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Aug 08

Klimawandel: Windenergie wird unzuverlässiger

Einer Studie zufolge wird die Gewinnung von Windenergie durch den Klimawandel schwerer kalkulierbar werden.

klimawandel

Foto: Albrecht Fietz/pixabay

Die Gewinnung von Windenergie durch Windräder gilt neben der Solarenergie als Lösung zum Erreichen der Klimaziele. Erneuerbare Energien sollen mittelfristig fossile Energie ersetzen. Doch ein Forscherteam des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun festgestellt, dass der Klimawandel die Erzeuger von Windenergie vor Herausforderungen stellt. Demnach sind bis Ende des 21. Jahrhunderts größere jahreszeitliche Schwankungen sowie eine Häufung von Schwachwindphasen zu erwarten. Das betrifft den ganzen europäischen Kontinent.

Windkraft wird schwerer kalkulierbar

Laut der Studie sind für den gesamten europäischen Kontinent Änderungen bei der durchschnittlichen Windstromerzeugung zu erwarten. Die Wissenschaftler gehen von Abweichungen zwischen fünf und 20 Prozent aus, sowohl ins Minus als auch ins Plus. Die Stromversorgung durch Windenergie wird somit schwerer kalkulierbar werden.

Klimawandel hat unterschiedliche Auswirkungen

Für große Teile Nord-, Mittel- und Osteuropas ist mit einer erhöhten Variabilität der Windstromerzeugung auf unterschiedlichen Zeitskalen zu rechnen – sowohl zwischen einzelnen Tagen als auch einzelnen Jahren. Zu erwarten ist, dass Windgeschwindigkeiten, die für die Stromproduktion optimal sind, über den Meeren etwas seltener auftreten. In der Nordsee etwa steht ein wichtiger Anteil der deutschen Windkraftanlagen. Zugleich sind häufigere Schwachwindphasen über dem europäischen Kontinent zu erwarten.

Europäisches Projekt

Für ihre Studie nutzten die Forscher ein räumlich und zeitlich hochaufgelöstes Modellensemble. Dieses basiert auf Simulationen des europäischen Klimamodellierungsprojekts EURO-CORDEX. Die räumliche Auflösung beträgt zwölf Kilometer, die zeitliche Auflösung drei Stunden, was eine genauere Quantifizierung der Windstromproduktion auf der regionalen Skala ermöglicht. Für die Berechnungen wird eine typische Windkraftanlage mit einer Nabenhöhe von 100 Metern angenommen. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten die Forscher im Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Dez 27

Landwirte investieren mehr in Solar- und Windenergie

Landwirte setzen mehr auf Wind- und Sonnenenergie als auf Biogas.

Foto: pixabay

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Die Investitionen von Landwirten in regenerative Energien bewegen sich nach einem Tiefpunkt wieder aus der Talsohle. Das teilt die Agentur für Erneuerbare Energien (AEE) mit. Für dieses Jahr wird demnach ein Investitionsvolumen von 1,4 Milliarden Euro erwartet, das entspricht im Vergleich zum Vorjahr einem Zuwachs von 31 Prozent.

Wie aus einer Erhebung des Forschungsinstituts Produkt+Markt weiter hervorgeht, sind 2017 insbesondere die geplanten landwirtschaftlichen Investitionen in Photovoltaik- und Windkraftanlagen gestiegen. In dem leichten Aufschwung sieht AEE-Geschäftsführer Philipp Vohrer einen Hoffnungsschimmer für die Energie- und Klimaziele, also den Umweltschutz. „Die dezentralen Akteure im ländlichen Raum wie auch in den Städten müssen zu weiteren Investitionen in die Erneuerbaren ermutigt werden – mit den richtigen Rahmenbedingungen“, erklärt Vohrer.

Solarstrom und Windenergie überholen Biogas

Die Nachfrage der Landwirte nach Erneuerbare-Energien-Anlagen zur Stromerzeugung wächst insbesondere bei Windkraft und Photovoltaik. Im Vergleich zu 2016 hat sich das Investitionsvolumen in die Windenergie verdoppelt. Die geplanten Investitionen in Photovoltaikanlagen sollen in ähnlicher Größenordnung bei 291 Millionen Euro liegen. Damit wird annähernd wieder so viel investiert wie im Jahr 2013, als Solarstromanlagen noch nicht so günstig waren wie heute. Während die Landwirte zu Zeiten höherer Anschaffungskosten und Einspeisevergütungen insbesondere auf die Netzeinspeisung setzten, nutzen viele die Sonnenenergie nun vermehrt für den Eigenverbrauch.

Das verstärkte Interesse an der Photovoltaik geht häufig einher mit Investitionen in artgerechtere Viehwirtschaft. So eignen sich beispielsweise die großflächigen Dächer moderner Rinder-Laufställe ausgezeichnet für die Installation von Solaranlagen. Die Investitionen im ländlichen Raum in die Gewinnung von Energie aus Biomasse hingegen konnten sich 2017 gegenüber dem Vorjahr nur knapp behaupten.

Jun 20

Neue Solarzellen funktionieren auch bei Regen

Chinesischen Forschern ist es gelungen, Solarzellen eine Zweitfunktion zu geben, die Regentropfen in Energie verwandelt.

Foto: pixabay

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Solarstrom ist im Sinne des Umweltschutz neben Windenergie und Biomasse eine wichtige regenerative Energie. Der Nachteil von Solarzellen ist, dass sie nur bei Sonnenschein funktionieren – bis jetzt. Denn Forscher der Soochow University in China haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, Solarmodule auch bei Regen zu nutzen. Wie die Süddeutsche Zeitung (SZ) berichtet, haben die Wissenschaftler eine Solarzelle mit einem tribiolektrischen Nanogenerator kombiniert.

Bekannter Effekt

Beim tribiolektrischen Effekt entsteht durch den Kontakt zweier Materialien und anschließender Trennung elektrische Aufladung. Eines der Materialien sind in diesem Fall die Regentropfen. Den Effekt kennt man vom Kämmen frisch getrockneter Haare, wenn sich der Kamm elektrisch auflädt. Die Methode funktioniert mit einer Art Sandwich aus Siliziumkristall, einer transparenten Zwischenlage aus leitfähigem Kunststoff und einer Silikonschicht. Darin teilen sich Solarzelle und Regenwandler die Kontstofflage als Elektrode. Die Kunststoff- und Silikonschicht sind mit Rillen versehen. Davon profitieren sowohl die Verwandlung von Regentropfen- als auch die der Sonnenstrahlen in Energie. Die Rillen vergrößern den Kontakt zu den Regentropfen und fangen mehr Sonnenlicht ein, weil weniger weggespiegelt wird.

Die Kombination von Silizium mit leitfähigem Kunststoff wird erst seit ein paar Jahren untersucht und ist keine rein chinesische Erfindung. Auch das Institut für Solarenergieforschung in Hameln und das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie beschäftigen sich mit der kostengünstigen Variante klassischer Siliziumsolarzellen.

Veröffentlicht haben die chinesischen Wissenschaftler ihre Entwicklung im Fachblatt “ACS Nano”.

Mai 23

Für wen zahlt sich eine Solarstromanlage aus?

Eine Solarstromanlage auf dem eigenen Hausdach schützt nicht nur das Klima, sondern kann sich auch rechnen.

Foto: Grammer Solar/R. Ettl

Foto: Grammer Solar/R. Ettl

Umweltschutz ist in aller Munde. Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, sollte man auf regenerative Energien setzen. Dazu zählen Strom aus Windenergie und Biomasse oder auch Solarstrom. Dieser empfiehlt sich für Eigenheimbesitzer. Doch unter welchen Voraussetzungen zahlt sich aus, Energie aus der Sonne selbst zu erzeugen?

Nicht nur für Top-Verdiener

Dass eine Solarstromanlage nicht nur etwas für Top-Verdiener ist, darauf weist die Verbraucherzentrale NRW hin. Photovoltaikanlagen kommen auch für kühle Rechner in Frage, denen etwa ein Förderkredit die Investition ermöglicht. Der eigene Solarstrom könne sich langfristig nicht nur für das Klima, sondern auch finanziell lohnen.

Wirtschaftlichkeit von Solarstromanlagen

Himmelsrichtung: Optimal sind Süddächer, aber auch auf Ost- und Westdächern können Anlagen wirtschaftlich sein. Wichtig ist, dass möglichst kein Schatten auf die Module fällt und das für die Laufzeit der Anlage auch so bleibt.

Beschaffenheit des Daches: Flachdächer sind ebenso geeignet wie Dächer mit Neigung. An Fläche benötigt eine Photovoltaikanlage rund acht Quadratmeter pro Kilowatt Nennleistung. Wichtig ist, dass eine eventuell nötige Dachsanierung vorab erledigt wird. Ist die Anlage einmal montiert, werden solche Arbeiten aufwändiger und teurer.

Größe und Kosten: Für je 1.000 Kilowattstunden Strom, die ein Haushalt pro Jahr verbraucht, sollte mindestens ein Kilowatt Nennleistung (kWp, Kilowatt Peak) eingeplant werden. Das kostet inklusive Installation jeweils etwa 1.200 bis 1.600 Euro netto. Mehr als 10 kWp sollten Privatleute nicht einplanen. Jenseits dieser Grenze gelten andere Vorgaben,  die den Betrieb komplizierter und weniger wirtschaftlich machen. Für die Anlage können staatliche Förderkredite der KfW genutzt werden.

Strommenge: Wie viel Strom vom Dach fließt, hängt unter anderem von Standort, Neigung und Ausrichtung der Anlage ab. Für erste Abschätzungen sind in Nordrhein-Westfalen auf einem optimalen Süddach jährlich 850 bis 950 Kilowattstunden pro Kilowatt Nennleistung zu veranschlagen.

Energie zu Geld machen: Finanzielle Erträge entstehen auf zwei Wegen: Durch den Verbrauch des Solarstroms im eigenen Haushalt und durch die Einspeisung in das Netz. Die Einspeisung einer Kilowattstunde bringt bei Neuanlagen derzeit etwas mehr als 12 Cent, garantiert für 20 Jahre. Eine Kilowattstunde Strom aus dem Netz kostet mindestens 25 Cent. Der Direktverbrauch spart also deutlich mehr ein, als der Verkauf einbringt.

Selbstverbrauch: Die nächtliche Stromversorgung wird durch einen Batteriespeicher sichergestellt. Eine attraktive Förderung bietet hierfür vor allem das Land Nordrhein-Westfalen mit einem Zuschuss aus dem progres.nrw-Programm. Dieser ist auch mit weiteren Förderkrediten kombinierbar.

Elektro-Auto selbst versorgen: Auch ein Elektroauto kann den kann den Anteil des Direktverbrauchs erhöhen, wenn die Photovoltaikanlage eine Ladestation speist. Dafür gibt es Fördermittel.

Bürokratie: Eine Solarstromanlage muss beim örtlichen Netzbetreiber und bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden. Für ersteres ist der Installationsbetrieb zuständig. In der Folgezeit müssen Anlagenbetreiber ihre Werte zur Erzeugung und Einspeisung regelmäßig an den Netzbetreiber melden, sofern dieser nicht ohnehin die Zähler betreibt und die Abrechnung übernimmt. Weil es steuerlich einige Möglichkeiten gibt, ist vor der Investition eine Steuerberatung zu empfehlen.

In NRW bietet die Verbraucherzentrale 90-minütige Beratungsgespräche für Eigenheimbesitzer an (60 Euro, Tel. 0211 / 33 996 555). Mehr Informationen und eine Broschüre zum Download gibt es unter www.verbraucherzentrale.nrw/sonne-im-tank.

Mai 17

Genauere Wetterdaten machen Stromnetz zuverlässiger

Neue Prognosemodelle sollen die Einspeisung von Strom aus alternativen Energiequellen sicherer machen.

Foto: pixabay

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Möglichst exakte Wetterdaten sind nicht nur für die Landwirtschaft wichtig. Auch für die Stromversorgung durch alternative Energien sichern genaue Vorhersagen die Qualität des Netzes. Der Grund: Je genauer die Prognose, desto zuverlässiger können die Energieversorger die Einspeisung planen. Denn Wind- und Solarenergie sind natürlich in hohem Maße von dem abhängig, was die Natur bietet.

Diese Notwendigkeit hat das Fraunhofer IWES in Kassel zum Anlass genommen, mathematische Modelle zu erstellen, anhand derer bessere Prognosen möglich sind. Das Projekt EWeLiNE hat das Institut gemeinsam mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) umgesetzt.

Die Modelle ermöglichen nicht nur die Windverhältnisse in Höhe der Windrad-Narben zu berechnen. Auch die Auswirkungen der Sonnenstrahlen durch Hochnebel können analysiert werden. Das ist für Photovoltaikanlagen wichtig. Neben den Wettermodellen haben die Forscher auch die Leistungsprognosen für Windenergie- und Solaranlagen weiterentwickelt, unter anderem durch eine höhere räumliche Auflösung bei der Photovoltaik. Die neuen Modelle verwenden selbstlernende Algorithmen, die Echtzeit- und historische Daten verbinden. Im Zusammenspiel mit den Wetterprognosen gewinnen die Netzbetreiber so wertvolle Informationen für die Steuerung der Netze sowie den Stromhandel. Im Rahmen des Fortsetzungsprojektes „Gridcast“ sollen auch Daten von Wettersatelliten in die Modelle integriert werden.

Genaue Wetterdaten für die Landwirtschaft

Ob die Daten in Zukunft auch für die Landwirtschaft genutzt werden können, bleibt vorerst offen. Für die Agrarwirtschaft sind exakte Wetterdaten ebenso das A und O. Mit der gruuna-Wetterstation hat der Chemnitzer Agrarprofi gruuna eine spezielle Wetterstation für Landwirte entwickelt. Da die Wetterdaten im direkten Umfeld des Betrieben erhoben werden, bekommt der Landwirt die Daten punktgenau. Mittels der dazugehörigen kostenlosen App (für Android und iOS) und der Browseranwendung kann man von überall auf die Daten zugreifen. Die persönliche Wetterstation informiert in Echtzeit über Daten zu Temperatur, Taupunkt, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und mehr. Nähere Informationen dazu finden Sie auf gruuna.com.