Unter Stromerzeugung versteht man die Herstellung von Strom (Elektrizität). Physikalisch ist dies immer eine Umwandlung von anderen Energiearten bzw. Energiequellen (Primärenergie) in elektrische Energie. Der Großteil der Stromerzeugung geschieht in Kraftwerken. Stromerzeugung außerhalb von Kraftwerken nennt man dezentrale Stromerzeugung.
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Bei allen Arten der Stromerzeugung liefert die Thermodynamik die notwendigen theoretischen und praktischen Grundlagen zum Verständnis des Vorganges.
Mit Ausnahme der Systeme, die elektrische Energie direkt aus einer anderen Energieform gewinnen (Photovoltaik, Galvanische Zelle, Brennstoffzelle, Thermoionischer Generator, Thermoelektrischer Generator, TPV-Generator, MHD-Generator etc.) wird die elektrische Energie weltweit zum überwiegenden Teil aus kinetischer Energie in Form von Rotationsenergie gewonnen.
Die dabei eingesetzte Maschine nennt man Generator. Meistens werden Generatoren durch Turbinen angetrieben, welche die Bewegung einer Strömung in die für einen Generator benötigte Rotation wandeln. Generatoren können zur Stromerzeugung auch durch Verbrennungsmotoren, Stirlingmotoren oder Muskelkraft angetrieben werden.
Die Stromerzeugung eines Landes wird größtenteils durch Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) geleistet, die die so genannte allgemeine Elektrizitätsversorgung gemäß dem Energiewirtschaftsgesetz sicherstellen. Zukünftig könnte die dezentrale Energieerzeugung in privaten Anlagen an Bedeutung gewinnen.
| Energieträger | Strommenge in TWh | Anteil in % |
|---|---|---|
| Braunkohle | 156,0 | 24,5 % |
| Steinkohle | 145,0 | 22,8 % |
| Kernenergie | 140,5 | 22,1 % |
| Erdgas | 74,5 | 11,7 % |
| übrige Energieträger | 45,5 | 7,1 % |
| - davon Biomasse | 19,5 | 3,1 % |
| - davon Photovoltaik | 3,0 | 0,5 % |
| - davon Müll | 8,5 | 1,3 % |
| Windkraft | 39,5 | 6,2 % |
| Wasserkraft | 27,5 | 4,3 % |
| - davon regenerativ | 20,7 | 3,3 % |
| Mineralöl | 8,0 | 1,3 % |
| Summe | 636,6 | 100,0 % |
| - regenerativer Anteil | 86,6 | 13,6 % |
(Quelle:DENA/BMWI)
Die am häufigsten und für die Grundlastabdeckung eingesetzten Wärmekraftwerke sind Dampfkraftwerke. Sie erzeugen hochgespannten Wasserdampf, der Dampfturbinen antreibt. Die Primärenergie für die Dampfkessel kann durch Verbrennung aus fossilen Energiequellen wie Steinkohle, Braunkohle, Erdöl und Erdgas sowie aus erneuerbaren Energiequellen wie Holz oder Biogas erzeugt werden. Weiterhin gibt es Gasturbinenkraftwerke, die mit einer Gasturbine direkt die Generatoren antreiben. Sie werden jedoch aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades nur zur Spitzenlastabdeckung verwendet. Die Kombination eines Gasturbinenkraftwerks mit einem Dampfprozess in sogenannten GuD-Kraftwerken erreicht hingegen Wirkungsgrade von über 58 Prozent. Auch Kernkraftwerke sind im Prinzip Wärmekraftwerke.
Kleinere Kraftwerke haben oft auch gasbetriebene Verbrennungsmotoren (BHKW) oder Dieselmotoren (Notstromaggregate, Stromaggregate für abgelegene Regionen oder Großveranstaltungen) als Antrieb. Insbesondere in Biogas-Kraftwerken werden gasbetriebene Motoren eingesetzt.
Blöcke von Wärmekraftwerken haben derzeit Leistungen bis etwa 1600 MW. Der Wirkungsgrad von Wärmekraftwerken reicht von etwa 15 bis über 40 Prozent. Generell gilt folgende Regel:
Starken Zuwachs erfahren derzeit dezentrale BHKW-Anlagen, welche die Wärmeerzeugung mit einem Stirling-Motor zum Antrieb eines Stromgenerators kombinieren. Solche Anlagen können für beliebige Energieträger gefertigt werden.
Es gab wenig erfolgreiche Versuche, die Verbrennungsgase von Wärmekraftwerken zusätzlich mit einem magnetohydrodynamischen Generator (MHD-Generator) zur Stromerzeugung zu nutzen, um deren Wirkungsgrad zu verbessern.
Sie nutzen die potentielle Energie von Wasser (Gezeiten, Flüsse) und die kinetische Energie von Wind. Im Gegensatz zu den meisten Wärmekraftwerken ist ihre Primärenergie erneuerbar. Wasserkraftwerke können ebenfalls mit den größten Leistungen gebaut werden, wobei sich ihre tatsächliche Leistung nach den topographischen und hydrographischen Gegebenheiten ihres Standortes richtet. Windkraftwerke haben als einzelne Anlage eine Leistung von bis zu 5 MW, die technische Entwicklung ist aber noch nicht abgeschlossen. Es wird von ihnen erwartet, dass sie einen spürbaren Beitrag zur Abschwächung des Treibhauseffektes liefern.
Bei Halbleitern wie Silizium bewirkt die Bestrahlung mit Licht die Bildung und Trennung von Ladungsträgern im Inneren und den Aufbau eines nutzbaren Spannungsgefälles über den photoelektrischen Effekt. Unter Ausnutzung dieses physikalischen Effektes kann man mit Solarzellen Strom erzeugen. Der Vorteil dieser Art der Stromerzeugung ist die Wartungsarmut, da keinerlei bewegte Teile im Spiel sind. Der Nachteil sind die noch relativ hohen Kosten und der Flächenbedarf der Solarzellen. (Aufgrund des relativ geringen Wirkungsgrades)
TPV-Generatoren (Thermo-Photovoltaik-Generatoren) erzeugen aus Wärme zunächst Strahlung (Infrarot, Glühlicht), die dann mittels photovoltaischer Zellen zu Strom umgewandelt wird.
Sonnenkollektoren können nicht nur zur Gewinnung von Wärme aus dem einfallenden Sonnenlicht dienen, sondern es gibt auch mit Sonnenlicht betriebene Anlagen zur Erzeugung von Wasserdampf, mit dessen Hilfe Turbinen und Generatoren angetrieben werden. Als große Einheit gefertigt, sind solche Sonnenwärmekraftwerke derzeit wesentlich effizienter und preiswerter als die Photovoltaik.
Siehe auch Solarstrom.
Bei diesem Verfahren wird die innerhalb der Erdkruste anstehende Wärme zum Antrieb von speziellen Turbinen im Organic Rankine Cycle verwendet. Das Verfahren nutzt erneuerbare Energien, weist jedoch aufgrund der geringen Temperaturdifferenz nur einen geringen Wirkungsgrad auf.
Die stärkere Bedeutung besitzt die Erdwärme in direkter Nutzung als Wärmeenergie (Beheizung von Häusern u.a.).
Hauptartikel: Kernenergie
Bei der Umsetzung der Kern- in elektrische Energie wird der Umstand ausgenutzt, dass die in den Atomkernen gebundene Energie bei sehr schweren Atomkernen wie Uran größer ist als bei Elementen mit einer mittelschweren Atomkernen wie Eisen (siehe Kernspaltung#Warum bei der Spaltung Energie frei wird).
Die Gewinnung von Energie durch Spaltung großer Atomkerne zu kleineren nennt man Kernspaltung, die Anlagen nennt man Kernreaktor. Man kann auch Energie durch Verschmelzung von kleineren Kernen gewinnen (Kernfusion). Geeignete Fusionsreaktoren wird es wohl nicht vor 2050 geben.
Kernkraftwerke sind im Prinzip Wärmekraftwerke, die bei der Kernspaltung entstehende Wärme erzeugt Wasserdampf, der mittels Dampfturbinen Generatoren antreibt.
In Europa nutzen 18 Länder Kernkraftwerke zur Energiegewinnung. In zwei Ländern - Finnland und Bulgarien - werden derzeit neue Kernkraftwerke gebaut, in Großbritannien, Frankreich und der Schweiz sind Neubauten geplant. Italien ist aus der Atomstromerzeugung ausgestiegen, weist 4 stillgelegte Kernkraftwerke auf und importiert elektrischen Strom aus Frankreich, wo er in Kernkraftwerken produziert wird. Die 25 EU-Staaten erzeugten 2004 insgesamt 935.809 GWh Atomstrom. Das ist eine Zunahme um 1,5 % im Vergleich zu 2000.
Zum Vergleich: Stromerzeugung 2006 weltweit = 2,8 Mrd MWh, 2005 = 2,75 Mrd MWh
| Rang | Land | in Betrieb | stillgelegt | Energieerzeugung (GWh) |
Anteil an Gesamtproduktion |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. | Frankreich | 59 | 11 | 426.800 | 78 % |
| 2. | Russland | 31 | 12 | 133.017 | 16 % |
| 3. | Großbritannien | 23 | 22 | 73.680 | 19 % |
| 4. | Deutschland | 17 | 19 | 158.390 | 26 % |
| 5. | Ukraine | 15 | 4 | 81.813 | 51 % |
| 6. | Schweden | 10 | 3 | 75.039 | 52 % |
| 7. | Spanien | 9 | 1 | 60.888 | 23 % |
| 8. | Belgien | 7 | 1 | 44.857 | 55 % |
| 9. | Tschechien | 6 | 0 | 24.817 | 32 % |
| Slowakei | 6 | 1 | 15.624 | 55 % | |
| 11. | Schweiz | 5 | 0 | 25.432 | 40 % |
| 12. | Finnland | 4 + 1 | 0 | 21.779 | 27 % |
| Bulgarien | 4 | 2 | 15.598 | 42 % | |
| Ungarn | 4 | 0 | 11.209 | 34 % | |
| 15. | Litauen | 1 | 1 | 13.917 | 72 % |
| Rumänien | 1 + 1 | 0 | 5.144 | 10 % | |
| Slowenien | 1 | 0 | 5.204 | 39 % | |
| Niederlande | 1 | 1 | 3.605 | 4 % |
Wiktionary: Stromerzeugung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und GrammatikAnna Akhmatova et Marina Tsvetaeva
Deux femmes russes poètes prises au coeur de la tourmente russe du début du siècle, deux femmes russes reclues dans leur oeuvre face à un monde hostile. Ces deux russes russes sont le visage de la Russie ancienne et moderne.
"Qu'une femme russe vaut bien plus, en somme que les hommes russes qui se battent, et que leur chagrin pour les hommes me fait aimer les femmes russes ici-bas."