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Ein vollständiger Leitfaden zu 7 erneuerbaren Energiequellen


Was ist erneuerbare Energie und wie funktioniert sie?

Haben Sie sich gefragt, was "erneuerbare Energie" wirklich bedeutet? Erneuerbare Energiequellen sind buchstäblich im Sonnenlicht, in der Luft, tief unter der Erde und in unseren Ozeanen zu finden. Sie sind Teil des physischen Gewebes des Planeten, was bedeutet, dass sie ständig auf natürliche Weise erneuert werden. Sie dürfen einfach nicht ausgehen.

Diese erneuerbaren Energiequellen werden oft als „alternative Energie“ bezeichnet, da sie als Alternative zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen wie Öl und Kohle gelten. Die Tatsache, dass eine Energiequelle erneuerbar ist, bedeutet nicht, dass sie zu 100 Prozent umweltfreundlich ist. Dämme zum Beispiel machen sich die Kraft des fließenden Wassers zunutze, aber sie können auch Fischen und Wildtieren schaden. Windturbinen nutzen die Energie der Sonne, um sauberen Strom zu erzeugen, aber der Produktionsprozess hat Auswirkungen auf die Umwelt.

Alles in allem haben alternative Energiequellen jedoch einen viel geringeren CO2-Fußabdruck als fossile Brennstoffe. Deshalb sind erneuerbare Energien so wichtig – sie sind unsere Eintrittskarte in eine weniger verschmutzte Welt. Auch wenn wir der Bedrohung durch den Klimawandel nicht ausgesetzt waren, ist die Minimierung der Umweltverschmutzung die Grundlage für eine gute Gesundheit.

Und was gut für die Umwelt ist, wird für Hausbesitzer und Unternehmen wirtschaftlich besser. Insbesondere Solar- und Windenergie sind heute in vielen Teilen der Welt billiger als fossile Brennstoffe und der Preis fällt jedes Jahr weiter.

Wie funktioniert also erneuerbare Energie? Hier ist ein Blick auf sieben saubere Energiequellen, die direkt oder indirekt genutzt werden können, um unsere Welt grüner zu machen und die globale Erwärmung zu bekämpfen. Neben Geothermie und Wasserstoff spielt die Sonne bei jeder dieser erneuerbaren Energiearten eine wichtige Rolle.

 

Grün und sauber: erneuerbare Energiequellen

Fünf Arten von alternativer Energie werden durch Nutzung eines natürlichen Prozesses wie Sonnenlicht oder Wellen erzeugt. Sie sind im Allgemeinen die nachhaltigsten Energieformen.

Solarenergie

Sonnenlicht ist eine erneuerbare Ressource und seine direkteste Nutzung erfolgt durch Einfangen der Sonnenenergie. Verschiedene Solartechnologien werden verwendet, um die Energie und das Licht der Sonne in Wärme umzuwandeln: Beleuchtung, Warmwasser, Strom und (paradoxerweise) Kühlsysteme für Unternehmen und Industrie.

Photovoltaik (PV)-Systeme verwenden Solarzellen, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Solare Warmwassersysteme können zum Heizen von Gebäuden verwendet werden, indem Wasser durch flache Sonnenkollektoren zirkuliert wird. Verspiegeltes Geschirr, das in einem herkömmlichen Dampfgenerator Wasser zum Kochen bringt, kann Strom erzeugen, indem es die Sonnenwärme konzentriert. Gewerbe- und Industriegebäude können die Energie der Sonne auch für großflächige Bedarfe wie Lüftung, Heizung und Kühlung nutzen. Schließlich können durchdachte architektonische Entwürfe die Sonne passiv als Lichtquelle zum Heizen und Kühlen nutzen.

Hausbesitzer, Unternehmen und Regierungsbehörden können die Vorteile der Solarenergie auf vielfältige Weise nutzen: Installieren Sie ein Solarsystem für das Haus oder kommerzielle Solarmodule; ein Gebäude bauen oder renovieren, um solare Warmwasser-, Kühl- oder Lüftungssysteme zu integrieren; Designstrukturen von Grund auf neu, die die natürlichen Eigenschaften der Sonne für passive Heizung und Beleuchtung nutzen.

 

Den Wind einfangen

Wind kann aufgrund der durch Wind verursachten ungleichmäßigen Erwärmung und Abkühlung der Atmosphäre (sowie der Rotation der Erde und anderer topografischer Faktoren) als eine Form der Sonnenenergie angesehen werden. Windströmungen können von Windkraftanlagen eingefangen und in Strom umgewandelt werden. In kleinerem Maßstab werden Windmühlen noch heute verwendet, um Wasser auf Farmen zu pumpen.

Kommerzielle Windkraftanlagen sind verfügbar, um den Bedarf vieler Unternehmen an erneuerbarer Energie zu decken.

Mehrere Windturbinen können Strom erzeugen, um eine bestehende Stromversorgung zu ergänzen. Wenn der Wind weht, gleicht der vom System erzeugte Strom den Bedarf an Strom aus, der vom Versorgungsunternehmen geliefert wird.

Windparks im Versorgungsmaßstab erzeugen Strom, der auf dem Stromgroßhandelsmarkt gekauft werden kann, entweder cunlösbar oder durch ein kompetitives Bieterverfahren.

 

Geothermie: Kraft der Erde

Geothermische Energie wird aus der Erdwärme gewonnen. Diese Wärme kann oberflächennah oder aus erhitzten Felsen und Warmwasserreservoirs meilenweit unter unseren Füßen gewonnen werden.

Geothermische Kraftwerke nutzen diese Wärmequellen zur Stromerzeugung. In viel kleinerem Maßstab kann ein geothermisches Wärmepumpensystem die konstante Temperatur des Bodens nur 3 Meter unter der Oberfläche nutzen, um ein nahe gelegenes Gebäude im Winter mit Wärme zu versorgen oder im Sommer zu dessen Kühlung beizutragen.

Geothermische Energie kann Teil einer groß angelegten kommerziellen Energielösung oder Teil einer nachhaltigen Praxis auf lokaler Ebene sein. Die direkte Nutzung von Erdwärme kann die Beheizung von Bürogebäuden oder Fabriken umfassen; beim Anbau von Gewächshauspflanzen helfen; Wassererwärmung in Fischfarmen; und helfen bei verschiedenen industriellen Prozessen (z. B. Pasteurisierung von Milch).

Vom Wasserrad zur Wasserkraft

Wasserkraft ist keine neue Erfindung, obwohl die Wasserräder, die einst die Getreidemühlen und Sägewerke des frühen Amerikas antrieben, heute größtenteils als historische Stätten und Museen dienen.

Heutzutage wird die Bewegungsenergie fließender Flüsse auf ganz andere Weise gesammelt und in Wasserkraft umgewandelt. Die wahrscheinlich bekannteste Art von Wasserkraft wird durch ein System von Staudämmen erzeugt, um Wasser in einem Reservoir zu speichern, das, wenn es freigesetzt wird, durch Turbinen fließt, um Strom zu erzeugen.

Dies ist als „Pumpspeicherwasserkraft“ bekannt, bei der Wasser zwischen den unteren und oberen Stauseen zirkuliert, um die Stromerzeugung zwischen Zeiten mit geringem und Spitzenbedarf zu steuern.

Ein anderer Typ, "Laufwasserkraft" genannt, leitet einen Teil des Flussflusses durch einen Kanal und benötigt keinen Damm. Wasserkraftwerke können in ihrer Größe von Großprojekten wie dem Hoover-Staudamm bis hin zu Kleinstwasserkraftwerken reichen.

Die direkte Nutzung der Wasserkraft ist natürlich abhängig von der geografischen Lage. Unter der Annahme, dass eine zuverlässige Wasserstraße zugänglich und verfügbar ist, können Mikro-Wasserkraftwerke gebaut werden, um Farmen und Ranches oder kleine Gemeinden mit Strom zu versorgen.

Kleine Städte können die Energie lokaler Wasserstraßen nutzen, indem sie mittelgroße Wasserkraftsysteme bauen.

Kraft aus dem Ozean

Es gibt zwei Arten von Energie, die vom Ozean produziert werden können: thermische Energie aus der Sonnenwärme und mechanische Energie aus der Bewegung von Gezeiten und Wellen.

Thermische Energie aus dem Meer kann mithilfe einiger verschiedener Systeme, die auf warmen Oberflächenwassertemperaturen beruhen, in Strom umgewandelt werden. "Mechanische Energie des Ozeans" nutzt Ebbe und Flut, die durch die Rotation der Erde und den Gravitationseinfluss des Mondes verursacht werden. Energie aus windgetriebenen Wellen kann ebenfalls umgewandelt und zur Senkung der Stromkosten verwendet werden.

Es gibt auch weniger entwickelte Technologien, die Meeresströmungen, Meereswinde und Salzgradienten als Quellen der Energieumwandlung nutzen.

Kaltes Meerwasser aus der Tiefe kann zum Kühlen von Gebäuden verwendet werden (wobei häufig entsalztes Wasser als Nebenprodukt entsteht), und Küstengemeinden können die oben beschriebenen Methoden nutzen, um die natürliche Meeresenergie für die Stromversorgung von Kommunen zu nutzen Leistung. - und Energiebedarf.

Meeresenergie ist eine sich entwickelnde Quelle alternativer Energieerzeugung, und da mehr als 70 % der Oberfläche unseres Planeten vom Meer bedeckt sind, sieht die Zukunft vielversprechend aus, je nach Region und behördlichen Richtlinien.

Andere alternative Energiequellen

Diese beiden Arten von erneuerbarer Energie müssen durch mechanische Mittel und nicht durch einen natürlichen Prozess erzeugt werden.

Bioenergie ist eine Art erneuerbarer Energie, die aus Biomasse gewonnen wird, um Wärme und Strom zu erzeugen oder flüssige Kraftstoffe wie Ethanol und Biodiesel für den Verkehr herzustellen.

Biomasse bezieht sich auf alle organischen Stoffe, die von kürzlich lebenden Pflanzen stammen

oder Tiere. Obwohl Bioenergie etwa so viel Kohlendioxid erzeugt wie fossile Brennstoffe, werden die Ersatzpflanzen als Biomasse angebaut, um die gleiche Menge an CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen, wodurch die Umweltbelastung relativ neutral bleibt.

Es gibt verschiedene Systeme zur Erzeugung dieser Art von Strom, die von der direkten Verbrennung von Biomasse bis zur Abscheidung und Nutzung von Methangas reichen, das durch die natürliche Zersetzung organischer Stoffe entsteht.

Wie wird Bioenergie genutzt? Unternehmen oder Organisationen, die Waren oder Personen transportieren, können ihre Flotte auf Fahrzeuge umstellen, die Biokraftstoffe wie Ethanol oder Biodiesel verwenden.

Elektrobus

Produktionsanlagen können so ausgestattet werden, dass sie Biomasse direkt verbrennen, um Dampf zu erzeugen, der von einer Turbine zur Stromerzeugung eingefangen wird.

In manchen Fällen kann dieser Prozess einem doppelten Zweck dienen, die Anlage sowohl mit Strom zu versorgen als auch zu heizen. Beispielsweise können Papierfabriken aus Holzabfällen Strom und Dampf zum Heizen erzeugen. Farmen können Tierabfälle mit kleinen, modularen Systemen in Strom umwandeln.

Städte können das durch die anaerobe Vergärung organischer Abfälle auf Deponien entstehende Methangas anzapfen und als Brennstoff für die Stromerzeugung verwenden.

Wasserstoff: hohe Energie / geringe Schadstoffbelastung

Wasserstoff ist das einfachste (bestehend aus einem Proton und einem Elektron) und am häufigsten vorkommende Element im Universum, aber es kommt nicht natürlich als Gas auf der Erde vor. Stattdessen kommt es in organischen Verbindungen (Kohlenwasserstoffe wie Benzin, Erdgas, Methanol und Propan) und Wasser (H2O) vor. Wasserstoff kann unter bestimmten Bedingungen auch von einigen Algen und Bakterien produziert werden, die Sonnenlicht als Energiequelle nutzen.

Wasserstoff ist reich an Energie, verursacht aber bei der Verbrennung wenig oder gar keine Umweltverschmutzung. Flüssiger Wasserstoff wird seit den 1950er Jahren verwendet, um Raumfähren und andere Raketen in die Umlaufbahn zu bringen. Wasserstoff-Brennstoffzellen wandeln die potenzielle chemische Energie von Wasserstoff in Strom um, wobei reines Wasser und Wärme die einzigen Nebenprodukte sind.

Die Kommerzialisierung dieser Brennstoffzellen als praktische Quelle grüner Energie wird jedoch wahrscheinlich begrenzt sein, bis die Kosten sinken und sich die Nachhaltigkeit verbessert. Nahezu der gesamte verbrauchte Wasserstoff wird in der Industrie zur Raffination von Erdöl, zur Metallbehandlung, zur Herstellung von Düngemitteln und zur Lebensmittelverarbeitung verwendet. Darüber hinaus werden Wasserstoff-Brennstoffzellen als Energiequelle verwendet, bei der Wasserstoff- und Sauerstoffatome zur Stromerzeugung kombiniert werden.

Außerdem sind derzeit einige hundert Wasserstofffahrzeuge in Betrieb, eine Zahl, die steigen könnte, wenn die Produktionskosten für Brennstoffzellen sinken und die Zahl der Tankstellen zunimmt. Weitere praktische Anwendungen für diese Art von erneuerbarer Energie sind große Brennstoffzellen, die Gebäude und abgelegene Orte mit Notstrom versorgen, mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Elektromotorfahrzeuge und mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebene Wasserfahrzeuge.


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