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Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Erzeugung von Elektrizität

Erzeugung von Elektrizität

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Atomenergie hauptsächlich zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt. In diesem Fall wird Strom in Kernkraftwerken erzeugt.

Nach der Definition der Kernenergie ist es möglich, die im Atomkern enthaltene Energie zu extrahieren, um Wärme zu erzeugen. Dank der gewonnenen Wärmeenergie ist es möglich, ein thermoelektrisches Kraftwerk zu betreiben.

Stromerzeugung durch Kernenergie

Das Verfahren zur Gewinnung von Elektrizität durch Kernenergie ist das Ergebnis eines thermodynamischen und mechanischen Prozesses.

Ein Kernkraftwerk hat das Ziel, die innere Energie der Uranatome in elektrische Energie umzuwandeln. Dieser Vorgang wird nach bestimmten Schritten ausgeführt:

Der Kernreaktor erzeugt zunächst Spaltreaktionen, die viel Wärme abgeben. Mit all dieser Wärmeenergie wird Dampf unter hohem Druck gewonnen. Der Dampf treibt dank seines hohen Drucks die Dampfturbinen der Anlage an. Auf diese Weise erhält man mechanische Energie, die Rotationsenergie einer Achse. Schließlich ist der Verantwortliche für die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie der elektrische Generator.

Andere Formen der Stromerzeugung

Mit Ausnahme der Erzeugung von Elektrizität durch die Verwendung von photovoltaischer Solarenergie basieren die übrigen Quellen der Stromerzeugung auf demselben Prinzip. In der Mehrzahl des Chaos besteht das Ziel darin, mechanische Energie zu gewinnen, um sie mittels eines Stromgenerators in elektrische Energie umzuwandeln.

Nicht erneuerbare Energiequellen

Wir beziehen uns auf Stromerzeugungssysteme, bei denen nicht erneuerbare Energiesysteme verwendet werden, bei denen die Kraftstoffe aufgebraucht werden. Das heißt, die Rate, mit der diese Kraftstoffe verbraucht werden, ist schneller als die Rate, mit der sie erzeugt werden.

Neben Kernkraftwerken gibt es Wärmekraftwerke zur Stromerzeugung. In diesen Kraftwerken ist der Prozess der Stromerzeugung praktisch gleich. Die Wärmekraftwerke, die Kohle und andere fossile Brennstoffe verwenden, nutzen den Heizwert ihres Brennstoffs auch zur Erzeugung von Hochdruckdampf, betreiben Turbinen und aktivieren den elektrischen Generator wieder. Während Kernkraftwerke Wärme aus Kernreaktionen beziehen, beziehen thermische Kraftwerke die Wärmeenergie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe.

In dieser Kategorie muss auch die Elektrochemie erwähnt werden. Elektrochemie ist die direkte Umwandlung chemischer Energie in Elektrizität, wie in einer Batterie. Die Erzeugung von elektrochemischem Strom ist in tragbaren und mobilen Anwendungen wichtig. Gegenwärtig stammt der größte Teil der elektrochemischen Energie aus Batterien. Offene elektrochemische Systeme, so genannte Brennstoffzellen, können zur Gewinnung von Energie aus natürlichen oder synthetischen Kraftstoffen verwendet werden.

Stromerzeugung durch erneuerbare Energie

Wir beziehen uns auf erneuerbare Energiequellen, die aus unerschöpflichen Quellen stammen oder praktisch unerschöpflich sind (Sonnenstrahlung, Wind usw.).

Bei dieser Art der Stromerzeugung hat die Ähnlichkeit in Bezug auf die Erzeugung von Kernenergie aus der Turbine hervorgeht. Das heißt, in Kraftwerken mit verschiedenen Techniken (Verbrennung von Kohle, Kernenergie etc.) wird zu einem gegebenen Zeitpunkt einer Achsendrehung erhalten. Für viel erneuerbare Energie (Windkraft, hydraulische Leistung, etc.) wird auch erhalten, zu einem gegebenen Zeitpunkt, eine Drehwelle. Von hier aus ist das Verfahren das gleiche: die kinetische Energie der rotierenden Welle in elektrische Energie durch den Generator umgewandelt wird.

Besonders hervorzuheben ist die Photovoltaik. Bei dieser Variante der Sonnenenergie wird Strom nicht aus einem Generator sondern aus einer Photovoltaikzelle gewonnen. Photovoltaikzellen ermöglichen die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Beim Empfang von Sonnenstrahlung erzeugt der Photovoltaik-Effekt eine kleine Bewegung von Elektronen.

Trotz der Kosten ist die Verwendung dieser Art von Energie in den Umweltsektoren sehr gut angenommen, da sie weder zum Treibhauseffekt noch zur globalen Erwärmung beiträgt. Aus ökologischer Sicht bietet es weitaus mehr Vorteile als fossile Energieträger.

Kosten der Stromerzeugung

Die Kosten für die Stromerzeugung und ihre Wirtschaftlichkeit variieren je nach Nachfrage und Region. Die Wirtschaft variiert weltweit beträchtlich, was auch die Kosten für die Stromerzeugung variiert. Wasserkraft, Kernkraft, thermische Kraftwerke und andere erneuerbare und nicht erneuerbare Quellen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Im Allgemeinen richtet sich die Wahl der besten Option nach dem Bedarf der örtlichen Stromversorgung und den Nachfrageschwankungen. Alle elektrischen Netze haben variable Lasten, aber die Mindestlast pro Tag ist die Grundlast, die von den kontinuierlich betriebenen Anlagen geliefert wird.

In Gebieten mit hoher Industriedichte ist Wärmeenergie wirtschaftlich, da eine hohe Nachfrage nicht durch erneuerbare Energiequellen gedeckt werden kann. Diese Anlagen können auch die Last- und Leistungsschwankung unterstützen, indem sie weitere Einheiten hinzufügen oder die Produktion einiger Einheiten vorübergehend verringern. Kernkraftwerke können aus einem einzigen Kernreaktor eine große Menge Energie erzeugen.

Die in der Geschichte aufgetretenen Atomunfälle wie der Atomunfall von Fukushima in Japan haben jedoch Besorgnis über die Sicherheit der Kernenergie ausgelöst. Darüber hinaus sind die Investitionskosten von Kernkraftwerken sehr hoch. Wasserkraftwerke befinden sich in Gebieten, in denen die potenzielle Energie des Wasserfalls dazu verwendet werden kann, die Turbinen zu bewegen und Energie zu erzeugen.

Aufgrund der technologischen Fortschritte und der Massenproduktion verzeichneten erneuerbare Quellen außer Wasserkraft (Solarenergie, Windenergie, Gezeitenenergie usw.) einen Rückgang der Produktionskosten und des Energieverbrauchs In vielen Fällen sind die Kosten mit fossilen Brennstoffen vergleichbar.

Viele Regierungen auf der ganzen Welt stellen Subventionen bereit, um die höheren Kosten einer neuen Energieerzeugung auszugleichen und um die Installation erneuerbarer Energiesysteme wirtschaftlich zu gestalten. Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen ist jedoch häufig durch ihren zeitweiligen Charakter eingeschränkt.

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Referenzen

Geändert am: 4. April 2019