Beispiel einer Ausarbeitung - Franz von Lenbach Schule

eere 

Franz-von-Lenbach-Schule 

Staatliche Realschule für Knaben 

Projektpräsentation zum Thema: 

Alternative Energiequellen im 

Landkreis 

Name der Schüler/Schülerinnen: 

Johannes Kopold, Johannes Stöckl, Korbinian Stachel 

Klasse: 

9b 

Datum der Präsentation: 

22.02.2011 

Betreuende Lehrkräfte: 

Herr Broßmann, Frau Werner, Frau Kandier und Frau Gaumert 

1

1. Für die Zukunft braucht man umweltfreundliche Energiequellen. 

2. Alternative Energiequellen 

2.1 Biogasanlagen 

2.1.1 Geschichte 

2.1.2 Biogasanlagen Allgemein 

2.1.3 Aufbau einer Biogasanlage 

2.1.4 Aus welchem Substraten kann man Biogas gewinnen 

2.1.5 Wie entsteht Biogas 

2.1.6 Vor- und Nachteile einer Biogasanlage 

2.1.6.1 Welche ökologischen Vorteile hat die Biogasproduktion 

2.1.6.2 Welche ökologischen Nachteile hat die Biogasproduktion 

2.1.7 Mikrobielle Prozesse 

2.1.7.1 Phase: Hydrolyse 

2.1.7.2 Phase: Acidogenese oder Versäuerungsphase 

2.1.7.3 Phase: Acetogenese oder essigbildende Phase 

2.1.7.4 Phase: Methanogenese oder methanbildende Phase 

2.1.8 Nass- und Trockenfermentation 

2.1.9 Ein- und mehrstufige Anlagen 

2.1.10 Biomethan 

2.1.11 Gärrest 

2.2 Windkraft 

2.2.1 Geschichte der Windkraft 

2.2.2 Bestandteile einer Windkraftanlage (Bild) 

2.2.3 Bau einer Windkraftanlage (Video) 

2.2.4 Funktionsweise einer Windkraftanlage 

2.2.5 Allgemeine Vor- und Nachteile einer Windkraftanlage 

2.2.5.1 Vorteile 

2.2.5.2 Nachteile 

2.2.6 Arten einer Windkraftanlage 

2.2.6.1 Offshore Windkraftanlagen (Foto) 

2.2.6.1.1 Vorteile 

2.2.6.1.2 Nachteile 

2.2.6.2 Windkraftanlage auf Festland 



2.2.7 Anlauf- und Abschaltgeschwindigkeit 

2.2.8 Regelkonzepte 

2.2.8.1 Pitch-Regelung 

2.2.8.2 Stall-Regelung 

2.2.9 Windrichtungsnachführung 

2.2.10 Fortschritt der Windkraftanlagen 

2.2.11 Voraussetzung für die Nutzung einer Windkraftanlage 

2.2.12 Typenklassen (Windklasse) 

2

2.2.12.1 Vergleich verschiedener Typenklassen 

2.2.13 Genehmigungsgrundlage 

2.2.14 Standorte im Landkreis Neuburg-Schrobenhausen (Karte) 

2.2.14.1 Kienberg (Foto) 

2.2.14.1 Ammerfeld (Foto) 

2.2.15 Installierte Leistung in Deutschland (Statistik) 

2.2.16 Hersteller von Windkraftanlagen 

2.2.16.1 Enercon 

2.2.16.1.1 Produnkte 

2.2.16.2 Vestas 

2.2.16.3 Repower 

2.3 Photovoltaik- Solaranlage 

2.3.1 Photovoltaik 

2.3.1.1 Definition 

2.3.1.2 Geschichte 

2.3.1.3 Einheit von erzeugter Energie 

2.2.1.4 Wirkungsgrad 

2.3.1.5 Stromgewinnung 

2.3.1.6 Verschmutzung der Photovoltaik-Solaranlage 

2.3.1.6.1 Durch 

2.3.1.6.2 Reinigung 

2.3,1.6.3 Nachteile bei Verschmutzung 

2.3.1.7 Belastung der Umwelt 

2.3.1.8 Nutzungsdauer 

2.3.2 Solaranlage 

2.3.2.1 Konformität zum Verbraucher 

2.3.2.2 Energiespeicherung 

2.3.2.3 Funktionsweise einer Photovoltaikanlage 

2.3.2.4 Standorte in Landkreis Neuburg-Schrobenhausen 

2.3.2.5 Zellenaufbau einer Photovoltaikzelle 

2.4 Wasserkraft 

2.4.1 Definition 


2.4.3 Klassifizierung 

2.4.4 Vor- und Nachteile 



2.4.5 Funktionsweise 

2.4.6 Spezielle Kraftwerkstypen 

2.4.7 Standorte im Landkreis ND 

2.5 Holz 

2.5.1 Holzpellets 


3

2.5.1.2 Herstellung 

2.5.1.3 Eigenschaften von Holzpellets 

2.5.2.4 Nach- und Vorteile 

2.5.1.4.1 Vorteile der Holzpelletheizung 

2.5.2.4.2 Nachteile der Holzpellets 

2.5.2.4.2.1 Platzbedarf 

2.5.1.5 Preisvergleich 

2.5.1.6 Preisentwicklung 

2.5.2 Hackschnitzel 


2.5.2.2 Preis 

2.5.2.3 Verwendung 

2.5.2.4 Wassergehalt 

2.5.2.5 Eigenschaften der Hackschnitzel 

2.5.3 Holzpellets- und Hackschnitzelheizung (Bild) 

2.6 Geothermie 


2.6.2 Standorte in Landkreis Neuburg-Schrobenhausen 

2.7 Statistik zu alternative Energiequellen 

3. Es ist schwer mit diesen Mitteln die Hauptenergiequellen abzulösen. 

2.1 bis 2.1.12 Biogasanlage Johannes Stöckl 

2.2 bis 2.2.16.3 Windkraftanlage Johannes Kopold 

2.3 bis 2.3.2.5 Solar- und Photovoltaikanlage Korbinian Stachel 

2.4 bis 2.4.7 Wasserkraft Korbinian Stachel und Johannes Stöckl 

2.5 bis 2.6.2 Holz und Geothermie Alle 

2.7 Statistik Johannes Kopold 

4

1. Für die Zukunft braucht man umweltfreundliche Energiequellen. 

Ihr wisst doch bestimmt, dass es auf der Erde immer wärmer wird. Schuld 

daran sind zum Teil die Abgase der Autos, Kernkraftwerke und Atomkraft- 

werke. Ihr werdet euch doch schon mal gefragt haben, wie man diesen Ausstoß 

von Abgasen verringern kann. Dies geschieht durch den Einsatz von 

alternativen Energiequellen. Zu einem gibt es die Biogasanlagen, Windkraftanlagen, 

Solar- und Photovoltaikanlagen, Geothermie, Holz (Holzpellets und 

Hackschnitzel) und außerdem noch die Wasserkraft. Wir wollen euch heute 

die alternativen Energiequellen vorstellen, die sich hauptsächlich in unserem 

Landkreis Neuburg-Schrobenhausen befinden. Als erstes werden wir etwas 

über die Biogasanlage sagen. Danach erläutern wir die Windkraftanlage. 

Zum Schluss wird euch die Solar- und Photovoltaikanlage erklärt. 

5


Wer? Wann? Was ? 

Der Physiker Allesandro 

Volta 

In Italien 1789 Ein brennbares Gas das 

im Sediment des Lago 

da Como entstand ist. 

2.1.2 Biopasanlagen Allgemein 

Derzeit 2011 wird in Deutschland Biogas hauptsächlich direkt an der Biogasanlage 

zur dezentralen gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung (Kraft- 

Wärme-Kopplung) in Blockheizkraftwerken (BHKWs) genutzt. Dazu wird das 

Gasgemisch getrocknet, entschwefelt und dann einem Biogasmotor zugeführt, 

der einen Generator antreibt. Der so produzierte Strom wird in das Netz 

eingespeist. Die in Abgas und Motorkühlwasser enthaltene Wärme wird in_ 

VVärmeaustauscher zurückgewonnen. Ein Teil der Wärme wird benötigt, Jm 

die Fermenter zu beheizen, da die Mikroorganismen, welche die Biomasse 

abbauen, am besten bei Temperaturen'30-37 °C (mesophil) oder 50-60 °C 

(thermophil) wachsen. Überschüssige Wärme des Motors kann beispielsweise 

zur Beheizung von Gebäuden, zum Trocknen der Ernte (Getreide) oder 

den Betrieb von Aquakulturanlagen verwendet werden. Besonders wirtschaftlich 

und energieeffizient arbeitet die Anlage, wenn die überschüssige Wärme 

ganzjährig genutzt oder verkauft werden kann. 

Im Landkreis befinden sich zurzeit 14 Biogasanlagen. 

6

6.000 

5.000 

4.000 

t& 3.0110 

2.000 

1.000 

850 

49 

Ahnte mebereich 

Bestondsentwickluny der Biogastmlagen in Deutschland 

1043 

78 

—e — 

1360 

Anlugenanzuhl 

installierte 

elektrische Leistung 

1603 

1760 

2010 

247 / 

0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 

Quellen: RIR noch DUZ (2013), FvR (2010) 

2.1.3 Aufbau einer Bioqasaniatzle 

665 

3300 

Legende: 1 

Strom meeggeet, WOrme eeidiruwr Substrot 

3750 

4099 

1435 

2005 2006 2007 2008 2009 2010 

-2.400 

-2200 

- 2.000 

- 1.800 

- 1.600 

- 1.400 

- 1.200 

- 1.000 

- SOD 

- 600 

- 400 

- 200 

0 

Installierte elektrische Leistung (MV1e1) 

'Prognose 

Einspeisung 

Ins bffenttiche 

Stromnetz 

- 

Logerli)ehdlter 

7

2.1.4 Aus welchem Substraten kann man Biogas gewinnen 

Definition: Der zur Biogaserzeugung eingesetzte Rohstoff wird meistens als 

Substrat oder Einsatzstoff bezeichnet 

Landwirtschaft: 

>abbaubare organische 

>Gülle(Rind und Schwein) 

>Mais 

>Getreide 

>Zuckerrüben 

Lebensmittelindustrie: 

Mit der Kofermentation außerlandwirtschaftlicher Reststoffe werden zwar 

natürliche Stoffkreisläufe geschlossen, doch es können auch Schadstoffe / 

insbesondere Schwermetalle und Störstoffe auf die landwirtschaftlichen 

Nutzflächen gelangen. 

>Trester 

>Schlempe 

>Gemüseabfälle von Großmärkten 

>Speiseabfälle 

>Rasenschnitt 

>Bioabfall 

= Ein Mix aus verschiedenen Substraten erzielt einen höheren Energiegewinn! 

2.1.5 Wie entsteht Biogas 

Wirtschaftsdünger Kosubstrat 

Fermentative Bakterien 

= Zucker, organische Säuren, Alkohole 

Essigsäurebildende Bakterien 

=Essigsäure Wassersoff 

Methanbildende Bakterie 

=Biogas (v. a. Methan und Kohlendioxid) 

Die Eingangsstoffe werden von fermentativen Bakterien in Zucker, organische 

Säuren und Alkohole umgesetzt; essigsäurebildende Bakterien produzieren 

hieraus Essigsäure und Wasserstoff. Schließlich entsteht durch methanbildende 

Bakterien Biogas, das v. a. aus dem energiereichen Methan 

8

(50-75 % CH 4) und aus Kohlendioxid (25-45 % CO2) sowie geringer Anteil 

Wasser (2-7% H20), Schwefelwasserstoff (< 1% H2S) und Spurengasen 

(

• Methan hat pro Masse einen 25-fach höheren Treibhauseffekt als Kohlendioxid. 

Daher sind Emissionen an Biogasanlagen durch ein ordnungsgemäßen 

Betrieb zu vermeiden. 

2.1.7 Mikrobielle Prozesse 

Mikroorganismen sind die Grundlage zur Entstehung von Faulgasen (Deponie-, 

Klär-, Sumpf- und Biogas) diese sind abhängig von 

e i der Art des Substrats 

/dem pH-Wert 

/der Temperatur 

/dem Ablauf der Vergärung 

/schwer Abbaubar sind: faserartige Anteile aus Cellulose und verholzte Antei- 

le aus Lignocellulose sind enzymatisch. 

Cellulose: Ist der Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden (Massenanteil 

etwa 50 %) und damit die häufigste organische Verbindung. 

Lignocellulose: bildet die Zellwand verholzter Pflanzen und dient ihnen als 

Strukturgerüst. 

2.1.7.1 Phase: Hydrolyse 

Mikroorganismen können die polymeren Makromoleküle (z. B. Kohlenhydrate) 

nicht direkt in die Zelle aufnehmen. Daher werden zunächst verschiedene 

Arten von Exoenzymen ausgeschieden 

2.1.7.2 Phase: Acidogenese oder Versäuerungsphase 

Die Produkte aus der Hydrolyse werden durch säurebildende Mikroorganismen 

verstoffwechselt. Dabei entstehen außerdem Essigsäure (Acetat), 

10

Wasserstoff und Kohlendioxid, welche als Ausgangsprodukte für die Methanbildung 

dienen. 

2,1.7.3 Phase: Acetocienese oder essiqbildende Phase 

Während der Acetogenese werden die Mikroorganismen zu Essigsäure umgesetzt. 

2.1.7.4 Phase: Methanogenese oder methanbildende Phase 

Essigsäure wird in Methan umgewandelt. Etwa 30 % des Methans entstehen 

nach Gleichung 2 aus Wasserstoff und CO2. 

Gfr. , ichung 1: ca_..CH3COOH —› CO 2 + CH 4 

Gleichung 2: CO2 + 4 H2 —› CH4 + 2 H 20 

Die vier Phasen lassen sich• nicht strikt trennen, da beispielsweise auch 

schon in der Acidogenese Essigsäure, Wasserstoff und Methan entstehen. 

Die Methanogenese hingegen erfordert spezielle Stoffwechselfähigkeiten, die 

sich nur bei den Methanogenen finden. 

_ _ 

11

2.1.8 Nass- und Trockenfermentation 

Ein Unterscheidungsmerkmal bei Biogasanlagen ist die Betriebsweise als 

Nass- oder Trockenfermentation oder -vergärung. 

Nastern - lenauon. Trockenfermentation (Feststoffvergärung): 

Hoher Wasseranteil im Gärsubstrat - Die Trockenfermentation oder auch 

>Masse rühr- und fließfähig -> wäh- Feststoffvergärung erfolgt mit stapel- 

rend der Fermentation durchmischt. barer organischer Biomasse. 

Nassvergärung -> feste Biomasse 

muss gut zerkleinert werden -> Mit 

Flüssigkeit pumpfähig gehalten 

Trockenvergärung -> Gärgut weder 

verflüssigt, noch erfolgt eine ständige 

Durchmischung während der Vergärung. 

Oft blockieren der Rührwerke durch regelmäßiger Entleerung und Neube- 

strukturreiche Biomasse 

füllung mit dem stapelbaren Substrat 

notwendig 

Mei üllenutzung -> nur Nassvergä- Faulzeit (zwei bis vier Wochen) -> 

rung 

abhängig von Qualität und Beschaffenheit 

des Substrats. 

2.1.9 Ein- und mehrstufige Anlagen 

Über das genaue Zusammenspiel der Mikroorganismen ist nur wenig bekannt. 

Daher ist es schwierig, die verschiedenen Parameter (Substratart, 

Substratmenge, Temperatur, Rührwerkseinstellungen) optimal einzustellen. 

Anlagen mit Trockenfermentation benötigen einen deutlich geringeren Anteil 

der produzierten Wärme. Für den Gesamtwirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit 

einer Biogasanlage ist die optimale Nutzung der Abwärme (Gebäudeheizung, 

Holz- und Getreidetrockung und so weiter) ein wichtiger Faktor. 

12

2.1.10 Biomethan 

In mehreren Projekten wird das Biogas inzwischen in Aufbereitungsanlagen 

auf Erdgasqualität gereinigt und als Biomethan (Bioerdgas) in das Erdgasnetz 

eingespeist. Damit kann die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen an 

Standorten ohne Wärmeabnehmer verbessert werden. 

Das Bioerdgas kann beispielsweise in BHKWs verstromt werden, die direkt 

bei kontinuierlichen Wärmeabnehmern, wie z. B. Schwimmhallen, errichtet 

werden. 

Dadurch ist die Abwärme fast vollständig absetzbar. Aufbereitetes Biogas 

kann ebenso als Treibstoff für erdgasbetriebene Fahrzeuge eingesetzt werden. 

Die Anlagentechnik zur Aufbereitung von Biogas zu Biomethan und Einspeisung 

in das Erdgasnetz ist derzeit allerdings noch recht kostenintensiv und 

ist daher nur für „große Anlagen" (ab 1,5 MW) wirtschaftlich rentabel. 

2.1.11 Gärreste 

Die Gärrückstände aus Biogasanlagen werden weitestgehend als landwirtschaftliche 

Düngemittel verwendet. Sie sind chemisch weit weniger aggressiv 

gegenüber den Pflanzen als Rohgülle, die Stickstoffverfügbarkeit ist höher 

und der Geruch weniger intensiv. Per 

13

Gärrest der Nassfermentation ("Biogasgülle") ist eine gülleähnliche Sub- 

stanz. Bei der Trockenfermentation entsteht kein Kompost, sondern stabel- 

' barer Gärrest der ebenfalls als Dünger eingesetzt werden kann und ungefähr 

die Hälfte der Ausgangsmenge ausmacht. Die Menge des Gärrests lässt sich 

durch eine aerobe Nachbehandlung noch weiter verringern. Ausserdem wird 

durch diese Behandlung die Belastung durch Krankheitskeime (Entseu- 

chung), sowie die Belastung durch Schwefelwasserstoffverbindungen verrin- 

gert. Eine Verbrennung zur weiteren Mengenreduzierung und/oder Energie- 

gewinnung ist möglich. 

14

2.2 Windkraft 

2,2.1. Geschichte 

1890 erfand Charles F. Brush die erste elektrische Windkraftanlage zur Eigenversorgung 

seines Hauses. Einige Zeit später wurde 1957 von Ulrich W. 

Hütter die Grundlage für alle modernen Windkraftanlagen gelegt. 

2.2.2. Bestandteile einer Windkraftanlaq2 

Moderne Windenergieanlagen bestehen in Getriebe 

der Regel aus den folgenden Hauptkompo- leerblatt ißreese 

nenten: Fundament, Turm, Gondel und Re- MessinatTurnerr,e 

tor. Bei den Fundamenten unterscheidet 

Blattverstellung 

atornabe 

/ r -- Generator 

man zwischen Flachfundamenten damenten und — Gondel 

Tiefgründung. Flachfundamente werden tamarKntar , as- 

nada,a,n.e 

überall dort eingesetzt, wo ein tragfähiger 

Baugrund vorhanden ist. Bei besonders 

weichem Baugrund (z. B. in Mooren) werden 

so genannte Tiefgründungen bzw. 

Pfahlfundamente eingesetzt. Der Turm einer 

Windkraftanlage trägt die Gondel und 

den Rotor. Bei den Türmen unterscheiden 

man 3 Bauarten: Gittermast, konischer 

Stahlrohrturm oder Betonturm. Vereinzelt 

findet man auch so genannte Hybridtürme, 

d. h. Kombinationen aus den schon genannten 

Turmvarianten. Heute werden aus 

ästhetischen Gründen vorwiegend Stahl- 

rohrtürme eingesetzt. Abgespannte Masten 

werden nur für kleine Windkraftanlagen verwendet (z.B. Kleinwindkraftanla- 

gen zum Batterieladen). Die Gondel bzw. das Maschinenhaus einer Windenergieanlage 

beinhaltet fast alle für den Betrieb der Anlage erforderlichen 

Komponenten: Antriebswelle, Hauptlager, Getriebe, Generator, Windrichtungsnachführung, 

Steuerungs- und Sicherheitssysteme und z. T. auch den 

Transformator. An der Vorderseite der Antriebswelle ist der Rotor montiert, 

welcher aus der Nabe sowie den drei Rotorblättern besteht. 

2.2.3 Bau einer Windkraftanlage (Video) 

http://www.youtube.com/watch?ve - 2z2EXcJEzJs 

2.2.4 Funktionsweise einer Windkraftanla • e 

Ziel einer Windkraftanlage ist das Einspeisen von Strom in das Stromnetz. 

Dieses geschieht mit der Bewegungsenergie der Windströmung. Die Bewegungsenergie 

von der Windströmung wirkt auf die Rotorblätter und setzt so- 

Turm 

Neizanschlts 

Fund ament 

15

mit den Rotor in eine Drehbewegung. Der Rotor, auch Windturbine genannt, 

gibt die Rotationsenergie über ein Getriebe an einen Generator weiter, der 

für die Stromproduktion in der Windkraftanlage zuständig ist. 

2.2.5 Allgemeine Vor- und Nachteile einer Windkraftanlage 


• kostenlose, regenerative Primärenergie 

• keine Abgase 

• Primärenergie aus dem Inland, keine Importabhängigkeit 


• Keine Versorgungssicherheit 

• Hohe Bau- und Wartungskosten 

• Lärmbelästigung 

2.2.6 Arten der Windkraftanlage 

2.2.6.1 Offshore Windkraftanlage 

Eine Offshore Windkraftanlage ist eine Windkraftanlage, die im Meer oder in 

größeren Seen, die von 30 Meter bis 50 Meter tief sind, auf ein Fundament 

errichtet wird, das bis zum Boden reicht. Forscher arbeiten aber jetzt schon 

an einer Windkraftanlage, die wirklich auf einer schwimmenden Plattform 

errichtet sind. 

16


• Höheres Seewindpotential: 

I m Zentrum der Betrachtung steht der erzielbare Mehrertrag durch die 

stärkeren und gleichmäßigeren Winde auf dem Meer. Im Vergleich zu 

dem durchschnittlichen Ertrag der Windkraft in Deutschland mit etwa 

1.500 Volllaststunden wäre der Stromertrag in der Nordsee um mehr 

als das Dreifache (4.500 Volllaststunden) höher. Im Vergleich zu den 

besten Windstandorten in Deutschland wäre die Stromproduktion annähernd 

doppelt so hoch gewesen. 

• Sehr großes Standortpotential: 

Hier kann das riesige Flächenpotential auf dem Meer ausgenutzt werden. 

• Geringeres Konfliktpotential: 

Schwimmende Windkraftanlagen können in großer Entfernung von 

den Küsten installiert und dort positioniert werden, dass Konflikte mit 

der Seeschifffahrt, dem Tourismus und Sichtbarkeitsbeschränkungen 

vermieden werden 


• Die Energieerzeugung erfolgt fern der Verbraucher. 

• Ohne Optimierungen sind schwimmende Strukturen deutlich aufwändiger 

als Landanlagen. 

• Die Erreichbarkeit, z.B. für Wartungsarbeiten und die Errichtung ist 

stark wetterabhängig. 

• Die Anlagen sind auf dem Meer deutlich höheren Belastungen (z.B. 

Wetterextremen) ausgesetzt als an Land. 

2.2.6.2 Windkraftanlage auf Festland 


• Viele umweltfreundliche Aspekte 

• Für Wartungsarbeiten leicht erreichbar 

• Näher am Verbraucher 


• Die permanent durch die Luft rotierenden Windradflügel verursachen 

ein unaufhörliches Surren und Sausen. 

• Der entstehende Schattenwurf, der ständig bewegenden Rotorblätter, 

überzieht alle Häuser, die sich im Umkreis der Anlage befinden. 

• Bei einem Feuerausbruch in der Gondel, wegen einem Blitzeinschlag, 

kann die Feuerwehr nicht eingreifen. 

• Auswirkungen auf die Tierwelt 

17

2.2.7 Anlauf- und Abschaltgeschwindigkeit 

Die Windkraftanlagen werden von der Regelelektronik bei ertragsversprechenden 

Windgeschwindigkeiten (Anlaufwindgeschwindigkeit) angefahren 

und bei zu großen Windgeschwindigkeiten (Abschaltwindgeschwindigkeit) 

wieder abgeschaltet. Die Windgeschwindigkeit kann dabei von der Steuerung 

über das Anemometer ermittelt oder aus der Drehzahl des Rotors und der 

abgegebenen Leistung abgeleitet werden. Die Anlagen besitzen auch eine 

Notstromversorgung, um bei Netzausfall ein sicheres Abschalten (Blätter in 

Segelstellung drehen oder bremsen) zu gewährleisten. Ab einer Windgeschwindigkeit 

von 2-4 m/s (Windstärke 2-3 Bft) schaltet die Steuerung die 

Windkraftanlage ein, da erst dann nennenswerte Energiemengen in das 

Stromnetz abgegeben werden können. Bei sehr großen Windgeschwindigkeiten 

(typische Abschaltgeschwindigkeit 25-35 m/s, Windstärke 10-12 Bft) 

wird die Anlage abgeschaltet, um Schäden durch mechanische Überbelastung 

zu vermeiden. Pitchgeregelte Anlagen drehen ihre Blätter in Segelstellung 

und gehen in den Trudelbetrieb, stallgeregelte Anlagen werden aus dem 

Wind gedreht und durch die Bremse festgesetzt. Neuere Anlagen besitzen 

eine Sturmregelung. Diese schaltet die Anlage nicht einfach ab, sondern erlaubt 

den reduzierten sicheren Betrieb der Anlage bei fast jeder Windgeschwindigkeit, 

da sie bei Sturm die Rotorblätter so verstellt, dass die Anlage 

in einem sicheren Betriebszustand verbleibt. Sie sorgt auch für ein "sanfteres" 

Ab- und wieder Zuschalten der Anlage, wenn der zu starke Wind ein 

wenig schwächer wird. Das schont das Spannungsniveau im Stromnetz. 

2.2.8 Regelkonzepte 

2.2.8.1 Pitch-Regelung 

Meist sind größere Windkonverter mit einer automatischen Rotorblattverstellung 

ausgerüstet. Bei schwachem Wind werden die Rotorblätter so eingestellt, 

dass sie in voller Breite gegen die Strömung stehen. Bei stärkerem 

Wind lässt sich der Einstellwinkel zunehmend reduzieren. Bei Sturm werden 

die Blätter parallel zur Windströmung gerichtet, bis sich der Rotor nicht mehr 

dreht. Diese Regelung wird als Pitch-Regelung bezeichnet, abgeleitet vom 

englischen "pitch", was so viel wie Neigung bedeutet. Zusätzlich verfügen 

diese Anlagen über ein hydraulisch betriebenes Scheibenbremssystem für 

den Notfall. 

18

2.2.8.2 Stall-Regelung 

Bei kleineren Windkraftanlagen sind die Rotorblätter meist nicht verstellbar. 

Das aerodynamische Profil der Rotorflügel ist daher so angelegt, dass bei 

Erreichen einer bestimmten Windgeschwindigkeit ein Strömungsabriss an 

den Rotorblättem erfolgt. Dadurch werden die Antriebskräfte auf den Rotor 

reduziert. Diese Regelung wird als Stall-Regelung bezeichnet, abgeleitet vom 

englischen "stall", was so viel wie Abrutschen bedeutet. Als Betriebs- und 

Notfallbremse dient eine hydraulisch betriebene Scheibenbremse. Als zusätzliche 

Sicherung gegen Überdrehen befinden sich an den Rotorblättern 

aerodynamisch wirkende Bremsklappen, die bei einer bestimmten Drehzahl 

des Rotors ausgefahren werden. 

2.2.9 Windrichtungsnachführung 

Um das volle Leistungsvermögen einer Windturbine erreichen zu können, 

muss diese der Windrichtung nachgeführt werden. Eine Schräganströmung 

des Rotors, also eine Winkelabweichung zwischen der Rotorachse und der 

Windrichtung, hat einen Leistungsabfall zur Folge. Um die Turbine der Windrichtung 

nachführen zu können, werden bei marktgängigen Anlagen nahezu 

ausschließlich aktive, elektramotorische - Azimutantriebe - eingesetzt. -- 

Das komplette Maschinenhaus wird einer Anzahl von bis zu acht solcher Getriebemotoren 

(bei Anlagen der Multimegawatt-Klasse) der Windrichtung 

nachgeführt. Erfasst wird die Windrichtung über die sog. „Windfahne". Die 

Anlagensoftware ermittelt aus dem über diesen Sensor erfassten Wert ein 

zeitliches Mittel und somit den Abweichungswinkel sowie die gegebenenfalls 

notwendige Einschaltdauer und Drehrichtung der Azimutmotoren, um eine 

Positionskorrektur durchzuführen. Wird keine Windrichtungsnachführung 

vorgenommen, wird das Maschinenhaus über Feststellbremsen fixiert. 

Dadurch kann einer mechanischen Überlastung der Zahnräder und des Azimutkranzes, 

verursacht durch Windböen, vorgebeugt werden. 

19

eD - 

Maschinenträger mit Antriebsstrang und Azimutantrieb sowie —bremse 

Durch die Windrichtungsnachführung und der Pitch-Regelung wird ein maximaler 

Ertrag möglich. 

2.2.10 Fortschritt der Windkraftanlagen 

Der Fortschritt der Windkraftanlagen ist in dem letzten Jahrzehnt enorm gewesen. 

Innerhalb von zehn Jahren ist die Leistung kommerzieller, wirtschaftlich 

betriebener Windkraftanlagen von 80 kW auf 2.000 kW gestiegen. 

Derzeit plant man sogar Windkraftanlagen mit einer Leistung von 7.500 kW. 

Es werden auch schon Windkraftanlagen auf dem Meer oder in größeren 

Seen gebaut (Offshore Anlagen). 

2.2.11 Voraussetzung für die Nutzung einer Windkraftanlage 

Damit sich die Investition in eine WKA lohnt, muss die Windgeschwindigkeit 

mindestens vier Meter pro Sekunde in 10m Höhe betragen. 

2.2.12 Typenklasse (Windklasse) 

Windkraftanlagen können für verschiedene Windklassen zugelassen werden. 

International ist die Normung der IEC (International Electrotechnical Cornmission) 

am geläufigsten. In Deutschland gibt es zudem die Einteilung des 

Deutschen Institutes für Bautechnik in Windzonen. Die IEC-Windklassen 

spiegeln die Auslegung der Anlage für windstarke oder windschwache Gebiete 

wider. Charakteristisch für Windkraftanlagen in höheren Klassen (weniger 

Wind) sind größere Rotordurchmesser bei gleicher Nennleistung und oft 

auch ein höherer Turm. Als Bezugswerte werden die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 

in Nabenhöhe und ein Extremwert verwendet, der statistisch 

nur ein Mal im 10-Minuten-Mittel innerhalb von 50 Jahren auftritt. 

20

2.2.12.1 Vergleich verschiedener Typenklassen hinsichtlich der Windgeschwindigkeit 

IEC Windklasse 

IEC Windklasse I II III IV 

50-Jahres-Extremwert 50 m/s 42,5 m/s 37,5 mis 30 m/s 

Durchschnittliche Windgeschwindigkeit 

10 m/s 8,5 m/s 7,5 m/s 6 m/s 

2.2.13 Genehmigungsgrundlage 

In Deutschland sind Windkraftanlagen nach § 35 Abs. 1 Nr. 5 Baugesetzbuch 

(BauGB) als Vorhaben im Außenbereich „privilegiert". Durch planungsrechtliche 

Instrumente (Regionalplanung, Flächennutzungsplanung bzw. Bebauungspläne) 

können Vorrangflächen festgelegt und damit auch andere Flächen 

von der Windenergienutzung ausgeschlossen werden. Die Genehmigung 

erfolgt in der Regel als immissionsschutzrechtliche Genehmigung, die 

gleichzeitig alle anderen erforderlichen Genehmigungen einbezieht. 

In der Praxis wird oft versucht, politisch auf die Genehmigungsbehörden sowohl 

pro als auch contra Windenergienutzung Einfluss zu nehmen. Bei den 

Banken benötigt man ein Windgutachten, sonst bekommt der Interessierte 

kein Darlehen. Außerdem muss sich die Lautstärke des Schalls und der Umfang 

des Schattenwurfs in einem gesetzlich erlaubten Rahmen befinden. Da 

so viele gesetzliche Voraussetzungen vorhanden sind, kann eine Planung 

der Windkraftanlage bis zu fünf Jahren dauern. 

21

2.2.14 Standorte im Landkreis Neuburq-Schrobenhausen (Karte) 

Neißenlang 

.chänenteld 

Pappenhahn 

ffiith_iinSo!nhekm 

Münsliedit 

Rögling 

Titgrrersheirn 

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Nenn2-enumn 

Burgsalach 

Renneesilofett 

Paitenbuch 

-Jur.nstein Eichstatt 

• Nauburu a.d_Dontau 

• Oberhausen 

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Pakt 

Burgheim 

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B.300 

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F3eratzhausen 

in Betrieb 

geplant 

Haag a.d 

Menet 

Grafik: DK ran 

2.2.14.1 Kienberg 

Diese Windkraftanlage steht seit 1993 und ist deshalb schon etwas veraltet. 

Deshalb besitztes keine Pitch-Regelung sondern eine Stall-Regelung darum 

ist der Ertrag atia - h dementsprechend kleiner. Sie kann 'eine von ca. 0,2 MW 

Leistung vorweisen. Außerdem misst die Anlage eine Nabenhöhe von 40 m. 

_ 

') '")

2.2.14.2 Ammerfeld 

Bei dieser WKA handelt es sich um eine Enercon E-82, 

die eine maximale Leistung, bei einer Windgeschwindigkeit 

von 17-25 m/s, von 3.000 kW bringt. Diese 

Windkraftanlge wurde von Bavaria Windpark gebaut 

und die Bauteile stammen von Enercon. Der Aushub 

für den Fundamentbau fand bereits im Juli 2009 statt. 

150 Fertigmörtel-Stopfsäulen (mit je 10 m Länge und 

ca. 60 cm Durchmesser) wurden zur Vebesserung des 

Baugrundes verwendet. Für das Fundament waren 

rund 4.000 t Spezialbeton sowie 80 t Baustahl nötig. 

Die Nabenhöhe beträgt 138 m. Bis ca. 85 m Höhe 

• • 

besteht der Turm aus Fertigbetonteilen 

(Hybridbauweise). Verbunden werden die Ringe vorerst mit Spezialmörtel, 

nach Fertigstellung des Betonturmes werden alle Ringe mit Stahlseilen 

durchzogen, die im Keller des Fundamentes hydraulisch (mit einer Kraft von 

ca. 4.000 kN) vorgespannt werden. Der komplette Betonturm weist eine 

Masse von rund 1.000 t auf. Der restliche Turm bis in eine Höhe von 137 m 

besteht aus zwei Stahlrohrsegmenten mit einer Länge von je ca. 25m:diese 

ganzen Teile wurden von einem Schwerlasttransporter angeliefert. Zum - 'aufstellen 

dieser Teile wurde ein Kettenkran und ein Hilfskran benötigt. Zum Errichten 

der Anlage ist eine Gesamtfläche von ca. 1.300 m 2 notwendig. Darunter 

sind aber noch nicht die Zufahrtswege berücksichtigt. Ist der Turmbau 

abgeschlossen, folgt die 

Montage der Gondel und 

des Generators. Die Rotorblätter 

werden auf der Vormontagefläche 

mit der Nabe 

verschraubt. Anschließend 

wird der Rotor „gezogen" 

und an die Gondel Yiti tezzi 

angeflanscht (die sog. 

- 

„Hochzeit"). Die Länge der i mrs44 

Rotorblätter beträgt je 40 

m. Der gesamte Rotor besitzt ein Gewicht von rund 50 t, wobei ein Blatt ca. 8 

t wiegt. Die Windkraftanlage besitzt eine Pitch-Regelung, damit der Ertrag 

gesteigert wird. Der Ertrag dieser Anlage war im Dez 09 bei 345.832 kWh, im 

Jan 10 bei 187.480 kWh und im Feb 10 bei 311.575 kWh. Diese Anlage ist 

seit dem 29.10.2009 in Betrieb. Bei dem Bau der Anlage gab es eine Verzögerung 

der Inbetriebnahme um 2 Wochen. Die Kosten der Anlage belaufen 

sich auf ca. 2.750.000,00E. Dies teilt sich in drei Darlehen auf und zwar 2- 

mal 1.290.000,00E und einmal ein Darlehen mit 170.000,00E. Diese Darlehen 

werden in 15 Jahren abbezahlt und zwar mit ca. 1.100.000,00E Zinsen. 

23

Die Gesamtkosten belaufen sich somit auf ca. 3.850.000,00E. Der jährliche 

Gewinn der Anlage, bei normalem Ertragsfall, beläuft sich auf 414.000,00E. 

Schallprognose am Standort Ammerfeid: 

47ro IW 03 4tUso 

lert ,C4ä51:446444 - 77420, KaitrnI C.Ks.i4 Zone..1CS4Äs3J 11 , 44.4445.024 

• 11 44 WEM. Eguidesele be4 

lefeCtecr ther4sxmgcl "cal .4.crn elerrede4+24.1. 

4144A4 3-,■ 4S14) meg. 50 181 4 ) sedew 

2.2.15 Installierte Leistung' in Deutschland 

I 2 

30.000 

Z5.000 

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Kurniiiierte installierte Leistung 

kumulierte - instalIierte Leistung 

accumulated instaHed capocity 

c c 4. "' °)°` ",

2.2.16 Hersteller 

2.2.16.1 Enercon 

Enercon hat einen Marktanteil in Deutschland 2009, basierend auf installierter 

Leistung, von 60,40 %, in Europa 2009 von 25,00 % und weltweit 2009 

von 8,50 %. 

2.2.16.1.1 Untemehmensdaten 

Produktionsstätten Deutschland: Aurich (Firmensitz), Emden, Magdeburg 

Produktionsstätten international: Schweden, Brasilien, Türkei, Portugal, 

Kanada 

Produktionsfläche weltweit: 478,000 m 2 

Vertriebsbüros: 8 national, 16 international 

Service weltweit: mehr als 160 Servicestationen 

Logistik: Mobilkräne bis 1.600 t, hunderte Servicefahrzeuge 

und mehrere Spezial- 

Installierte Leistung / Anlagen weit- 

weit: 

2.2.16.1.2 Produkte 

Typ: Nennleistung: Überstrichene Fläche: 

E 33 330 kW 876 m 2 

E44 900 kW 1.521m 2 

E48 800 kW 1.810m 2 

E53 800 kW 2.198m 2 

E70 2.300 kW 3.959m 2 

E82 2.000 kW 5.281 m 2 

E82 2.300 kW 5.281 m 2 

E82 3.000 kW 5.281 m 2 

E101 3.000 kW 8.012m 2 

E126 7.500 kW 12.668m 2 

transporter für Türme und Blätter 

über 22 Gigawatt / über 17.000 Anlagen 

25

2.2.16.2 Vestas 

Hauptsitz: Dänemark 

Standorte: Europa, Asien, Nord- und Südamerika, 

Australien 

Standorte in Deutschland: Dortmund, Lauchhammer, Magdeburg, 

Berlin, Lübeck, Husum 

2.2.16.3 Repower 

Standorte: Asien, Australien, Europa, Nordamerika 

Standorte in Deutschland: Bremerhaven, Büdelsdorf, Hamburg, 

Husum, Osnabrück, Osterrönfeld 

Trampe und Eberswalde 

Partner von Repower: Dongfang und WINDEY in China 

26

2.3 Photovoltaik- Solaranlage 

anzwimmenewtmeteef 5 meeem : 

2.3.1Photovoltaik 


Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie 

in elektrische Energie mittels Solarzellen. Auch PV (bzw. PVA) genannt 

2.3.1.2 Geschichte 

Jahr Wer Was 

1938 Alexandre Entdeckung 

Edmond Becque- photoelektrische 

rel 

Effekt 

1876 VVilliam G. Nachweis der 

Adams und 

Richard E. Day 

Entdeckung 

1905 Albert Einstein Erklärung von 

Photoeffekt 

1954 Daryl Chapin, Produzieren von 

Calvin Fuller und 

Gerald Pearson 

Siliziumzellen 

1955 Telefonverstärker Ersten Anwendungen 

2.3.1.3 Einheit von erzeugter Energie 

Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird häufig in der nichtwissenschaftlichen 

Schreibweise W p (Watt Peak) oder kW p angegeben. 

27

2.2.1.4 Wirkungsgrad: 

1. Organische Solarzellen erzielen derzeit bis zu 8,13 % Wirkungsgrad 

2. Dünnschichtmodule auf Basis von amorphem Silizium etwa 5 bis 

13 Prozent 

3. Solarzellen aus polykristallinem Silizium 13 bis 18 Prozent 

4. Zellen aus monokristallinem Silizium zwischen 14 und 24 Prozent 

5. Sogenannte Konzentratorzellen können in Laborsituationen über 

40 Prozent `f 

• amonpfiem=bei dem die Atome keine geordneten Strukturen 

• polykristallin r eni=ist ein kristalliner Festkörper, der aus vielen kleinen 

Einzelkristallen besteht 

• monokristallirem=dessen Bausteine (Atome, Ionen oder Moleküle) ein 

durchgehendes einheitliches, homogenes Kristallgitter bilden. 

2.3.1.5 Stromgewinnung 

Solarmodule erzeugen immer Gleichstrom mit einer niedrigen Spannung, für 

die es kaum geeignete Verbraucher gibt. Die meisten elektrischen Energieverbraucher 

sind auf Wechselstrom (zum Beispiel im Haushalt 230 V, 50 Hz) 

angewiesen. Bei der Umwandlung und Übertragung des Gleichstroms in 

Wechselstrom entstehen Verluste (meist 3 bis 7 %). Als Umwandler werden 

Wechselrichter verwendet. Dies sind — technisch gesehen — starke Oszillatoren 

der Frequenz 50 Hz. Ohne diese ließe sich der erzeugte Strom nicht in 

das öffentliche Netz einspeisen. Bei einem Einsatz in Deutschland wird die 

Energie, die zur Herstellung einer Photovoltaikanlage benötigt wird, in zwei 

bis sieben Jahren wieder hergestellt. Der Erntefaktor liegt zwischen 1 1 5 und 

38. Der energieintensive Teil der Solarzelle kann 4- bis 5-mal wiederverwertet 

werden. 

2.3.1.6 Verschmutzung der Photovoltaik-Solaranlage 

2.3.1.6.1 Durch 

• Blätter und Nadeln 

• klebrige organische Sekrete von Läusen 

• Pollen und Samen 

• Ruß aus Heizungen und Motoren 

2.3.1.6.2 Reinigung 

• Regen und Schnee (reicht oft nicht aus) 

• wasserführende Teleskopstangen 

• vollentsalztes Wasser 

28

2.3.1.6.3 Nachteile bei Verschmutzung 

• bei extremen Verschmutzungen bis zu 30 % Ertragsverlust 

2.3.1.7 Belastung der Umwelt 

Die Umweltauswirkungen bei der Silizium-Technologie und bei der Dünnschichtttechnologie 

sind die typischen der Halbleiterfertigung, mit den entsprechenden 

chemischen und energieintensiven Schritten. So ist der sensibelste 

Punkt bei der Silizium-Technologie die Reinstsiliziumproduktion, aufgrund 

des hohen Energieaufwandes und dem Aufkommen an Nebenstoffen. 

Für 1 kg Reinstsilizium entstehen 19 kg Nebenstoffe. Da Reinstsilizium meist 

von Zulieferfirmen produziert wird, ist die Auswahl der Lieferfirmen unter 

Umweltaspekten entscheidend für die Umweltbilanz eines Moduls. Bei der 

Dünnschichttechnologie ist die Reinigung der Prozesskammem ein sensibler 

Punkt. Hier werden oft die klimaschädlichen Stoffe Stickstofftrifluorid und 

Schwefelhexafluorid verwendet. Ebenso ist der Einsatz des Stoffes Cadmiumtellurid 

als Halbleiter heikel, da Giftigkeit und Brandverhalten noch wenig 

untersucht sind. 

2.3.1.8 Nutzungsdauer 

Bei Photovoltaikanlagen wird von einer Nutzungsdauer von 25 Jahren ausgegangen. 

Da Photovoitaikanlagen keine beweglichen Teile enthalten sind 

sie sehr langlebig,14s ist durchaus denkbar, dass Sie auch über diesen Zeitraum 

hinaus nutzbar bleiben i 

Denn bei der Stromgewinnung wird das Material nicht abgenutzt oder verbraucht 

2.3.2 Solaranlage 

2.3.2.1 Konformität zum Verbraucher 

Da Strom aus Photovoltaik naturgemäß tagsüber, zu Zeiten hohen Verbrauchs 

zur Verfügung steht, trägt sie bei sonnigen Bedingungen zur Deckung 

der Mittellast bei und ergänzt damit Grundlastkraftwerke, kann diese 

allein aber nicht ersetzen. Photovoltaikleistung entsteht zwar „ungesteuert" 

aber vorhersagbar und hat ihr Maximum gerade in der mittäglichen Tageshöchstlast. 

Sie mindert somit den Mehrbedarf um diese Uhrzeit und unterstützt 

die vorhersehbare (geplante) Spitzenleistung in diesem Teil des Tageslastgangs. 

Unvorhergesehene Spitzenlast muss wie bisher durch dafür 

geeignete Spitzenlastkraftwerke bereitgestellt werden 

2.3.2.2 Energiespeicherung 

• Bei Inselanlagen wird die gewonnene Energie in Speichern, meist Akkumulatoren, 

gepuffert. 

29

• Die deutlich häufigeren Verbundanlagen speisen den erzeugten Strom 

direkt in das Verbundnetz ein, wo er sofort verbraucht wird. Photovoltaik 

wird so zu einem Teil des Stromrnixes. 

2.3.2.3 Funktionsweise einer Photovoltaikaniage 

An der Grenzschicht entsteht ein entgegen der Dotierung gepoltes elektrisches 

Feld, das zur Trennung der durch das Sonnenlicht freigesetzten Ladungen 

führt. Dadurch verstärkt sich bei Lichteinfluss der Elektronenüberschuss 

bzw. -menge]. Wenn Licht auf eine Solarzelle trifft werden Ladungen 

aus dem Material freigesetzt. Durch ihre Trennung in der Grenzschicht entsteht 

ein Energiepotenzial in Form einer elektrischen Spannung. Schließt 

man den Stromkreis zwischen den beiden Polen über einen Verbraucher, 

fließt Strom. Um der Solarzelle Strom entnehmen zu können, sind auf der 

Vorder- und Rückseite metallische Kontakte aufgebracht. 

2.3.2.4 Standorte in Landkreis ND 

Wo: Fläche 

Holzkirchen 27.800m 2 

Altenburg ? 

Hönighausen 

Sinning 14.947,96m 2 

Wengen 5.673m 2 

Wengen 12.070m 2 

2.3_2.5 Zellenaufbau einer Photovoitaikzelle 

positive p-dotiertes 

Elektrode Silizium 

30

2.4 Wasserkraft 

2.4.1 Definition: 

Wasserkraft (auch: Hydroenergie) ist eine regenerative Energiequelle. 

2.4.2 Geschichte: 

Wann Wer Was 

1767 englische Bauingenieur erste Wasserrad aus 

John Smeaton Gusseisen herstellte 

1880 In Nordengland ? erste Wasserkraftwerk 

1896 Niagarafällen in den 

USA 

Großkraftwerk 

2.4.3 Klassifizierung: 

Betrachtungsweise Klassifizierung Nutzfallhöhe Niederdruckanlage 

(Fallhöhe < 15m) 

Mitteldruckanlage (Fallhöhe < 50m) 

Hochdruckanlage (Fallhöhe> 50m) 

Energiewirtschaft Grund lastkraftwerk 

Mittellastkraftwerk 

Spitzen lastkraftwerk 

Installierte Leistung Kleinwasserkraftanlagen (< 1MW) 

mittelgroße Wasserkraftanlagen (< 

100MW) 

Großwasserkraftan lagen (> 100MVV) 

2.4.4 Vor- und Nachteile 

24.4.1 Vorteile: 

* Wasser zählt zu den regenerativen Rohstoffen, d. h. es wird nicht verbraucht, 

* fossile Energieressourcen, wie Kohle, Erdöl und -gas werden geschont 

* Unabhängigkeit von konventioneller Energieträgern 

* Klimaschutz, da CO2 neutral 

*Anlageteile sind nach Ende der Betriebszeit recyclebar 

2.4.4.2Nachteile: 

* ökologischen Barriere: Fische und Kleinstlebewesen können nicht mehr 

ihre gewohnten Wanderungen durchführen, oder sterben wenn sie in die 

Turbinen eingezogen werden 

* verringerte Fließgeschwindigkeit aufgrund des Gewässeraufstaus führt zu 

verringerter Sauerstoffkonzentration und Erhöhung der Wassertemperatur 

31

* Geschieberückhalt und damit Sedimentation oberhalb und eine verstärkte 

Erosion unterhalb der Staustufe verbunden. 

* Bei Dammbruch, muss man wohl mit einer vollständigen Zerstörung des 

Lebensraums sowohl für Menschen als auch für Tiere rechnen 

* Beim Anlegen des Stauraums werden teilweise riesige Fläche überflutet, 

wobei neben der biologischen Vielfalt auch der Lebensraum für Menschen 

verloren geht 

2.4.5 Funktionsweise: 

Durch eine Stauanlage wird Wasser im Stauraum auf möglichst hohem potentiellem 

Niveau zurückgehalten. Die Energie der Bewegung des abfließenden 

Wassers wird auf eine Wasserturbine oder ein Wasserrad übertragen, 

wodurch dieses in Drehbewegung mit hohem Drehmoment versetzt wird. 

Dieses wiederum wird direkt oder über ein Getriebe an die Welle des Generators 

weitergeleitet, der die mechanische Energie in elektrische Energie 

umwandelt. 

2.4.6 Spezielle Kraftwerkstypen 

• Laufwasserkraftwerk 

• Speicherkraftwerk 

• Pumpspeicherkraftwerk 

• Kavernenkraftwerk 

• Gezeitenkraftwerk 

• Wellenkraftwerk 

• Meeresströmungskraftwerk 

• Schiffmühle 

• Gletscherkraftwerk 

• Strom-Boje 

• VVasserwirbelkraftwerk 

2.4.7 Standorte im Landkreis ND 

Kleine Wasserkraftanlage: Große Wasserkraftanlagen 

• An der VVeilach Betreiber ist EON-Wasserkraft AG 

• An der Paar 

• An der kleinen Paar An der Donaustaustufe 

32

2.5 Holz 

2.5.1 Holzpellets 


Als Holzpellets werden stäbchenförmige Pellets bezeichnet, die vollständig 

oder überwiegend aus Holz oder Sägenebenprodukten hergestellt werden. 

Holzpellets werden vor allem als Brennstoff genutzt, sie werden jedoch auch 

in deutlich geringerer Menge stofflich genutzt, beispielsweise bei der technischen 

Produktion von Wood Plastic Composites (Holz-Kunststoff- 

Verbundwerkstoffe). 

2.5.1.2 Herstellung 

Die Herstellung der Holzpellets erfolgt meist nahe der Rohstoffquelle. Das 

sind z. B. Säge- und Hobelwerke, in denen als Koppelprodukt Holzabfälle 

anfallen. Auch aus Stammholz werden Pellets produziert. Die Rohstoffe werden 

zunächst zerkleinert, beispielsweise durch eine Hammermühle. An das 

Pelletwerk oder die Holzverarbeitung angeschlossene Biomasseheizwerke 

oder Biomasseheizkraftwerke können die Wärme zur Trocknung der Rohstoffe 

liefern. In einer Pelletieranlage (Pelletpresse) werden die Pellets geformt. 

Das Material wird unter hohem Druck durch eine Stahlmatrize (Rund- oder 

Flachmatrize) mit Bohrungen im gewünschten Pelletdurchmesser (je nach 

Matrize 6 bis 10 mm) gepresst. Durch den Druck findet eine Erwärmung statt, 

die das im Holz enthaltene Lignin erhitzt und verflüssigt, so dass es als Bindemittel 

fungiert. Unter Umständen ist eine Zugabe von weiterem Bindemittel 

(Stärke oder Melasse) mit Anteilen von 0,2 bis 2 % notwendig. Beim Austreten 

aus der Matrize schneidet ein Abstreifmesser die Stränge zu Pellets der 

gewünschten Länge (10 bis 30 mm). 

2.5.1.3 Eigenschaften von Holzpellets 

• Energiedichte von rund 4,7 kWh/kg (17.000 kJ/kg), 2 t Pellets enthalten 

die Energie von etwa 1000 1 Heizöl 

• Schüttdichte von rund 650 kg/m3 

• Wassergehalt von unter 10 °A 

• Aschegehalt von unter 0,5 % bei hochwertigen Pellets 

2.5.2.4 Nach- und Vorteile 

2.5.1.4.1 Vorteile der Holzpelletheizung 

• nachwachsenden Rohstoff 

• Nebenprodukt in Sägewerken und es werden prinzipiell keine Bäume 

gefällt 

33

• direkt im Sägewerk gefertigt 

• wesentlich einfachere Lagerung. 

2.524.2 Nachteile der Holzpellets 

2.5.2.4.2.1 Platzbedarf 

Ein normales Einfamilienhaus hat im Durchschnitt einen Verbrauch mit einer 

15 kW-Anlage von ca. 3 -4 Tonnen, so dass man sich den Platzbedarf ungefLihr 

ausrechnen kann. Pro Kubikmeter kann man ca. 650 kg Pellets lagern, 

so dass für ein Einfamilienhaus damit ein Platzbedarf von etwa 5 - 6, maximal 

7 Kubikmetern besteht 

2.5.1.5 Preisvergleich 

Aufgrund des immensen Preisanstiegs bei Erdgas und -Öl lag 2004 bis 2005 

die Ersparnis bei Holzpellets bei gut 40 - 50% gegenüber fossilen Brennstoffen. 

Seitdem allerdings auch bei Holzpellets die Nachfrage stark gestiegen ist, 

sind die Preise pro Tonne von ca. 200 E im Sommer 2006 auf ca. 280 im 

Herbst gestiegen und haben sich im Dezember 2006 auf ca. 250 - 260 eingependelt 

2.5.1.6 Preisentwicklung 

Holzpellets sind in ihrer Preisentwicklung in den letzten Jahren einigermaßen 

konstant geblieben. 

So lag der Preis für Holzpellets im Januar 2006 für eine Tonne bei ca. 

187,30€. Nach dem die Pellets im Dezember 2006 auf ihrem Höchstand von 

264,73 pro Tonne waren lässt sich wieder eine Preissenkung erkennen, 

denn im Oktober 2007 bezahlte man für eine Tonne Holzpellets nahezu den 

gleichen Preis, wie im Januar 2006, nämlich ca. 187,80 pro Tonne. 

2.5.2 Hackschnitzel 


Hackschnitzel beziehungsweise Holzhackschnitzel (oder auch Hackgut) sind 

mit schneidenden Werkzeugen zerkleinertes Holz. Schredderholz dagegen 

wird durch Zerkleinerung von Holz mit stumpfen, zertrümmernden Werkzeugen 

erzeugte Hackschnitzel dienen vor allem als Rohstoff für die holzverarbeitende 

Industrie sowie als biogener und regenerativer Brennstoff. 

2.5.2.2 Preis 

Die Preise für Holzhackschnitzel sind in den vergangenen Jahren angestiegen, 

zwischen Juli 2004 und Juli 2009 betrug der Zuwachs rund 80%. Der 

Endverbraucherpreis für trockene Waldhackschnitzel lag 2009 (4. Quartal) in 

Deutschland bei rund 119 Euro/t (20 % Wassergehalt bzw. 25 % Holzfeuchte, 

30 m 3 Liefermenge, incl. Anfahrt bis 20 km und Mehrwertsteuer). Das ent- 

34

spricht einem Preis für das Heizöläquivalent von 29,71 Cent/I. Je nach Region, 

Saison, Qualität, Wassergehalt und Lieferentfernung gibt es erhebliche 

Unterschiede bzw. Schwankungen im Preis. Ein wichtiger Faktor ist auch die 

Liefermenge, so dass Großkraftwerke über 40 % weniger Ausgaben für den 

Brennstoff haben können als Kleinanlagen. 

2.5.2.3Verwendung 

Hackschnitzel dienen als Rohstoff für die holzverarbeitende Industrie (zum 

Beispiel Pressspanplatten, Holzfaserdämmplatten, Papierindustrie) sowie als 

Brennstoff für Heizkraftwerke oder für Hackschnitzelheizungen. Zudem finden 

sie Verwendung als Substrat im Pilzanbau sowie als Material zur Bodenbedeckung, 

zum Beispiel im Garten- und Landschaftsbau. 

2.5.2.4 Wassergehalt 

Je nach Baumart können verschiedene zentrale Eigenschaften der Holzhackschnitzel 

variieren und somit den Brennwert beeinflussen. Dies betrifft 

insbesondere den Wassergehalt, der einen wichtigen Einfluss auf den Heizwert 

der Hackschnitzel hat und die Lagerfähigkeit beeinflusst. Hackschnitzel 

mit einem Wassergehalt von weniger als 30 °A gelten als „für die Lagerung 

geeignet" und es wird mit keinem oder keinem wesentlichen mikrobiellen Abbau 

der Schnitzel gerechnet. Waldfrische Hackschnitzel enthalten dagegen 

einen Wasseranteil von 50 bis 60 °A. Erntefrisches Nadelholz hat einen 

Heizwert, der etwa bei 2 kWh/kg liegt, bei 20 % Wasseranteil ist der Heizwert 

doppelt so hoch und liegt bei etwa 4 kWh/kg 

2.5.2.5 Eigenschaften 

Hackschnitzel bestehen zu 100 % aus Holz. Sie haben einen Brennwert von 

etwa 4,0 kWh (= 14,4 MJ) je kg (je nach Holzart, bei ca. 20 % Wassergehalt) 

und sind zur automatischen Beschickung zum Beispiel von Heizanlagen mittels 

Förderschnecken, Federzinkenaustragungen, Schubstangen- 

Austragungen und Förderbändern geeignet. 

35

2.5.3 Holzpellets- und Hackschnitzelheizung (Bild) 

Holzpe theizung 

2.6 Geothermie 

Hotzneftets 

ur la 19, 

6 mir Dur..7.1 - n.e. - ..tr 

WarenWasser 


Die Geothermie oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste 

gespeicherte Wärme. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit 

sie entzogen und genutzt werden kann, und zählt zu den regenerativen 

Energien. Sie kann sowohl direkt genutzt werden, etwa zum Heizen und Kühlen 

im Wärmemarkt, als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in 

einer Kraft-Wärme-Kopplung. Geothermie bezeichnet sowohl die Ingenieurtechnische 

Beschäftigung mit der Erdwärme und ihrer Nutzung als auch die 

wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation des Erdkörpers. 

2.6.2 Standorte in Landkreis Neubum-Schrobenhausen 

Zurzeit sind in unserem Landkreis Neuburg-Schrobenhausen keine Geothermie 

Anlagen vorhanden, da es sich nicht lohnt diese aufzustellen. 

36

2.7 Statistik zu alternative eg. 

,". 

" Ze 

•: 3 ' 

3. Es ist schwer mit diesen Mitteln die Hauptenergiequellen abzulösen. 

Die Entwicklung der alternativen Energiequellen geht übrigens dahin, dass 

immer mehr Firmen und Haushalte zu den alternativen Energiequellen greifen, 

weil der Vorrat von den fossilen Energiequellen (z.B. Braunkohle, Erdöl, 

Erdgas, Torf und Steinkohle) bald verbraucht ist. Trotzdem ist es schwer auf 

die normalen Energiequellen und den fossilen Energiequellen zu verzichten. 

• . 

37

Literaturverzeichnis 

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Spargelwald-auf-Burg heimer-Flur- 

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BTM Consult ApS 

Herr Kugler seine Ingenieur Arbeit 

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Quelle: Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft 

Proschüre: Biogas- eine Einführung 

Proschüre: LU-Wissen Energie Pflanzen 

http://de.wikipedia.orgiwiki/Biogasanlage 

http://www.solar-deutschland.info/assets/images/Biogasanlage.jpg 

Physik Buch 10. Klasse 

40

Versicherunqs-Erklärung 

Hiermit versichern wir, dass wir eigenständig unsere Projektarbeit erledigt 

haben. 

Unterschriften: 

Johannes Kopold: e3 

Korbinian Stachel: 

Johannes Stöckl: 

41

Franz-von-Lenbach-Schule 

Staatliche Realschule für Knaben Schrobenhausen 

Projekttagebuch des Projekts Heimat im Schuljahr 2010/2011 

Thema der Gruppe: 

Alternative Energiequellen 

Klasse: 9 b Gruppennummer: B02 

Gruppenmitglieder: Johannes Kopold 

Johannes Stöcid 

Korbinian Stachel 

Fach: Physik Lehrkraft: Herr Broßmann, Frau Werner 

Frau Kandier und Frau Gaumert

In dem Projekttagebuch soll alles, was Ar das Projekt irgendwie erwähnenswert erscheint, eingetragen werden. Es gibt somit den tatsächlichen 

Ablauf des Projekts in chronologischer Reihenfolge wieder. 

Beispiel: 01.02.201? /Klaus und Maria beschaffen Material zum Gliederungspunkt 2.2 zuhause bei Hans 

Datum Beschreibung (Wer/Was/Wo) 

24.01.2011 Johannes St., Korbinian, Johannes K. klären, wer was macht bei Johannes K. (15:00 Uhr bis 17:00 Uhr) 

25.01.2011 Johannes K., Johannes St., Korbinian suchen Informationen zum jeweiligen Teilbereich (jeder zuhause) 

27.01.2011 Johannes St. und Korbinian treffen sich bei Johannes K. zum Informationsaustausch (15:00 bis 17:30 Uhr) 

30.01.2011 Alle treffen sich bei Johannes K. zur Entwicklung des Deckblattes + Ideenaustausch zur Gliederung (16:00 Uhr bis 19:00 Uhr) 

02.02.2011 Alle helfen bei der Erstellung der Projektmappe bei Korbinian (15:00 Uhr bis 16:50 Uhr) 

04.02.2011 Jeder arbeitete separat an seinen Teilbereich weiter + sein Teil von der Gliederung (jeder zuhause) 

08.02.2011 Alle bereiten sieh auf die Zwischenpräsentation vor + Bearbeitung der Präsentation bei Johannes St. (15:00 Uhr bis 17:30 Uhr) 

09.02.2011 Zusammenfügen der Informationen und Gliederungen für die Zwischenpräsentation von Johannes K. zuhause 

12.02.2011 Bearbeitung der PowerPoint Präsentation bei Korbinian St. (17:00 Uhr bis 20:00 Uhr) 

15.02.2011 Fertigstellung der Präsentationsmappe bei Johannes St. (15:00 Uhr bis 18:00 Uhr) 

18.02.2011 Fertigstellung der PowerPoint Präsentation bei Johannes K. (15:00 Uhr bis 18:00 Uhr) 

20.02.2011 Einübung der Präsentation bei Johannes K. (17:00 Uhr bis 18:30 Uhr)

Beispiel einer Ausarbeitung - Franz von Lenbach Schule

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