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Erneuerbare Energien und eine Stadt,<br />

welche ausschließlich auf diese zurückgreift<br />

Alexander Pander<br />

Moritz Seyda<br />

Berufliches Gymnasium Technik | 143<br />

Bremen 2016


Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

1. Vorwort…………………………………………………………………………………2<br />

2. Kapitel 1 ­ Einführung<br />

2.1. Einleitung……………………………………………………………………....4<br />

2.2. Einführung in die Solarenergie……………………………………………...6<br />

2.3. Einführung in die Windenergie……………………………………………...7<br />

2.4. Konzepterläuterung & Visualisierung……………………………………...10<br />

3. Kapitel 2 ­ Technologien für Gebäude und Infrastruktur<br />

3.1. Einleitung……………………………………………………………………..13<br />

3.2. Solarspeicherung, Solarthermie und “Solarstraßen”..............................14<br />

4. Kapitel 3 ­ Wirtschaft<br />

4.1. Einfluss auf den Arbeitsmarkt……………………………………………...18<br />

4.2. Vorteile für Verbraucher…………………………………………………….20<br />

5. Konzeptauswertung………………………………………………………………....21<br />

6. Quellenverzeichnis…………………………………………………………………..22<br />

7. Anhang<br />

7.1. Protokoll zur Konsultationssitzung Nr. 1<br />

7.2. Protokoll zur Konsultationssitzung Nr. 2<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Vorwort<br />

In unserer Konzeptausarbeitung für eine Stadt, welche ausschließlich auf erneuerbare<br />

Energien setzt, werden wir auf die Themen regenerative Energien,<br />

Energieeinsparungen durch Gebäudetechniken und Veränderungen im Arbeitsmarkt<br />

eingehen.<br />

Die Stadt mit der wir planen liegt in Nord­Deutschland und hat eine Population von ca.<br />

600.000 Einwohnern, eine Flächenabdeckung von 325 km² und einen<br />

durchschnittlichen Jahresenergieverbrauch von 3646 GW/h. Sie ist also mit der Stadt<br />

Bremen zu vergleichen. Durch moderne Technologien wollen wir den Energieverbrauch<br />

senken und gewonnene Energie besser nutzen. Wir werden Beispiele von modernen<br />

Techniken nutzen, die Energie erzeugen und nutzen. Dabei beantworten wir die<br />

Fragen, wie groß das mögliche Einsparpotenzial an Energie ist, welches durch moderne<br />

Gebäudetechniken entsteht. Auch den höchstmöglichen Energieertrag durch<br />

Sonnenenergie und Windenergie werden wir ermitteln.<br />

Aufbau und Betrieb von Wind­ und Solarkraftwerken bilden neue Arbeitsplätze und<br />

erschaffen somit Veränderungen auf dem Arbeitsmarkt.<br />

Mögliche Auswirkungen auf Arbeitslosigkeit und Fachkräftemangel in den Berufen<br />

dieser Branche werden von uns dargestellt.<br />

Die von uns konzipierte Stadt wird hauptsächlich mit Solar­ und Windenergie versorgt,<br />

da diese Energiequellen weltweit am meisten verbreitet sind und uns somit eine große<br />

Menge an Inhalten zur Verfügung steht. Wir sind der Meinung, dass eine Stadt dieser<br />

Größe mit den von uns ausgearbeiteten Energieeinsparungen durch Gebäudetechniken<br />

mit zwei Hauptenergiequellen auskommt.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Windenergie<br />

Solarenergie<br />

Flächennutzung<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

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Einleitung<br />

Das Statistische Bundesamt hat in seiner Prognose ​,,Entwicklung der Privathaushalte<br />

bis 2030’’ unter anderem die Bevölkerung in Privathaushalten dargestellt. Um Nutzung<br />

von Fläche und Energie einfacher zu berechnen, stützt sich das Konzept auf diese<br />

Prognose. Diese besagt, dass in Deutschland im Jahre 2030 43,4% der Haushalte von<br />

einzelnen Personen bewohnt werden. 37,8% der Bevölkerung werden zu zweit leben<br />

und 18,8% werden zu dritt oder mit mehr Personen zusammen in einem Haushalt<br />

leben.<br />

In diesem Konzept wird mit einer Population von 600.000 Menschen in einer deutschen<br />

Stadt gerechnet. Für diese bedeutet es, dass 260.400 Menschen alleine leben und es<br />

113.400 Zweipersonenhaushalte geben wird. 37.600 Haushalte werden von drei oder<br />

mehr Personen bewohnt werden. Mit Hilfe der Interseite der Stadtwerke Bremen wurde<br />

der Durchschnittsverbrauch in kWh pro Jahr der jeweiligen Haushalte herausgesucht<br />

und diese Zahlen dann auf die Anzahl aller Haushalte hochgerechnet und anschließend<br />

in GWh pro Jahr umgerechnet. Wichtig hierbei ist, dass diese Verbrauchszahlen nicht<br />

die Warmwasserbereitung mit einschließen. Demnach verbrauchen alle<br />

Einpersonenhaushalte 475 GWh, alle Zweipersonenhaushalte 276 GWh und alle Dreiund<br />

Mehrpersonenhaushalte 161 GWh zusammen im Jahr. Dies ergibt einen<br />

Gesamtdurchschnittsvebrauch von 912 GWh im Jahr für die ca. 411.400 Haushalte des<br />

Konzepts. Auf statista.com gibt es die Statistik ​,,Verteilung des Stromverbrauchs in<br />

Deutschland nach Verbrauchergruppen im Jahr 2014’’ (Grafik 1), welche genutzt wurde,<br />

um unter anderem den Gesamtverbrauch einer Stadt der Größe unserer auszurechnen.<br />

In 2014 hat der Stromverbrauch aller Haushalte 25% des gesamten Verbrauchs in<br />

Deutschland gedeckt. Industrie 47%, Handel und Gewerbe 15%, Öffentliche<br />

Einrichtungen 9% und Verkehr und Landwirtschaft jeweils 2%.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Da nur der Jahregesamtverbrauch aller Haushalte für die Konzeptausarbeitung zur<br />

Verfügung steht, wurde der Verbrauch der anderen Verbrauchergruppen ausgerechnet.<br />

Den Berechnungen zu Folge verbraucht die Industrie bei einer Stadt dieser Größe<br />

jährlich 1.714 GWh, Handel und Gewerbe 547 GWh, Öffentliche Einrichtungen 328<br />

GWh und Verkehr und Landwirtschaft jeweils 73 GWh. Jetzt sind alle Verbrauchszahlen<br />

bekannt und es steht fest, dass die Konzeptstadt einen Verbrauch von ca. 3.647 GWh<br />

im Jahr hat, welcher von Solar­ und Windkraftanlagen gedeckt werden muss.<br />

Alle Verbrauchszahlen wurden für die bessere Lesbarkeit entweder auf­ oder<br />

abgerundet. Bei den Berechnungen wurde jedoch bis auf drei Stellen nach dem Komma<br />

gerechnet. Die Energieeinsparungen durch moderne Gebäudetechniken wurden bei<br />

diesen Zahlen noch nicht berücksichtigt, da sich die hier verwendeten Zahlen<br />

ausschließlich auf die am Anfang verwendete Vorausberechnung sowie die<br />

Durchschnittsverbrauchszahlen der Stadtwerke Bremen beziehen.<br />

Grafik 1 zur Darstellung des Stromverbrauchs in Deutschland<br />

(de.statista.com/statistik/daten/studie/236757/umfrage/stromverbrauch­nach­sektoren­in<br />

­deutschland)<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

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Solarenergie<br />

Solar­ bzw. Photovoltaikenergie ist für die Stadt die Hauptenergiequelle. Mit ihr soll 70%<br />

der Stadt mit Energie versorgt werden.<br />

Um Solarenergie zu gewinnen werden Solarzellen (Photovoltaische Zellen) benötigt.<br />

Jedes Solarmodul besteht aus vielen Solarzellen. Bei einer Silizium­Solarzelle werden<br />

von zwei unterschiedliche Siziliumschichten (eine Schicht überwiegend positiv, die<br />

andere überwiegend negativ) bei Lichteinfall die Elektronen in die überwiegend positiv<br />

geladene Schicht übertragen. Es entsteht Gleichstrom. Dieser Gleichstrom wird dann<br />

über einen Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt und vom Einspeisenrichter<br />

(Photovoltaik Stromzähler) registriert.<br />

Frey, Martin (2014): Deutschland – Erneuerbare Energien erleben<br />

Bei der Nutzung in privaten Haushalten wird von einer Photovoltaikanlage (z. B.<br />

Solarzellen auf einem Hausdach) geredet. Im Industriellen heißt es jedoch<br />

Photovoltaik­Freiflächenanlage.<br />

Eine solche Freiflächenanlage steht in Neuhardenberg. Dieser Solarpark in<br />

Neuhardenberg wird die Rechengrundlage für das Konzept sein, da wichtige Daten wie<br />

Fläche, Regelarbeitsvermögen und die Gesamtleistung eingesehen werden können.<br />

Solarpark Neuhardenberg<br />

Fläche: ​240ha<br />

Regelarbeistvermögen:<br />

140 GW/h im Jahr<br />

Gesamtleistung:<br />

145 MWp (Watt Peak)<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Dieser Solarpark versorgt etwa 58.000 Zweipersonenhaushalte, die einen<br />

Durchschnittsverbrauch von 2.430 kW/h ​(Stadtwerke Bremen Stromverbrauchrechner)<br />

im Jahr haben.<br />

iwr.de (2012): 145 MW­ Solarpark in Neuhardenberg eröffnet<br />

http://www.iwr.de/news.php?id=22174<br />

Um 70% des Hauptstrombedarfs der Stadt zu decken (2.552,4912 GW/h), müsste ein<br />

Solarpark eine Fläche von etwa 44 km² haben. Dies entspreche etwa 13% der<br />

bebaubaren Fläche. Dabei muss bedacht werden, dass die Photovoltaik Zellen nicht nur<br />

hauptsächlich an einem Standort sind, sondern auf verschiedene Orte verteilt Energie<br />

erzeugen. Durch effektiveres Nutzen von Gebäuden oder sogar Straßen, kann die<br />

benötigte Fläche so gut wie möglich in den Alltag integriert werden und Platz sparen.<br />

Windenergie<br />

Vieles spricht für die vermehrte Nutzung von Windenergie. Nicht nur sind die<br />

allgemeinen Kosten von Windenergieanlagen seit 1990 deutlich gesunken, auch<br />

wurden wichtige Verbesserungen in Schall­ und Lichtemissionen sowie<br />

Netzverträglichkeit vorgenommen. Windenergieanlagen werden zudem immer<br />

effizienter durch ihre Blattprofile und größer werdenden Rotordurchmessern und<br />

Nabenhöhen. Die Serienproduktion macht den Markt ebenfalls attraktiver.<br />

Bundesverband für WindEnergie e.V. (2015): Fakten zur Windenergie<br />

Durch die Nähe zur Küste ist Norddeutschland ein idealer Standort für<br />

Windenergieanlagen und somit auch für das Konzept, dessen Stadt im Norden von<br />

Deutschland liegen soll. Diese soll 30 Prozent ihres Gesamtenergiebedarfs von<br />

Windenergieanlagen bekommen, welche um das Zentrum verteilt platziert werden.<br />

Bevor auf weiteres eingegangen wird, werden im nächsten Abschnitt zuerst die<br />

Grundlagen zur Funktion von Windrädern erläutert.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Die für die Leistungsfähigkeit relevanten Bauteile einer Windkraftanlage sind der Turm,<br />

der Rotor und das Getriebe. Mit dem Rotor wird die kinetische Energie des Windes in<br />

Rotationsenergie umgewandelt, wodurch dann der Generator angetrieben wird. Dieser<br />

sorgt für die Erzeugung des Wesentlichen, der elektrischen Energie. Auf dem Turm sitzt<br />

eine Gondel, in dieser sitzt der Generator direkt über ein Getriebe mit dem Rotor<br />

verbunden. Moderne Generatoren erfordern hohe Drehzahlen, um Strom erzeugen zu<br />

können. Aerodynamisch­optimierte Flügel an den Rotoren helfen dabei diese<br />

Drehzahlen zu erreichen. Wie die Flügel geformt und gestellt sind ist dabei sehr wichtig.<br />

Bei den Anlagen wird stets der maximale Wirkungsgrad angestrebt, damit die kinetische<br />

Energie möglichst effektiv in Rotationsenergie umgesetzt werden kann. Für den<br />

Wirkungsgrad gilt das Betz’sche Gesetz, wonach der Wirkungsgrad nur davon abhängt,<br />

wie das Verhältnis zwischen den beiden Windgeschwindigkeiten hinter dem Rotor ist.<br />

Sollte die austretende Windgeschwindigkeit hinter dem Rotor nur noch ca. 67 Prozent<br />

der eintretenden betragen, ist der Wirkungsgrad maximal.<br />

Wagner, Hermann­Friedrich (2006): “Technische Grundlagen für Windkraftanlagen”<br />

weltderphysik.de/gebiet/technik/energie/gewinnungumwandlung/windkraft/technik­der­w<br />

indkraft/ [Stand: 6.8.2015]<br />

Seit 1990 konnte die Leistungsfähigkeit von Onshore­Windenergieanlagen mehr als<br />

verzehnfacht werden. Eine durchschnittliche Anlage mit 3.000 kW Leistung und einem<br />

Rotordurchmesser von ca. 100 m kann mehr als 9 Millionen kWh Strom an einem guten<br />

Standort produzieren. Dieses Beispiel bezieht sich auf die Daten der<br />

Windenergieanlage E­101 von Enercon. ​Bundesverband für WindEnergie e.V. (2015):<br />

Fakten zur Windenergie<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

30 Prozent des Gesamtenergiebedarfs der Stadt sind ca 1.094 GWh pro Jahr. Eine<br />

dieser beschriebenen Durchschnittsanlagen deckt also 0,823 Prozent, wonach ungefähr<br />

122 solcher Anlagen benötigt werden, um die ganzen 30 Prozent zu decken.<br />

Eine solche Anlage beansprucht dauerhaft eine Fläche von 3.000 m². Während des<br />

Aufbaus der Anlage werden rund 7.000 m² benötigt. In der Regel müssen die Anlagen<br />

zwischen fünf und sieben Rotordurchmesser Abstand von aneinander haben, damit sie<br />

sich nicht gegenseitig den Wind nehmen. Dies bedeutet, dass die ca. 120 Anlagen auf<br />

einer Fläche von ungefähr 24.312.000 m² aufgebaut werden müssten.<br />

Nun ist hierbei ein wichtiger Aspekt, dass in typischen Windparks nur ein Prozent des<br />

Gebietes durch die Anlagen eingenommen wird. Die anderen 99 Prozent können<br />

weiterhin für landwirtschaftliche Zwecke genutzt werden.<br />

Danish Wind Industry Association (2003): “Windpower wiki”<br />

http://www.windpower.dk/en/knowledge/windpower_wiki.html<br />

Zahlen des Bremischen Landwirtschaftverbands zeigen, dass 2010 88.370.000 m²<br />

Fläche landwirtschaftlich genutzt wurden. Diese Zahl sollte veranschaulichen, dass<br />

durch die Windkraftanlagen eigentlich keine Fläche weggenommen, sondern ein sehr<br />

geringe Fläche nur sehr effizient genutzt wird.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Konzepterläuterung<br />

Den in diesem Kapitel ausgearbeiteten Informationen zufolge, konzentriert sich die<br />

Konzeptstadt auf ein Zentrum, in dem die Fläche für Wohnen und das alltägliche Leben<br />

genutzt wird. Die Region um das Zentrum herum bietet genug Fläche für Wind­ und<br />

Solarkraftanlagen. Aber auch für das Betreiben der Agrarkultur bleibt genug Fläche<br />

vorhanden und somit ist eine Unabhängigkeit von Stromanbietern außerhalb der Stadt<br />

garantiert und der weiteren Konzepterstellung steht nichts im Wege. Außerdem wird mit<br />

diesem ersten Kapitel bereits bewiesen, dass der zur Zeit bestehende Energiebedarf<br />

einer Stadt mit den Eigenschaften von Bremen ohne Probleme von Erneuerbaren<br />

Energien gedeckt werden kann.<br />

Mit dem berechneten Flächenverbrauch von 24 km² für Windkraftanlagen und 44 km²<br />

für Solarkraftanlagen, bleibt noch eine unbebaute Fläche von 257 km².<br />

In dem Konzept wird mit einer dichtbesiedelten Zentrum geplant, die nach dem Vorbild<br />

einer US­amerikanischen Großstadt aufgebaut ist. In der angrenzenden Umgebung<br />

sind kleinere Wohnorte nicht weit vom Zentrum entfernt. In diesem Gebiet findet sich<br />

auch Platz für größere Grünanlagen, die gleichzeitig auch geringfügig Platz für Solarund<br />

Windkraftanlagen bieten. In einem äußeren Umkreis, in dem hauptsächlich<br />

Industrie und Landwirtschaft betrieben wird, finden sich auch die<br />

Hauptenergiekraftwerke für Wind­ und Sonnenenergie.<br />

Die Vereinigten Nationen prognostizieren, dass 2030 60 Prozent der Weltbevölkerung<br />

in Städten lebt. Demnach werden in der Konzeptstadt etwa 360.000 Menschen im<br />

Zentrum leben. Für dieses Zentrum wird mit einer Fläche von 50 km² gerechnet, was<br />

bedeutet, dass es eine Bevölkerungsdichte von 7.200 Menschen pro km² hat.<br />

In den angrenzenden Wohngebieten leben die restlichen 240.000 Menschen.<br />

Wie im voherigen Text über Windenergie schon erläutert, werden rund 90 km² für<br />

Landwirtschaft und Windenergiegewinnung genutzt, da sich diese beiden Aspekte nicht<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

gegenseitig ausschließen. Die benötigten 44 km² für Solarkraftwerke werden auf alle<br />

Bereiche der Stadt verteilt, vorallem wird ein Teil der Industriefläche für ein großgläches<br />

Solarkraftwerk genutzt. Dieses hat eine Fläche von 30 km² und produziert etwa 1750<br />

GWh im Jahr. Die restlichen 14 km² werden in Grünanlagen und Gebäude installiert.<br />

Das Industriegebiet hat insgesamt eine Fläche 60 km², bleibt eine bebaubare Fläche<br />

von 30 km² für andere Gewerbe. Diese Fläche (30km²) entspricht in etwa der Größe<br />

von 19 Mercedes­Benz Werken. Es ist also genug industrielle Fläche vorhanden.<br />

Letztendlich bleibt eine Fläche von 125 km² übrig, die Platz für Wohnungen, Wälder,<br />

und restliche Attraktionen, die in das Bild einer Stadt gehören.<br />

Grafik zur vereinfachten Darstellung der Aufteilung verschiedener Gebiete<br />

Die inneren zwei Vierecke sollen das Zentrum mit Park darstellen. Das Viereck danach<br />

stellt die restliche Hauptwohnfläche dar. Die äußeren Zwei Gebiete repräsentieren die<br />

Industrie mit der Solaranlage und die Fläche für Agrarkultur mit den Windkraftanlagen.<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

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Energiegewinnung durch<br />

moderne<br />

Technologien für<br />

Gebäude und Infrastruktur<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Einleitung<br />

Ein Bestandteil unseres Konzeptes ist die Verwendung von Technologien für Gebäude<br />

und Infrastruktur, die vorwiegend die Sonne zur Energie­ bzw. Wärmegewinnung<br />

nutzen. Das Anliegen hierbei ist es, keinen elektrischen Strom für die<br />

Warmwasserbereitung und für die Beheizung von Wohnungen im Allgemeinen zu<br />

nutzen. Dieser Aspekt wurde auch schon bedacht, als es darum ging, den<br />

Gesamtverbrauch der Stadt zu berechnen. Da wurde der Energieverbrauch zur<br />

Warmwasserbereitung gar nicht erst mit einbezogen.<br />

Zudem sind die modernen Gebäudetechniken da, um den Gesamtverbrauch prozentual<br />

zu verringern und somit Kosten und Platz einzusparen.<br />

In diesem Kapitel wird erklärt, mit welchen Mitteln bzw. Techniken die gesetzten Ziele<br />

zu erreichen sind. Eine dieser Techniken ist die Solarthermie. Dadurch wird erreicht,<br />

dass kein elektrischer Strom für das Beheizen von Wasser und Räumlichkeiten<br />

gebraucht wird.<br />

Zu dieser Kategorie gehören auch moderne Technologien, die in das Stadtbild<br />

eingefügt werden können. Eine dieser Technologien ist das Kombinieren von schon<br />

vorhandenen Asphalt­Straßen und Photovoltaik­Modulen. Viele Unternehmen haben<br />

sich bereits intensiv mit der Forschung an solchen Lösungen auseinandergesetzt und<br />

haben nun marktreife Produkte entwickelt.<br />

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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

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Speicherung der Solarenergie<br />

Eine Stadt bzw. ein Haushalt kann recht unproblematisch durch erneuerbare Energien<br />

wie Solar­ und Windenergie mit elektrischen Strom versorgt werden. Eine Erschwerung<br />

ist jedoch die nicht vorhandende bzw. nur geringe Sonneneinstrahlung in der Nacht<br />

bzw. an bedeckten Tagen. Zu solchen Zeiten hängt die Stromversorgung von den<br />

Windkraftanlagen ab, dessen geringere Anzahl im Vergleich zu Solaranlagen in der<br />

Konzeptstadt in diesem Fall nicht von Vorteil ist.<br />

Somit muss immer die Möglichkeit bestehen, auf Energie zuzugreifen, welche von<br />

Solaranlagen produziert wurde. Dies geschieht mit Unterstützung von großen<br />

Lithium­Ionen Batterien/Akkus, die mit einem Wechselrichter ausgestattet sind und<br />

entweder in der Garage, im Keller oder sogar bei großen Solarkraftwerken installiert<br />

werden. Diese Lithium­Ionen Batterien/Akkus sind jedoch nicht nur einfache<br />

Batterien/Akkus, die bei zuviel Ladung<br />

kaputtgehen, sondern bei einem zu hohen<br />

Stromertrag (mehr gewonnen als verbraucht<br />

bzw. gespeichert werden kann), wird die<br />

“überflüssige” Energie in das öffentliche<br />

Stromnetz geleitet und die Verbraucher bzw. in<br />

dem Fall der Produzierende wird Vergütet.<br />

Diese Technologie findet schon heute in Form des VS5 Hybrid von Voltwerk Bosch<br />

Anwendung. Dieser Multifunktions­Akku wird von vielen Solarstromerzeugern genutzt<br />

und rund 60% des verbrauchten Stroms in einem 4. Personen Haushalt, kann somit<br />

heutzutage gedeckt werden. ​Behrla, Oliver: [Stand: 7. Juni 2016]<br />

www.solaranlagen­portal.com/photovoltaik/stromspeicher/solarstrom­speichern<br />

Bild: Grafische Darstellung der Speicherung ­ Quelle:<br />

online­artikel.de/article/die­vorteile­und­nachteile­der­solaranergie­94409­1.html<br />

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Solarthermie<br />

Solarkollektoren (oder auch Sonnenkollektoren), werden hauptsächlich für den Gewinn<br />

von Wärmeenergie genutzt (Solarthermie) um z. B. Wasser zu erwärmen oder die<br />

Heizung zu unterstützen.<br />

Mit Frostschutzmittel vermischtes Wasser, wird durch ein Rohr geleitet, welches mit den<br />

Solarkollektoren verbunden ist und somit dieses Wasser erwärmt.<br />

Das erwärmte mit Frostschutzmittel vermischte Wasser wird nun zum Wassertank<br />

geleitet, um dort das Brauchwasser zu erhitzen.<br />

Diese Solarkollektoren werden auf Häusern<br />

installiert, die mindestens eine Dachseite zur<br />

Sonne haben. Solche Solarkollektoren sparen<br />

eine unglaubliche Menge an Energie. Ein<br />

normaler zweiköpfiger Haushalt verbraucht<br />

mit Warmwasserbereitung durch elektrische<br />

Energie durchschnittlich 3.530 kW/h im Jahr.<br />

Das wäre im Gegensatz zu dem elektrischen Durchschnittsverbrauch eines<br />

zweiköpfigen Haushaltes ohne Warmwasserbereitung (2.430 kW/h im Jahr) ein Anstieg<br />

von 1.100 kW/h im Jahr (45%). ​SWB­Gruppe.de Stromverbrauchrechner<br />

https://www.swb­gruppe.de/privatkunden/bremen/produkte/swb­strom.php<br />

Somit wird durch Warmwasserbereitung mit Solarkollektoren etwa die Hälfte des<br />

normalen Durchschnittsverbrauchs gespart. Außerdem entstehen Einsparungen in<br />

Platzverbrauch und finanziellen Ausgaben.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

“wattway”<br />

Zusammen mit dem Französischen Institut für Solarenergie hat die Firma Colas eine<br />

Lösung entwickelt, Straßen mit einer Photovoltaikoberfläche für die Gewinnung von<br />

elektrischer Energie durch die Sonne zu nutzen.<br />

Diese Technologie, auch “wattway” gennant, wird direkt auf die Straße oder sonstige<br />

asphaltierte Flächen verlegt und hat keinen Einfluss auf die Beschaffenheit der<br />

Straßenoberfläche. Der Unterschied zu anderen<br />

vergleichbaren Ansätzen ist die nicht benötigte<br />

Verwendung von Glas. Somit werden nur wenige<br />

Millimeter dünne Panele mit 15cm breiten Zellen,<br />

welche wiederum mit einer Schicht<br />

Polykristallin­Silikon überzogen sind, auf die asphaltierte Straße geklebt werden. Das<br />

Polykristallin­Silikon wandelt die Solarenergie in elektrischen Strom um, wie es auch bei<br />

üblichen Photovoltaikmodulen der Fall ist. Diese Technologie ermöglicht die Einbindung<br />

der restlichen benötigten 14km² an Solarfläche in das Stadtbild.<br />

Wattway by Colas, Press kit (wattwaybycolas.com), Oktober 2015<br />

Bei anderen Varianten dieser Technologie können die Straßen auch Wärme<br />

wiedergeben und somit Fahrbahnen von Eis und Schnee freihalten. Ein weiterer Vorteil<br />

ist die Möglichkeit, Informationen auf der Straße durch integrierte LEDs anzuzeigen und<br />

somit Autofahrer vor eventuellen Gefahren zu warnen. Auf die Vorteile für den<br />

Arbeitsmarkt wird im folgenden Kapitel eingegangen.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Arbeitsmarkt<br />

Vorteile für Verbraucher<br />

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BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Arbeitsmarkt<br />

Eine Stadt oder eine Region, die nur von Erneuerbaren Energien versorgt wird, in<br />

diesem Fall Solar­ und Windenergie, bietet natürlich einen großen Arbeitsmarkt in den<br />

genannten Sektoren. Schon heute ist die Branche für erneuerbare Energien ein großer<br />

Wachstumsfaktor für den deutschen Arbeitsmarkt und somit für die deutsche Wirtschaft.<br />

Natürlich muss dabei in Betracht gezogen werden, dass Arbeitskräfte aus den anderen,<br />

nicht grünen, Energiebranchen für eine kurze Weile oder vielleicht auch auf lange Zeit<br />

ihren Job verlieren. Dies soll aber nicht heißen, dass keine neuen Arbeitsplätze<br />

entstehen. Schon jetzt sind rund eine halbe Millionen Menschen in der Branche für<br />

Erneuerbare Energien tätig und in den nächsten Jahren soll diese Zahl noch steigen.<br />

Neue Arbeitsplätze entstehen außerdem dadurch, dass immer mehr Wege zu<br />

Alternativen gesucht werden. Neue Infrastrukturen werden benötigt, neue Technologien<br />

zur Wasseraufbereitung und Müllverwertung werden entwickelt. Die sogenannten<br />

grünen Technologien schaffen viele Arbeitsplätze, besonders für die Menschen die<br />

durch den Ausstieg aus Kohlekraft etc. ihre Jobs verloren haben.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Sie haben mit hoher Wahrscheinlichkeit die besten Voraussetzungen sich für kurze Zeit<br />

weiterzubilden, um somit die Fähigkeiten zu haben, im grünen Energiesektor einen<br />

neuen Berufsweg einzuschlagen. Aber nicht nur sie haben eine gute Aussicht auf einen<br />

Beruf in einem Energiekonzern. Die Branche für Erneuerbare Energien ist ein großer<br />

Wachstumsfaktor für den deutschen Arbeitsmarkt. Es werden viele verschiedene<br />

Fachkräfte aus unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlichen Qualifikationen<br />

gesucht. Nicht nur für die ,,Elite’’ gibt es Jobangebote, sondern auch für<br />

Nicht­Akademiker. Dieser, noch relativ neue, Markt bietet viele neue Berufsbilder.<br />

Auch in Bezug auf die Windenergie sieht es wirtschaftlich positiv aus. Die Arbeitnehmer<br />

dieser Branche sind überwiegend in kleinen und mittelständischen Unternehmen<br />

eingestellt, was die regionale Infrastruktur deutlich stärkt. Aber auch andere Branchen<br />

können von der Windenergie profitieren. So zum Beispiel der Maschinen­ und<br />

Anlagenbau sowie die Stahlindustrie. Rückgänge von Beschäftigungen, wie sie in der<br />

Branche für Solarenergie nach 2011 zu sehen sind, sind auf die Installationszahlen von<br />

Photovoltaikanlagen zurückzuführen. Da die noch recht junge Branche stark von<br />

politischen Entscheidungen abhängig ist, sind solche Aufschwünge und Rückgänge<br />

nicht überraschend.<br />

Im vorherigen Kapitel wurde auf die Technologien für Gebäude und Infrastruktur<br />

eingegangen. Auch diese haben einen positiven Einfluss auf die Entwicklung des<br />

Arbeitsmarktes. Die Installation von Straßensolarmodulen schafft neue Arbeitsplätze in<br />

den jeweiligen Regionen.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Vorteile für die Verbraucher<br />

Erneuerbare Energien bringen, neben vielen anderen positiven Auswirkungen auf die<br />

Umwelt, auch direkte Vorteile für Verbraucher. Diese werden durch die Verwendung<br />

von Solaranlagen automatisch unabhängiger. Nämlich unabhängiger von Energie­ bzw.<br />

Stromanbietern, die in der Regel am längeren Hebel sitzen, wenn es um die Festlegung<br />

der Strompreise geht. Hat eine Kilowattstunde im Jahr 2000 noch ca. 0,15 Euro<br />

gekostet, kostete sie im Jahr 2013 rund 0,29 Euro.<br />

Um eine auf dem Dach montierte Solaranlage am effektivsten zu nutzen muss zuerst<br />

die Stromverteilung im jeweiligen Haushalt angepasst werden. Da Solaranlagen zu<br />

bestimmten Tageszeiten einen Stromüberschuss erzeugen können, muss der<br />

Verbraucher in der Lage sein, manuell die Elektrogeräte mit Strom zu versorgen. Dies<br />

kann zum Beispiel mit einer Benutzerapp getan werden, wie es schon heute in<br />

sogenannten Smart Homes der Fall ist ist. So können beispielsweise Waschmaschine<br />

und Trockner zu einer bestimmten Tageszeit angehen oder das Elektroauto geladen<br />

werden, damit die maximale Stromproduktion der Solaranlage optimal genutzt werden<br />

kann. Weitere Vorteile ist die Wartung solcher Anlagen. Solaranlagen brauchen wenig<br />

Pflege und haben eine voraussichtliche Lebensdauer von 40 Jahren. Hinzu kommt,<br />

dass der Betrieb von Photovoltaik­Modulen akustisch sowie visuell unauffällig ist.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Konzeptauswertung<br />

Schon zu Beginn der Ausarbeitung wurde verdeutlicht, dass die verfügbare Fläche<br />

ausreicht, um sie für die Bebauung von Wind­ und Solarkraftanlagen zu nutzen und<br />

somit den durchschnittlichen Gesamtverbrauch an elektrischer Energie zu decken.<br />

Zudem bleibt noch mehr als genug Platz für Industrie, Wohnen und Landwirtschaft um<br />

ein funktionierendes System zu garantieren.<br />

Wie vermutet, stellt sich heraus, dass Solar­ und Windenergie für eine Stadt dieser Art<br />

passende Energielieferanten sind, die genug Energie liefern und dabei nicht zu<br />

flächenbelastend sind.<br />

Jeweils ein Beispiel für Technologien für Gebäude und Infrastruktur hat war<br />

ausreichend, um zu beweisen, dass diese einen großen Einfluss auf die<br />

Energiegewinnung haben. Alleine das Nutzen von Solarthermie spart rund die Hälfte an<br />

aufzubringender Energie ein und maximiert somit auch die Fläche, die für Wohnungen<br />

genutzt werden kann.<br />

Neue Infrastrukturen und die Suche nach Alternativen schafft Arbeitsplätze und<br />

beeinflusst den wirtschaftlichen Wachstum somit positiv.<br />

Auch Verbraucher profitieren im alltäglichen Leben, nicht nur finanziell, sondern auch<br />

die Lebensqualität wird durch effektiveres Nutzen der vorhandenen Energie gesteigert.<br />

Dies kann durch die individuelle Verteilung der Energie innerhalb des eigenen<br />

Haushalts geschehen. Oder aber auch mittels der Unabhängigkeit von Stromanbietern<br />

durch private Solaranlagen.<br />

Schließlich kann man zu dem Entschluss kommen, dass die Durchführung eines<br />

solchen Konzepts der richtige Schritt in Richtung Zukunft ist, da sich das Leben auf<br />

lange Sicht nur positiv verändert.<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Quellenverzeichnis<br />

Entwicklung der Privathaushalte bis 2030, Statistisches Bundesamt, 30.03.2011<br />

Stromverbrauch nach Sektoren in Deutschland im Jahr 2014, Statista.com, Bundesverband<br />

der Energie­ und Wasserwirtschaft, 13. April 2015<br />

Fakten zur Windenergie, Bundesverband WindEnergie, März 2015<br />

Physik der Windenergie, WeltDerPhysik.de, Hermann­Friedrich Wagner, 04.08.2015<br />

Technische Grundlagen für Windkraftanlagen, WeltDerPhysik.de, Hermann­Friedrich Wagner,<br />

06.08.2015<br />

Flächenbedarf einer WEA Typ E­101, Prowindkraft­niedernhausen.de, Stand 23.05.2016<br />

allgaeu.org/windkraft, Stand 12.05.2016<br />

Bremischer Landwirtschaftsverband e.V.<br />

Bruttobeschäftigung der Erneuerbare­Energien­Branche, Agentur für Erneuerbare Energien,<br />

GWS, September 2014<br />

Verstädterung der Weltbevölkerung, United Nations – Department of Economic and Social<br />

Affairs (UN/DESA): World Urbanization Prospects: The 2009 Revision<br />

Der Arbeitsmarkt hinter der Energiewende, wila­arbeitsmarkt.de, 22.07.2015<br />

Wattway by Colas, Press kit (wattwaybycolas.com), Oktober 2015<br />

Stromverbrauchrechner der SWB<br />

(https://www.swb­gruppe.de/privatkunden/bremen/produkte/swb­strom.php)<br />

iwr.de 145 MW­ Solarpark in Neuhardenberg eröffnet<br />

(http://www.iwr.de/news.php?id=22174), 2012<br />

Deutschland – Erneuerbare Energien erleben Martin Frey (2014​)<br />

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Project: Limitless<br />

Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />

BGT 143 | Technisches Bildungszentrum Mitte, Bremen<br />

Quellenverzeichnis<br />

Grafik 1:Statistik zur Darstellung des Stromverbrauches in Deutschland<br />

(​de.statista.com/statistik/daten/studie/236757/umfrage/stromverbrauch­nach­sektoren­in­deut<br />

schland)<br />

Grafik 2: Solarpark Neuhardenberg (http://www.enfo­energie.biz/)<br />

Grafik 3: Grafische Darstellung der Speicherung ­<br />

(online­artikel.de/article/die­vorteile­und­nachteile­der­solaranergie­94409­1.html)<br />

Grafik 4: Grafische Darstellung der Solarthermie<br />

(http://www.energiewelt.de/web/cms/mediablob/de/1245756/blowupData/1/Solarthermie­Solar<br />

anlagen­fuer­Warmwasser­.jpg)<br />

Grafik 5: “wattway” by colas<br />

(http://www.wattwaybycolas.com/wp­content/uploads/2015/10/8­COLAS­Joachim­Bertrand.jp<br />

eg)<br />

Grafik 6: Arbeitsplätze in der Windenergiebranche http://strom­report.de/windenergie/)<br />

Grafik 7: Photovoltaik­Arbeitsplätze in Deutschland (http://strom­report.de/photovoltaik/)<br />

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