energieumwandlung - KIT - Zentrum Energie

und dabei auch durch grundlastfähige
Energieangebote aus der Biomassenutzung
und der Geothermie ergänzt werden.
Aktuelle Forschungsarbeiten sind überwiegend
im KIT-Campus Süd angesiedelt
und reichen von Niedertemperatur-
Wärmenutzungen im Gebäudebereich
über Konzepte für die Einbindung konzentrierender
solarer Kraftwerke bis zur
Ausnutzung von Kraft-Wärme-Kopplung
unter Einsatz von Sonnenenergie. Eine
technisch anspruchsvolle und zukunftsträchtige
Umwandlung des Sonnenlichts in
elektrische Energie wird durch innovative
Schichtsysteme auf der Basis organischer
Verbindungen realisiert, zum Teil unter
Ausnutzung nanotechnologischer Effekte.
Die Windkraft ist in der Energiewirtschaft
bereits fest etabliert. Forschung und
Entwicklung am KIT-Zentrum Energie greifen
in erster Linie Querschnittsthemen auf,
etwa die Zuverlässigkeit und Lebensdauer
von Getrieben als zentralem Element von
Windkraftwerken oder die Einbindung
der Windenergie in die Netzwerke der
Energieverteilung. Gerade die Etablierung
neuer Windkraftstandorte „offshore“ vor
der Küste setzt eine Anlagentechnik voraus,
die ein hohes Maß an Langlebigkeit
und Zuverlässigkeit gewährleistet sowie
eine zuverlässige Netzeinbindung ermöglicht.
Überdies befasst sich das KIT-Zentrum
Energie mit spezifischen ingenieurwissenschaftlichen
Aspekten der Nutzung von
Wind- und Wasserkraft, wie beispielsweise
Generatortechnik, Rotorblätter- und
Mastkonstruktion bei Windkraftanlagen
und wasserbautechnischen Aufgaben zur
Nutzung der Wasserkraft.
Energie von oben und von
unten
In Zukunft werden erneuerbare Energien
wesentlich zum Energiemix beitragen.
Dabei kommt es darauf an, die nur
schwankend verfügbaren Energien wie
Sonne und Wind mit grundlastfähigen
Energien zu kombinieren. Denkbar sind
so genannte Hybridkraftwerke, die verschiedene
Energieträger nutzen. Ein sol-
Energie aus der Sonne
Die Sonne erzeugt durch Kernfusion Energie, die teilweise als Strahlungsenergie
zur Erde gelangt. Sonnenenergie erwärmt die Erde, ermöglicht Photosynthese und
damit die Entstehung von Biomasse, erzeugt Luftdruckunterschiede, die zu Wind
führen, und treibt den Wasserkreislauf der Erde an.
Technisch lässt die Strahlungsenergie der Sonne sich nutzen, um Wärme oder auch
elektrische Energie zu gewinnen.
Solarthermie wandelt die Sonnenstrahlung in Wärme um. In der Solararchitektur
erwärmt die Sonne ein Gebäude direkt, etwa durch Fensterflächen. Thermische
Solaranlagen arbeiten mit Sonnenkollektoren, welche die Sonnenstrahlung
einfangen, in Wärme umwandeln und mit dieser ein Übertragungsmedium
aufheizen. Sonnenwärmekraftwerke bündeln die Direktstrahlung mit Reflektoren
auf einem Sonnenkollektor, so dass am Brennpunkt hohe Temperaturen entstehen.
Diese konzentrierte thermische Energie lässt sich in einem Dampfkraftwerk
oder mit einem Stirlingmotor in mechanische Energie und anschließend mit
einem Stromgenerator in elektrische Energie umwandeln. Daneben gibt es auch
Sonnenwärmekraftwerke, die ohne Reflektoren arbeiten und die gesamte
Globalstrahlung – Direkt- und Diffusstrahlung – nutzen.
Photovoltaik wandelt die Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie um.
Die geschieht in Solarzellen, die zu Solarmodulen verbunden sind. Der erzeugte
Strom lässt sich vor Ort nutzen, in Akkumulatoren speichern oder in Stromnetze
einspeisen.
ches Kraftwerk kann beispielsweise
tagsüber mit Solarthermie und nachts
mit Geothermie arbeiten. Auch eine
Kombination mit Biomasse ist möglich.
Gefragt sind überdies innovative Konzepte
zur Nutzung von Wärme auf niedrigem
Temperaturniveau, wie sie bei Solarthermie
und Geothermie verfügbar ist.
15