniger Sonne und weniger Oberfläche hatten, hatten sie bereits im Jahr 2000 3.365.000 Quadratmeter! In Griechenland hatten sie 2.460.000 Quadratmeter und in Österreich 2.170.000 Quadratmeter. Ziel ist es, 2010 336 ktoe zu erreichen und insgesamt 4.500.000 zusätzliche Quadratmeter zu installieren. Die neuen kommunalen Vorschriften, die die Installation von Solarkollektoren in allen neu gebauten Häusern oder größere Renovierungsarbeiten erfordern, werden es ermöglichen, einen Markt mit einer großen Zukunft wieder in Gang zu bringen. Die potenziell gedeckte Nachfrage mit flachen Solarkollektoren beträgt 6,1 Mio. t RÖE.

Solarzellen

Die Stromerzeugung aus Photovoltaikzellen ist immer noch sechsmal teurer als die in Kohlekraftwerken, aber noch vor zwei Jahrzehnten war sie zwanzigmal so hoch. 1960 betrugen die Kosten für die Installation eines einzigen Watt Photovoltaikzellen ohne Batterien, Transformatoren und andere Zusatzgeräte 2.000 USD. 1975 waren es nur 30 US-Dollar und 2004 sind es je nach Menge und Art der Installation 2,62 bis 4,25 US-Dollar. Wenn die kWh 1975 mehr als 7 Euro kostete, liegt der aktuelle Preis zwischen 0,3 und 0,6 Euro, was den Einsatz von Photovoltaikzellen ermöglicht, um Strom an Orten zu erzeugen, die weit von den Verteilungsnetzen entfernt sind, und um mit den vorhandenen Alternativen wie elektrischen Generatoren zu konkurrieren aus Öl.

In den USA kostet die Produktion einer kWh heute 4 bis 8 Cent in einem Kohlekraftwerk, 4 bis 6 Cent in Windparks, 5 bis 10 Cent in einem Ölkraftwerk, 12 bis 15 Cent in einem Kernkraftwerk und 25 bis 40 Cent mit Photovoltaikzellen. In den kommenden Jahren sollen die Kosten für kWh vor 2010 auf 12 Euro und bis 2030 auf 4 Cent gesenkt werden. In den bisherigen Kosten sind natürlich nicht die Folgen der Umweltverschlechterung durch die unterschiedlichen Produktionsweisen enthalten Strom. Strom.


Der 1839 von Becquerel entdeckte photovoltaische Effekt besteht in der Erzeugung einer elektromotorischen Kraft in einem Halbleiterbauelement aufgrund der Absorption von Lichtstrahlung. Photovoltaikzellen wandeln Lichtenergie von der Sonne in elektrische Energie um, mit nur einem Nachteil: den immer noch sehr hohen wirtschaftlichen Kosten für die zentralisierte Produktion. Photovoltaikzellen sind jedoch bereits an allen Orten außerhalb des Stromnetzes und mit geringer Nachfrage wettbewerbsfähig, z. B. in Dörfern und Häusern ohne Elektrifizierung, Fernsehwiederholern, Leuchtfeuern, Landwirtschaft, Leuchttürmen, Taschenrechnern und anderen Konsumgütern. Während des gesamten Jahrzehnts wuchs der Photovoltaikmarkt jährlich um über 40%, und weltweit sind bereits mehr als 2.500 Megawatt installiert. Es wird geschätzt, dass weitere 85.000 MWp installiert werden müssen, die rund 50.000 Millionen Euro investieren, um die Photovoltaik auf dem Markt wettbewerbsfähig zu machen, was einen Preis von 1 Euro pro Watt bedeutet. Um einen Preisnachlass von 20% zu erzielen, muss die Produktion je nach Erfahrung oder Lernkurve verdoppelt werden.

Gegenwärtig bestehen die meisten Photovoltaikzellen aus hochreinem monokristallinem Silizium, einem Material aus Sand, das in der Natur sehr häufig vorkommt. Die Siliziumreinigung ist aufgrund der Abhängigkeit vom Markt für elektronische Komponenten ein sehr teures Verfahren, für das eine höhere Reinheit (Silizium in elektronischer Qualität) erforderlich ist als für Photovoltaikzellen. Die Gewinnung von Silizium in Solarqualität direkt aus metallurgischem Silizium mit einer Reinheit von 98% würde die Kosten erheblich senken, ebenso wie die Herstellung von Zellen aus amorphem Silizium oder anderen Prozessen, die sich heute in einem fortgeschrittenen Forschungsstand befinden und deren Ergebnisse für die nächstes Jahrzehnt. Der multinationale BP produziert in seinem Werk in Madrid, dem sogenannten Saturno, Hochleistungszellen. Institutionelle Unterstützung, die neue Märkte erschließt, kann die Zeit verkürzen, die für die volle Wettbewerbsfähigkeit von Photovoltaikzellen erforderlich ist.

Die belegte Fläche ist problemlos. Im Mittelmeerraum könnten pro Quadratkilometer mit Photovoltaikzellen bedeckter Fläche 90 Millionen kWh pro Jahr produziert werden, und vor dem Jahr 2010 werden mit den erwarteten Erträgen 150 Millionen kWh pro km2 erreicht. In Bezug auf die Speicherung kann die Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse und seine anschließende Verwendung zur Erzeugung von Elektrizität oder anderen Verwendungen eine optimale Lösung sein.

Ziel der Regierung war es, 2010 143,7 MWp (Spitzen-Megawatt) zu installieren, davon 135 MWp neu, davon 61 MWp vor 2006 (15% in isolierten Anlagen und 85% in an das Netzwerk angeschlossenen Anlagen). Zwischen 1998 und 2001 wurden nur 6,9 MWp installiert. In Deutschland hatten sie 87,5 MWp (siebenmal mehr als in Spanien), dank des 100.000-Solardach-Programms, das zwischen 1999 und 2004 300 MWp installieren soll. Selbst die Niederlande mit wenig Sonne und Oberfläche hatten mehr installierten Strom (12, 2 MWp). Der Preis für die Photovoltaik-kWh mit den Prämien beträgt 0,397 Euro (maximal) und 0,217 Euro (minimal), verglichen mit 0,72 und 0,35 in Österreich, 0,48 in Deutschland und 0,39 und 0,23 in Portugal. In Spanien wurden im Jahr 2002 50,85 MWp Photovoltaikzellen hergestellt (36% der europäischen Produktion), fast 90% für den Export. Die beiden größten Hersteller sind Isofoton und BP Solar, obwohl 182 Unternehmen in der Branche tätig sind und mehr als 4.000 Mitarbeiter beschäftigen. Die Preise für Photovoltaikmodule sind erheblich gesunken, von 7,76 Euro / Wp im Jahr 1990 auf 3,3 Euro / Wp im Jahr 2000. In Spanien ist das Potenzial mit einer täglichen Sonneneinstrahlung auf fast dem gesamten Gebiet von 4 kWh pro Quadratmeter immens. Auf den Dächern spanischer Häuser konnten jährlich nur 180 TWh produziert werden. In der Welt, laut dem Bericht? Solar Generation? von der European Photovoltaic Industry Association und Greenpeace sollte es 2020 276 TWh erreichen, mit jährlichen Investitionen von 75.000 Millionen Euro.

Flüsse der Energie

Wasserkraft wird erzeugt, indem ein Wasserstrom durch eine Turbine geleitet wird. Der von einem Wasserfall erzeugte Strom hängt von der Menge und Geschwindigkeit des Wassers ab, das durch die Turbine fließt und dessen Wirkungsgrad 90% erreichen kann. Die elektrische Nutzung von Wasser erzeugt keinen physischen Verbrauch, kann jedoch im Widerspruch zu anderen landwirtschaftlichen oder städtischen Versorgungsnutzungen stehen, und vor allem große Anlagen haben große Auswirkungen auf die Umwelt. Wasserkraftwerke selbst sind nicht umweltschädlich. Sein Bau führt jedoch zu zahlreichen Veränderungen des Territoriums sowie der Fauna und Flora: Er behindert die Migration von Fischen, die Flussschifffahrt und den Transport nahrhafter Elemente stromabwärts, bewirkt eine Abnahme des Flussflusses und verändert das Niveau des Flusses Grundwasserspiegel, die Zusammensetzung des aufgestauten Wassers und das Mikroklima, und verursacht das Untertauchen von Ackerland und die erzwungene Vertreibung der Bewohner der überfluteten Gebiete. In den meisten Fällen ist dies der billigste Weg zur Stromerzeugung, obwohl die Umweltkosten nicht ernsthaft berücksichtigt wurden.

Das ungenutzte elektrische Potential ist enorm. Nur 17% des Potenzials werden weltweit genutzt, wobei die Unterschiede zwischen den Ländern sehr groß sind. Europa nutzt bereits 60% seines technisch nutzbaren Potenzials. Länder der Dritten Welt nutzen nur 8% ihres hydraulischen Potenzials. In Spanien könnte das zusätzliche technisch entwickelbare Potenzial die derzeitige Produktion verdoppeln und 65 TWh pro Jahr erreichen, obwohl die ökologischen und sozialen Kosten unverhältnismäßig wären. Mini-Wasserkraftwerke verursachen weniger Schäden als große Projekte und können große Gebiete, in denen dies fehlt, mit Strom versorgen.

Der Entwicklungsplan sieht ein Ziel von 720 neuen MW bis zu 2.230 MW vor. Zwischen 1998 und 2001 wurden 95,4 MW in Betrieb genommen, sodass das Ziel zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht erreicht werden kann, hauptsächlich aufgrund von Verwaltungshindernissen und Umweltauswirkungen. Im Jahr 2001 betrug die Leistung von Wasserkraftwerken mit weniger als 10 MW 1.607,3 MW und die Produktion erreichte 4.825 GWh. In großen Wasserkraftwerken betrug die Leistung 16.399,3 MW und die Produktion 39.014 GWh. Es muss daran erinnert werden, dass 2001 außergewöhnlich war, da es viel mehr als gewöhnlich regnete.

Windkraft

Windenergie ist eine Variante der Sonnenenergie, da sie sich aus der unterschiedlichen Erwärmung der Atmosphäre und der Unebenheit der Erdoberfläche ergibt. Nur ein kleiner Teil der von der Erde empfangenen Sonnenenergie wird vom Wind in kinetische Energie umgewandelt, und dies erreicht enorme Zahlen, die um ein Vielfaches höher sind als der derzeitige Strombedarf. Windenergie könnte fünfmal mehr Strom liefern als weltweit verbraucht wird, ohne die Gebiete mit dem höchsten Umweltwert zu beeinträchtigen.

Die Leistung, die mit einem Windgenerator erzielt werden kann, ist proportional zum Würfel der Windgeschwindigkeit. Durch Verdoppelung der Windgeschwindigkeit wird die Leistung mit acht multipliziert, und daher ist die durchschnittliche Windgeschwindigkeit ein entscheidender Faktor bei der Analyse der möglichen Lebensfähigkeit eines Windsystems. Windenergie ist zeitlich und örtlich eine sehr variable Ressource und kann sich auf sehr kurzen Strecken stark verändern. Im Allgemeinen sind Küstengebiete und Berggipfel am günstigsten und am besten geeignet, um den Wind für Energiezwecke zu nutzen.

Die Umwandlung von Windenergie in Elektrizität erfolgt mittels Windkraftanlagen mit Größen von wenigen Watt bis 5.000 Kilowatt (5 MW). Windkraftanlagen haben sich seit der Ölkrise 1973 intensiv entwickelt. Seitdem wurden mehr als 150.000 Maschinen gebaut. Die installierte Leistung betrug 2003 40.000 MW und konzentrierte sich auf Deutschland, Spanien, die USA und Dänemark.

Bereits im Jahr 2004 ist die Stromerzeugung an Orten wettbewerbsfähig, an denen die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 4 Meter pro Sekunde überschreitet. Es wird erwartet, dass innerhalb weniger Jahre auch große Maschinen, die auf See installiert werden, rentabel werden. Windenergie verschmutzt nicht und ihre Umweltbelastung ist im Vergleich zu anderen Energiequellen sehr gering. Daher ist es notwendig, die Umsetzung an allen günstigen Standorten zu beschleunigen und gleichzeitig zu versuchen, die möglichen negativen Auswirkungen, insbesondere auf Vögel und die Landschaft, an einigen Standorten zu verringern.

Kohle und später Elektrizität ruinierten die Nutzung des Windes bis zur Energiekrise von 1973, dem Jahr, in dem die Ölpreise stiegen und die Wiedergeburt einer Quelle begann, deren Beitrag in den kommenden Jahrzehnten 20 Prozent des weltweiten Strombedarfs ohne decken könnte Änderungen in der Verwaltung des Vertriebsnetzes.

Im Jahr 2004 wird die Windkraft in Spanien 7.000 MW überschreiten. Der Preis für kWh in Spanien betrug im Festpreissystem 0,0628 Euro oder im Pool mit den meisten Anreizen 0,066 Euro (0,037 im sogenannten Poolpreis und 0,0289 im Ausgleichspool), verglichen mit 0,09 in Deutschland, und ist einer der niedrigsten im Europäische Union, aber das Preisstützungssystem hat sich in Deutschland und Spanien bewährt. Von 1996 bis 2002 ist der Preis des Windtarifs für Erzeuger, die unter das königliche Dekret 2366/94 fallen, um 36,94% gefallen. Die Kosten für Windkraft sind bereits mit denen für konventionelle Energien konkurrenzfähig: rund 900 Euro pro installierter KW.

2010 werden wir in Spanien 20.000 MW erreichen, und 2040 können wir problemlos 100.000 MW erreichen, indem wir einen Großteil des von uns verbrauchten Stroms und auch Wasserstoff produzieren. Dazu müssen jedoch bestimmte Schwierigkeiten überwunden werden, um Windkraft in das Stromnetz zu integrieren und den irrationalen Widerstand gegen neue Windparks überwinden. Jede kWh Windkraft würde unter anderem ein Kilogramm CO2 einsparen. Windkraft ist der billigste Weg, um Schadstoffemissionen zu reduzieren und auf Nachhaltigkeit umzusteigen.

Geothermische Energie

Der Wärmegradient, der sich aus den hohen Temperaturen im Erdmittelpunkt (über tausend Grad Celsius) ergibt, erzeugt einen Wärmestrom zur Oberfläche, einen Strom, der die Quelle für Geothermie ist. Der Durchschnittswert des Wärmegradienten beträgt 25 Grad Celsius pro Kilometer und ist in einigen seismischen oder vulkanischen Gebieten höher. Los flujos y gradientes térmicos anómalos alcanzan valores máximos en zonas que representan en torno a la décima parte de las tierras emergidas: costa del Pacífico en América, desde Alaska hasta Chile, occidente del Pacífico, desde Nueva Zelanda a Japón, el este de África y alrededor del Mediterráneo. El potencial geotérmico almacenado en los diez kilómetros exteriores de la corteza terrestre supera en 2.000 veces a las reservas mundiales de carbón.

La explotación comercial de la geotermia, al margen de los tradicionales usos termales, comenzó a finales del siglo XIX en Lardarello (Italia), con la producción de electricidad. Hoy son ya 22 los países que generan electricidad a partir de la geotermia, con una capacidad instalada de unos 8.000 MW, equivalente a ocho centrales nucleares de tamaño grande. Estados Unidos, Filipinas, México, Italia y Japón, en este orden, son los países con mayor producción geotérmica.


Actualmente, una profundidad de perforación de 3.000 metros constituye el máximo económicamente viable; otra de las limitaciones de la geotermia es que las aplicaciones de ésta, electricidad o calor para calefacciones e invernaderos, deben encontrarse en las proximidades del yacimiento en explotación. La geotermia puede llegar a causar algún deterioro al ambiente, aunque la reinyección del agua empleada en la generación de electricidad minimiza los posibles riesgos.

Los países con mayores recursos, en orden de importancia, son China, Estados Unidos, Canadá, Indonesia, Perú y México. El potencial geotérmico español es de 600 ktep anuales, según una estimación muy conservadora del Instituto Geominero de España. Para el año 2010 se pretende llegar a las 150 Ktep. Los usos serían calefacción, agua caliente sanitaria e invernaderos, no contemplándose la producción de electricidad.

Biomasa

La utilización de la biomasa es tan antigua como el descubrimiento y el empleo del fuego para calentarse y preparar alimentos, utilizando la leña. Aún hoy, la biomasa es la principal fuente de energía para usos domésticos empleada por más de 2.000 millones de personas en el Tercer Mundo. Los empleos actuales son la combustión directa de la leña y los residuos agrícolas y la producción de alcohol como combustible para los automóviles en Brasil. Los recursos potenciales son ingentes, superando los 120.000 millones de toneladas anuales, recursos que en sus dos terceras partes corresponden a la producción de los bosques.

¿Es la biomasa una energía alternativa? A lo largo y ancho del planeta el consumo de leña está ocasionando una deforestación galopante. En el caso del Brasil se ha criticado el empleo de gran cantidad de tierras fértiles para producir alcohol que sustituya a la gasolina en los automóviles, cuando la mitad de la población de aquel país está subalimentada. Por otra parte, la combustión de la biomasa es contaminante. En el caso de la incineración de basuras, la combustión emite contaminantes, algunos de ellos cancerígenos y disruptores hormonales, como las dioxinas. También es muy discutible el uso de tierras fértiles para producir energía en vez de alimentos, tal y como se está haciendo en Brasil, o el empleo de leña sin proceder a reforestar las superficies taladas.

En España actualmente el potencial energético de los residuos asciende a 26 Mtep, para una cantidad que en toneladas físicas supera los 180 millones: 15 millones de toneladas de Residuos Sólidos Urbanos con un potencial de 1,8 Mtep, 12 millones de toneladas de lodos de depuradoras, 14 millones de t de residuos industriales (2,5 Mtep), 17 Mt de residuos forestales (8,1 Mtep), 35 Mt de residuos agrícolas (12,1 Mtep), 30 Mt de mataderos y 65 Mt de residuos ganaderos (1,3 Mtep). El reciclaje y la reutilización de los residuos permitirán mejorar el medio ambiente, ahorrando importantes cantidades de energía y de materias primas, a la vez que se trata de suprimir la generación de residuos tóxicos y de reducir los envases. La incineración no es deseable, y probablemente tampoco la producción de biocombustibles, dadas sus repercusiones sobre la diversidad biológica, los suelos y el ciclo hidrológico. A más largo plazo, el hidrógeno es una solución más sostenible que el etanol y el metanol.

El Plan de Fomento de las Energías Renovables en España prevé que la biomasa llegue a 10.295 ktep. Hoy apenas llegamos a 3.600 ktep (incluyendo los biocarburantes y el biogás), con un incremento ínfimo respecto a años anteriores. Y las perspectivas no son mucho mejores. Con las políticas actuales, en el año 2010 difícilmente se superará el 50% de los objetivos del Plan (poco más de 5 Mtep), y tampoco se debería hacer mucho más. Los restos de madera, como sostiene ANFTA (Asociación Nacional de Fabricantes de Tableros), son demasiado valiosos para ser quemados, pues constituyen la materia prima base de la industria del tablero aglomerado y sólo debe quemarse como aprovechamiento último, y España es muy deficitaria en restos de madera (se importan más de 350.000 m3), y en madera en general (se importa más del 50%). Además el CO2 se acumula en los tableros (cada metro cúbico de tablero aglomerado fija 648 kg de CO2), mientras que la quema lo libera, se genera más empleo en las zonas rurales, más valor añadido y se producen muebles de madera al alcance de todos. El reciclaje debe tener prioridad frente al uso energético y los únicos residuos de madera que se deberían incinerar son las ramas finas de pino, los restos de matorral, las cortezas y el polvo de lijado.

Los costes de extracción y transporte de las operaciones de limpieza del monte para las plantas de biomasa son de 0,16 euros por kg, a los que hay que añadir los de almacén, cribado y astillado, secado, densificación y el coste del combustible auxiliar. Hoy las centrales termoeléctricas de biomasa no son viables económicamente, y además esos residuos también son necesarios para el suelo (aporte de nutrientes, erosión).

Referencias

Internet
www.idae.es
www.appa.es
www.ciemat.es
www.energias-renovables.com
www.ehn.es
www.eufores.es
www.gamesa.es
www.isofoton.es
www.bpsolar.com
www.erec-renewables.org/default.htm

Revistas
APPAINFO
Lasenergías.com
Eficiencia Energética y Energías Renovables, boletín del IDAE. Números 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Energías Renovables
C.V. Revista internacional de energía y medio ambiente
Energética XXI
Era Solar
Tecnoambiente
Infopower
Tecnoenergía
Energía. Ingeniería Energética y Medioambiental
World Watch

Libros y estudios
*IDAE (1999). Plan de Fomento de las Energías Renovables en España. Madrid.
*Ministerio de Economía (2002). Planificación de las redes de transporte eléctrico y gasista 2002-2011. Madrid.
*ANFTA (Asociación Nacional de Fabricantes de Tableros) (2002). Restos de madera: demasiado valiosos para ser quemados. Madrid.
*Johansson, T. B. et el (1993): Renewable Energy, Island Press, Washington; D. Deudney y C. Flavin: "Renewable energy: The power to Choose", New York, Norton, 1983.
*Goldemberg et al.: Energy for a sustainable world, John Wiley and sons, New Delhi, 1988.
*Ogden, J.M. et Williams R. H.: Solar Hydrogen. Moving Beyond Fossil Fuels, World Resources Institute, Washington, 1989.
*Maycock, P.: Photovoltaic thecnology, perfomance, cost and market forecast. PV Energy systems, Casanova, 2004.
*ASIF (2003): Hacia un futuro con electricidad solar. Madrid.

*José Santamarta Flórez es director de World Watch.
http://www.nodo50.org/worldwatch Teléfono: 650 94 90 21


Video: Von CO2-freiem Benzin bis zur Super-Batterie: Forscher suchen die Energie der Zukunft. SRF Einstein (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Kalani

    Das ist toll!

  2. Vance

    Interessante Lösungen

  3. Fell

    Ich trete bei. Also passiert. Lassen Sie uns diese Frage diskutieren.



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