Skript Hans Frommelt
Skript Hans Frommelt
Skript Hans Frommelt
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Nutzung Erneuerbare Energien in Liechtenstein,<br />
Potentiale zur Stromversorgung mit Schwerpunkt<br />
Windenergienutzung
Inhalt meiner Vorlesung<br />
1. Überblick Energiegeschichte<br />
2. Eingrenzung der Thematik<br />
3. Atomkraftwerken bzw. Nuklearkraftwerke<br />
4. Energiekonzepte mit Horizont bis 2050<br />
5. Auswirkungen auf Liechtenstein (Wasserkraft,<br />
Biomasse, Wald, Fotovoltaik bzw. Solarzellen<br />
und Wind)<br />
6. Windnutzung in Liechtenstein<br />
7. Mein Fazit
Holz<br />
Kriegerische<br />
Nutzung<br />
Kohle Erdöl & Erdgas Atom<br />
Technikgläubig<br />
Mangel Besseres Handling<br />
Friedliche<br />
Nutzung
Fossile Energien sind:<br />
Kohle, Erdöl, Ölschiefer, Erdgas, Uran<br />
(Atom), etc.<br />
� Bildung über mehrere Millionen Jahre<br />
� Kann soweit problemlos über eine sehr<br />
lange Zeit gelagert werden<br />
� Verbraucht man nicht dort wo es hat!!<br />
Lange Transportdistanzen<br />
� Nutzung des schier unbegrenzten<br />
Vorkommens treibt uns in eine<br />
Klimakatastrophe. Schadstoffemissionen<br />
belasten unsere Luft<br />
� Kann friedlich, wird aber in riesigen<br />
Mengen kriegerisch genutzt<br />
Erneuerbare Energien sind:<br />
Sonnenenergie, Wasserkraft, Wind,<br />
Biomasse, Holz, Geothermie, etc.<br />
� Erneuert sich täglich<br />
� Lagerung nur kurzeitig machbar<br />
� Wird dort verbraucht wo die Energie<br />
gewonnen wird – Kein Transport über<br />
grosse Strecken<br />
� Belastet unser Klima wesentlich weniger,<br />
geringe Luftverschmutzung<br />
� Eignet sich kaum zu einer kriegerischen<br />
Nutzung
Atomstrom bzw. Kernenergiestrom<br />
In unserem Stromverbrauch sind ca. 40% Atomstrom enthalten
Weltraumschiffe bzw. Weltraum-<br />
transportschiffe für Kohle
„Concorde“<br />
Absturz einer<br />
Legende
Die Hedschas-Bahn<br />
Damaskus - Medina
Die Hedschas-Bahn wurde nach dem zweiten<br />
Weltkrieg von einem auf den anderen<br />
Tag stillgelegt. Viele Lokomotiven<br />
und Wagons stehen immer<br />
noch an den Bahnhöfen
Institut für Solarenergieforschung Hameln<br />
http://www.isfh.de<br />
www.greenpeace.de<br />
Institut für ZukunftsEnergieSysteme<br />
http://www.izes.de<br />
http://www.zsw-bw.de<br />
Bayerische Zentrum für Angewandte<br />
Energieforschung<br />
www.zae-bayern.de<br />
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-<br />
Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
www.wwf.de/<br />
Eine vollständig auf erneuerbaren Energien<br />
beruhende Stromerzeugung im Jahr 2050 ist in<br />
Deutschland als hochentwickeltes Industrieland<br />
mit heutigem Lebensstil, Konsum- und<br />
Verhaltensmuster technisch möglich.<br />
http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/3997.pdf<br />
Prognostiziert bis 2050 eine<br />
Strombedarfszunahme von<br />
ca. 50% - Folglich ab 2020<br />
eine Stromlücke<br />
http://www.riiseezpower.ch/Portals/0/Content/Anl%C3%A4sse/Folien_Zepf.pdf
Effizienter Stromeinsatz (Stromsparen)<br />
Anwendung neuer Technologien (Beispiele)<br />
• LED-Lampen<br />
• Drehzahlgeregelte Motoren<br />
• „Bauknecht“ will Energiekreisläufe in der Küche optimieren. Stromverbrauchsreduktion bei neuen Waschmaschinen 50%<br />
• Wärmepumpentrockner, etc.<br />
Stromsparkonzepte (Beispiele):<br />
• Neue Konzepte für die öffentliche Beleuchtung<br />
• Wasserverbrauch reduzieren – weniger Pumpen<br />
• Aktivieren der Notstromgeneratoren und USV-Anlagen zur öffentlichen Stromversorgung<br />
• Biogasanteil bei der Erdgasversorgung erhöhen<br />
• Statt mit Strom vermehrt mit Biogas kochen, waschen und trocknen . Mit Biogas heizen<br />
• Gebäudeautomation (Bis 60% Stromeinsparung)<br />
• Lichtmanagmentsysteme (Bis zu 50% Stromeinsparung), etc.<br />
• Architekten, Ingenieure, Bauherren und Facility Manager müssen die Performance ihrer<br />
Gebäude gemeinsam planen, optimieren und überwachen
Energie- bzw. Stromspeicher<br />
Pumpspeichersee / Konventionelle Stromproduktion<br />
• Sommer–Winter bzw. Saisonspeicher<br />
• Ausnutzung Hochpreistarif<br />
• Spitzenlastabdeckung<br />
• Überschussstrom Nachts (Atom- und Flusskraftwerke)<br />
Neue Speicher für fluktuierende Stromproduktion<br />
(Wind- , Kleinwasser- und Solarkraftwerke)<br />
• Kleine Pumpspeicherseen<br />
• Batterien bzw. Akkumulatoren / Hybridfahrzeuge<br />
• Batterien in USV-Anlagen<br />
• Druckluftspeicher<br />
• Gyrator<br />
• Wasserstoff-Kreislauf<br />
• Etc.
Stromversorgungsnetz<br />
� Umbau konventionell gestaltetes<br />
Stromversorgungsnetz der LKW<br />
zum Smart Grids –<br />
Stromversorgungsnetz<br />
� Wechsel konventioneller<br />
Stromverbrauchszähler zu Smart<br />
Metering - Stromzähler
Fotovoltaik / Solardächer<br />
Lampert Druckzentrum,<br />
Vaduz<br />
Auch die BRUBA in<br />
Balzers produziert<br />
ihren Strom selbst!
Direkte Sonnenenergienutzung,<br />
die Fotovoltaik<br />
Freiflächenanlagen<br />
1.2 MWp in Garmisch-<br />
Partenkirchen
Fotovoltaik / Solarhäuser<br />
Baugesetz muss in diesem<br />
Sinne novelliert werden –<br />
Technischer Fortschritt muss<br />
auch in Dorfkernzonen platz<br />
haben
Wasserkraftnutzung<br />
Genutzte Gewässer:<br />
�Valüna-Samina-Malbun,<br />
�Lawena,<br />
�Planken, Trinkwasserkraftwerk<br />
�Spörry Vaduz und Triesen<br />
Ungenutzt:<br />
�Rhein und Kanal<br />
�Talseitig: Mittagspitze bis Saroja (Lawena genutzt)<br />
�Valorsch, Höhenunterschied Malbun bis Steg<br />
�Stillgelegte Kleinwasserkraftwerke in Triesenberg
Konventionelle Wasserkraftwerke / Einsatzbereich der verschieden Turbinen<br />
Typ Pelton-Turbine Francis-Turbine Kaplan-Turbine<br />
Einsatzbereich Speicherkraftwerke Speicherkraftwerke Laufkraftwerke<br />
Fallhöhe<br />
in m<br />
Durchflussmenge<br />
200 - 2000 10 - 700 4 - 30<br />
4 - 15 m 3 /s 4 - 55 m 3 /s 4 - 350 m 3 /s<br />
Wirkungsgrad 90 - 95 % ca. 90% 80-95%
Wasserkraftnutzung mit<br />
Wasserwirbelkraftwerk
Alleine nach Triesen fliessen<br />
drei solcher verbauter<br />
Wasserrinnen<br />
Der Kanal könnte mit einem solchen<br />
Kraftwerkstyp auch noch genutzt<br />
werden
Rohrturbine<br />
Für den Einsatz<br />
einer Kaplanturbine<br />
benötigt<br />
man eine Höhendifferenz<br />
von<br />
mindestens<br />
4 Meter
Rheinkraftwerke?<br />
Das Gewässerschutzgesetz bzw. die<br />
Auflage über Restwassermenge muss<br />
novelliert werden<br />
Vielleicht mit<br />
Ossberger-Turbine?
Energieholz / Holznutzung<br />
(Bioenergie / Biomasse)
Hackschnitzel, Pellets, etc.<br />
Vorteile: Schneller Trocken; Effizienter Transport;<br />
Leichteres Handling<br />
„Nachteil: Strukturprobleme unserer Gasversorgung“
Heizkraftwerk in Balzers<br />
Holzheizkraftwerke<br />
mit Hackschnitzel
Transport Energieholz
Holznutzung statt Wildheuen ??
NFP 66 - Ressource Holz<br />
Das mit 18 Mio. Franken dotierte NFP 66<br />
erarbeitet wissenschaftliche Grundlagen und<br />
praxisorientierte Lösungsansätze für eine<br />
bessere Verfügbarkeit und eine breitere<br />
Nutzung der Ressource Holz. Dabei entwickeln<br />
die Forschenden in Zusammenarbeit mit der<br />
Industrie innovative Technologien und<br />
Dienstleistungen für eine materielle,<br />
energetische und chemische Nutzung von<br />
holzbasierten Rohstoffen und orientieren sich<br />
an einem nachhaltigen<br />
Stoffkreislaufmanagement.<br />
Rahmenkredit: CHF 18'000'000<br />
Forschungsdauer: 5 Jahre<br />
Öffentliche Ausschreibung: Dez. 2010
Das sind Themen für:<br />
� Amt für Wald, Natur und Landschaft;<br />
� Förster, Waldbesitzer, Waldwirtschaft<br />
� Landwirtschaftsamt, Landwirte, Bodenbesitzer<br />
� Waldgesetz muss novelliert werden<br />
� Aber auch Industrie, Gewerbe, Transport<br />
Entwicklung neuer Maschinen für die Energieholznutzung<br />
� An dieser Stelle ein grosses Lob an die Bürgergenossenschaft<br />
Balzers. Man will eine Holzheizung für die<br />
Ortswärmeversorgung erstellen, in welcher man ausser<br />
Holzschnitzel und Pellets auch sämtliches Restholz, wie<br />
Restholz aus Sägereien, Altholz, Waldrestholz und Flurgehölz<br />
verbrennen kann.
14. Dezember 2010, Neue Zürcher Zeitung<br />
Wohnraum statt Bäume<br />
Eine Berner Interessengruppe schlägt Waldrodungen zugunsten von Wohnraum<br />
vor und bricht damit ein Tabu<br />
Ein neues Quartier im Wald, unmittelbar am Stadtrand: Mit dieser Idee mischt ein Architekturbüro die<br />
Stadtentwicklung Berns auf. Das Projekt ist eine Provokation weit über die Region hinaus – denn Schweizer Wald<br />
gilt als praktisch unantastbar.<br />
Daniel Gerny, Bern<br />
Keine Viertelstunde fährt man mit dem Bus vom Zentrum der Stadt Bern Richtung Norden – dann steht man mitten im Bremer, wie<br />
die Berner sagen, dem Bremgarten-Wald. Die ersten Bäume grenzen unmittelbar an die letzten Häuserzeilen des Länggassquartiers,<br />
so dass Stadt- und Waldrand hier auf praktisch einer Linie verlaufen. Für die Bernerinnen und Berner ist der Bremgarten-Wald eines<br />
der wichtigsten Naherholungsgebiet mit Jogging-Strecken und Spazierwegen – wenngleich hier von Idylle längst nicht mehr<br />
gesprochen werden kann: Die Autobahn 1 teilt den Wald seit den 1970er Jahren in zwei ungleich grosse Teile, wobei der Streifen,<br />
welcher der Stadt zugewandt ist, nur gerade einige hundert Meter misst.<br />
Ackerland wäre längst verbaut<br />
Aus städtebaulicher Sicht eine beinahe einmalige Situation, findet Peter C. Jakob, Partner im Architekturbüro «Bauart», das es sich<br />
zum Ziel gesetzt hat, auch gesellschaftspolitische Ideen zu lancieren, die sich nicht sofort realisieren lassen. Das Waldstück<br />
zwischen Län…………..<br />
Holznutzung und nicht mehr verfaulen lassen – ein weiteres Tabu, welches geknackt werden muss!!
Windenergienutzung
Bergwind und Talwind<br />
• Morgen: Hänge<br />
werden aufgeheizt<br />
• Mittag: Aufheizung,<br />
Talwind maximal<br />
• Nachmittag: Hänge<br />
kühlen schnell ab<br />
• Nacht: Auskühlung<br />
und Bergwind<br />
maximal
Föhn – der älteste Rheintaler<br />
Balzers<br />
� Region Buchs ca. 4% oder 350 Stunden Föhn<br />
Quelle: Stephan Bader, MeteoSchweiz<br />
� Region Balzers über 5% oder knapp 500 Stunden Föhn<br />
� Am häufigsten Föhn im April/Mai und November<br />
Buchs
Alpin<br />
Onshore<br />
Offshore
Wohin geht die Reise??
Windenergie Deutschland<br />
1400 Mal mehr installierte Windleistung als in der Schweiz
Windanlage mit Getriebe
Getriebelose Windanlage
Darrieus-Rotor und H-Darrieus-Rotor
Windgeschwindigkeits-<br />
Messsysteme<br />
Schalen-Anemometer<br />
LIDAR bzw. Laser<br />
Probeller-Anemometer<br />
Ultraschall-Anemometer
Windmessung Fläscher Riet, Balzers<br />
Gemessen wird mit den drei Systemen<br />
(Schalen- und Probelleranemometern,<br />
sowie dem Ultraschall-Anemometer<br />
SONIC) wie erklärt.<br />
Die Signale werden in drei unabhängigen<br />
Datenlogger bzw. PC aufgezeichnet. Die<br />
Daten werden über eine Mobil-<br />
Verbindung abgefragt.<br />
Das SONIC zeichnet die Daten im<br />
Millisekundenrhytmus auf. Die beiden<br />
anderen Systeme im Minutentakt.<br />
Im Frühling 2011 werden wir<br />
Ergänzungsmessungen mit dem LIDAR<br />
machen.
Windenergiemessungen auf Alp Lida,<br />
Fläscher Berg, Balzers
Windpotential im Rheintal
Bisherige Windmessungen Solargenossenschaft<br />
mit 25 bzw. 50 Metermasten<br />
und LIDAR (Lasermesssystem)<br />
Anskopf<br />
Hälos, Triesen<br />
Fläscher Riet<br />
Alp Lida<br />
Neugueter Balzers<br />
Messung in Vorbereitung
Wind in der Region Buchs / Windrosen
Wind in der Region Buchs / Windrosen<br />
Westwind<br />
Föhn<br />
Tal-<br />
wind<br />
Bergwind
Wind in der Region Balzers / Windrosen
Messung Ans<br />
Über Novellierung des Waldgesetzes<br />
könnte unterer Teil der Kurve wesentlich<br />
verbessern werden<br />
Messung Alp Lida<br />
Messmast-Messung<br />
LIDAR-Messung
Referenzanlage Enercon E-82 / Alp Lida E-53<br />
Getriebelos, Einzelblattverstellung, GFK-Rotorblatt<br />
E-82 E-53<br />
• Leistung: 2‘000 kW 800 kW<br />
• Nabenhöhe: 98m-138m 60m<br />
• Blattlänge: 41 m 1 26.5m 1<br />
• Rotorfläche: 5‘300 m 2 2‘200 m 2<br />
• Drehzahl: 6–18U/min 12-28U/min<br />
• Windzone: WZ III WZ II exp
Bergwind und Talwind<br />
• Morgen: Hänge werden<br />
aufgeheizt<br />
• Mittag: Aufheizung, Talwind<br />
maximal<br />
• Nachmittag: Hänge kühlen<br />
schnell ab<br />
• Nacht: Auskühlung und Bergwind<br />
maximal
Stromgestehungskosten in Rappen pro Kilowattstunden (Rp./kWh)<br />
Hinweis: Strompreisberechnungen in erster Schätzung, Genauigkeit ca. +/- 25%<br />
Jahr 1995 2010 2015 2020<br />
Durchschnittlicher Jahres-Gesamtstrompreis Haushalt LKW,<br />
inkl. Netzgebühren 24 Rp. 24 Rp. ? ?<br />
Fotovoltaik (Ohne jegliche finanzielle Förderung) 120 Rp. 60 Rp. 45 Rp. 25 Rp.<br />
Windenergie Offshore 15 Rp. 14 Rp. 14 Rp.<br />
Windenergie Onshore Küstenregionen & Flachland 30 Rp. 15 Rp. 12 Rp. 10 Rp.<br />
Windmessungen Rheinau, Buchs, E-82, Nabenhöhe 98 Meter 28 Rp.<br />
do. Nabenhöhe 138 Meter 24 Rp.<br />
Alp Lida, Balzers E-53 15 Rp.<br />
Ans, Balzers E-82 20 Rp.<br />
Neugueter, Balzers E-82 23 Rp.<br />
Fläscher Riet, Balzers (Luzisteig) E-82 25 Rp.<br />
Hälos, Triesen-Balzers E-82 35 Rp.
Ein letzter Satz:<br />
Windenergienutzung ist<br />
in unseren Gesetzen<br />
(UVP-Gesetz, EEG,<br />
Baugesetze, etc.) noch<br />
nicht verankert.<br />
Danke möchte ich an dieser Stelle<br />
meinen Kollegen von der Solargenossenschaft<br />
für ihr Engagement, im<br />
besonderen bei den<br />
Windmessungen:<br />
Bruno Dürr,<br />
Helmuth Marxer und<br />
Othmar Züger<br />
Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit