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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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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />
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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 />
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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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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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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />
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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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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />
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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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Konzepterarbeitung von Alexander Pander und Moritz Seyda<br />
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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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Energiegewinnung durch<br />
moderne<br />
Technologien für<br />
Gebäude und Infrastruktur<br />
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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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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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“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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Arbeitsmarkt<br />
Vorteile für Verbraucher<br />
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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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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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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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