Was ist Watt und wie ist die Bezeichnung einer Vielzahl von Watt
Ein Watt ist gleich der Leistung, um
- pro Sekunde eine mechanische Arbeit von einem Joule zu verrichten (1W=1J/s), also beispielsweise einen Körper unter Aufwendung der Kraft von einem Newton innerhalb von einer Sekunde um einen Meter anzuheben,
- pro Minute ein Gramm Wasser um ca. 14,3 Kelvin bzw. Grad Celsius zu erwärmen, oder
- über einem rein Ohmschen Widerstand von einem Ohm eine elektrische Spannung von einem Volt aufrechtzuerhalten (wodurch ein Strom von einem Ampere fließt; 1W = 1V x 1A).
Zu beachten ist, dass die unterschiedlichen Leistungsarten ebenso wie Energieformen nicht immer direkt ineinander überführbar sind (Mehr in Wikipedia).
1.000 Watt = 1 Kilowatt und ist die gebräuchlichste Haushaltsgröße
1.000 Kilowatt = 1 Megawatt und ist die häufigste Angabe bei Energieanlagen
1.000 Megawatt = 1 Gigawatt
1.000 Gigawatt = 1 Terawatt und ist die Einheit mit der ein Land abgebildet wird.
Der Stromverbrauch in Deutschland liegt z.Zt. bei ca. 490 TWh und soll aufgrund der weiteren Elektrifizierung bis 2030 auf 750 TWh steigen.
Der Verbrauch der privaten Haushalte beträgt ca. 26,5 % davon und liegt pro Haushalt, je nach Anzahl der Personen, im Schnitt zwischen 1.600 kWh und 4.500 kWh also durchschnittlich um die 3.000 kWh.
Gewerbe, Handel und Dienstleistungen verbrauchen in etwa die gleiche Menge, während der Verkehr mit etwa 3% zu Buche schlägt.
Die Industrie beansprucht mit 44% den größten Posten für sich.
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Wie setzt sich unser Strompreis zusammen?
Grundsätzlich erst einmal aus Grundpreis und Arbeitspreis.
Der Grundpreis ist der Preis der Fixkosten des jeweiligen Stromtarif. Mit dem Grundpreisbegleicht man einerseits die Kosten für die Stromabrechnung, für den Stromzähler, dessen Wartung und für das Messen des Verbrauchs – unabhängig davon, wie viel Strom man verbraucht. Andererseits ist im Grundpreis der Bereitstellungspreisenthalten, mit dem die Kosten abgedeckt werden, die dem Netzbetreiber durch das Bereitstellen des Stroms entstehen.
Der Arbeitspreisenthält die variablen Kosten, abhängig vom verbrauchten Strom und ist damit der Teil der Rechnung den man beeinflussen kann. In ihm sind alle Umlagen, Steuern, Netzentgelte und die Kosten des Anbieters für den Energieeinkauf enthalten.
Die Summe der Steuern, Abgaben und Umlagen ist der größte Anteil des Arbeitspreises. Sie werden bei der Internetsuche meit in Cent angegeben und setzen sich zusammen aus
- der Umsatzsteuer von 16%
- der Stromsteuer von 2,05 ct/kWh
- der Offshore-Netzumlage von 0,656 ct/kWh
- der KWKG Umlage von 0,275 ct/kWh
- der Konzessionsabgabe von 1,59 ct/kWh
- NEV-Umlage 0,643 ct/kWh
dazu kommt ein Netznutzungsentgelt von 6,43 ct/kWh sowie der Messstellenbetrieb (der Zähler) von max. 20 Euro pauschal. In der Grafik des Vergleichsportals Verivox ist alles in Prozent angegeben, was wiederum nicht einhundertprozentig zu den Centbeträgen passt die wir ermitteln konnten.
Der Rest des Arbeitspreises ist dann für die tatsächliche Strombeschaffung und den Vertrieb.
Da die Umsatzsteuer bei der Suche der einzelnen Posten als Einzige in Prozent ausgegeben wurde, ergibt sich bei einem Strompreis von 30 Cent bereits ein Betrag von 15,78 Cent pro kWh ohne das der tatsächliche Strompreis und Vertriebskosten enthalten ist.
Wieviel Strom liefert die Sonne
Die Einstrahlung der Sonne senkrecht auf eine Fläche von 1 m2 beträgt auf der Erdoberfläche etwa 1 Kilowatt. Die Anzahl der Sonnenstunden in unserer Region beträgt jährlich rund 2.000 Stunden. Zum Vergleich – ein Jahr hat 8.760 Stunden. Der regionale Standort ist entscheidend dafür, wie hoch die Strahlung ist und damit wie hoch die Stromerträge einer Photovoltaikanlage sind. Im Landkreis Harburg liegt die Sonneneinstrahlung bei jährlich etwa 950 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter. Im Sommer ist die Einstrahlung 5-mal höher als im Winter. (Quelle).
Photovoltaikzellen können 15 bis 16% der Sonnenenergie in Strom umwandeln. D.h. bei optimaler Ausrichtung und höchster Ausbeute erreicht ein Quadratmeter Photovoltaik im Landkreis Harburg pro Jahr einen Ertrag von 150 kWh.
Ein Beispiel zu einer optimalen Großanlage in Indien:
Der Solarpark Bhadla – Indien hat 2.245 MW Leistung, eine Grundfläche von 56 Quadratkilometer und eine jährliche Stromerzeugung von 4 TWh (Quelle). Mit durchschnittlich 300 Sonnentagen im Jahr und einer Sonneneinstrahlung von 200 Megawatt pro Quadratkilometer herrschen optimale Bedingungen, um umweltfreundlich Strom zu erzeugen. Trotzdem erreicht dieser Park nur knapp 21% seiner Nennleistung und gerade einmal 0,8% des Strombedarfes von Deutschland.
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Welche Flächen stehen zur Verfügung und werden gebraucht
Die Bundesrepublik Deutschland hat eine Fläche von 357.592 km2. Laut Beschluss der Bundesregierung sollen 2% der Fläche mit Windenergie ausgestattet werden, was einer Fläche von 7.152 km2, oder auch 1 Millon Fußballfelder entspricht.
Ein weiterer Vergleich wäre unser Straßennetz. Alle unsere Autobahnen, Bundesstraßen, Landstraßen und Kreisstraßen zusammen ergeben eine Fläche von 0,8 % des Bundesgebietes. Also sollen die Windenergieanlagen eine Fläche in Anspruch nehmen, die 2 1/2 Mal so groß ist.
Hier einmal die unterschiedlichen Angaben der Größenordnungen:
10.000 m2 = 1 Hektar
1.000.000 m2 = 1 km2
100 Hektar = 1 km2
1 Fußballfeld = 0,7 Hektar oder auch 7.140 m2
Ein Windrad nimmt ungefähr 4.000 m2 in Anspruch, zuzüglich Zuwegungen und Stromtrassen.
Ein Windpark von 5 Windrädern benötigt eine Fläche von 21 – 23 Hektar, also ca. 220.000 m2.
Ein neues Windrad hat heute eine Leistung von 6 Megawatt, 5 Windräder zusammen eine Jahresleistung von ca. 52.500 Megawatt.
Ein Photovoltaikmodul kann ca. 15 -16% der Sonneneinstrahlung in Strom umwandeln, wenn es optimal zur Sonne ausgerichtet ist. Im Landkreis Harburg haben wir, laut der Karte des Deutschen Wetterdienstes, eine Sonneneinstrahlung von 950 kWh/m2 im Jahr. D.h. ein Quadratmeter eines Photovoltaikmoduls produziert im Jahr 150 kWh.
Somit müsste die Fläche der Photovoltaikmodule etwa 35 Hektar, also 350.000 m2betragen, um die obige Leistung der Windräder zu erreichen. Mit den ca. 200.000 Modulen ist die tatsächliche Fläche um einiges größer (ca. 46 Hektar, also 460.000 m2, s. Solarpark Lieberose der 3,5 Mal so viele Module hat), da zwischen den Reihen der Module Abstände eingehalten werden müssen, um eine gegenseitige Beschattung zu vermeiden.
Ein Atomkraftwerk, wie das in Nogent – Frankreich, liefert im Jahr, bei einer Nennleistung von 2.600 Megawatt, 19 TWh Strom. Hierfür wurden 5 km2 an Fläche benötigt, also 500 Hektar und damit die 23fache Fläche der o.g. Windräder. In der Nennleistung produziert dieses Werk allerdings bereits das 3,77fache der Nennleistung der o.g. Windräder (mal 23, um auf die gleiche Fläche zu kommen). Schauen wir uns die tatsächliche Leistung im Vergleich an, wird hier sage und schreibe die 15,7fache Menge an Strom erzeugt.
Im Vergleich der Flächen braucht
das Atomkraftwerk 5 km2,
die Windräder 80 km2 und
die Photovoltaikanlage 166 km2, um die gleiche Leistung zu erzeugen. nach oben
Sonstige Zahlen rund ums Windrad
Der Fuß des Windrades besteht aus Beton und ist je nach Beschaffenheit des Untergrundes und Höhe des Windrades unterschiedlich von der Größe. Beton wiegt pro m3 ca. 2,3 Tonnen. Für m3 Beton werden etwa 500 kg Zement benötigt, der bei der Herstellung etwa 590 kg CO2 pro Tonne erzeugt. Somit entstehen bei jeder Tonne Beton etwa 295 kg CO2.
Bei einem Fuß von 1.500 m3 sind es somit 3.450 Tonnen Beton, also gute 1.000 Tonnen CO2.
Für den Turm werden Stahlröhren benötigt, der inzwischen Höhen um die 200 Meter erreicht. Stahl wiegt pro m3 8 Tonnen. Pro Tonne Stahl wird rund 1,7 Tonnen CO2 erzeugt.
Bei einem Turm von nahezu 200 m kommen da gut 4.500 Tonnen Stahl zusammen, zuzüglich der 200 Tonnen Stahl im Betonfundament und rund 120 Tonnen für das Maschinenhaus. Der Generator der größtenteils auch aus Stahl besteht und ein Gewicht von über 200 Tonnen auf die Waage bringt, ist hier noch gar nicht berücksichtigt. Ebenso der Rotor, der auch zum Teil aus Stahl besteht und über 300 Tonnen wiegt.
Gehen wir also von 4.800 Tonnen plus aus, also 8.160 Tonnen CO2 nur für Turm und Gondel.
Wir sind also bereits bei über 9.000 Tonnen und erst bei der Gondel angelangt. Die Berechnungen werden noch fortgesetzt, wenn wir mehr Informationen zu den weiteren Komponenten haben, sowie für anfallenden Ausstoß für Wartung, Abbau und Recycling, da die Anlagen in der Regel nur 20 Jahre halten.
Ein 6 MW Windrad erzeugt im Jahr ca. 10.500 MW an Strom. Bei einem Ausstoß von 350 kg CO2 pro MW Strom in einem Erdgaswerk, spart das Windrad im Vergleich 3.675 Tonnen CO2 pro Jahr ein. An dieser Stelle setzten die Windenergieunternehmen immer gerne den Vergleich zu Kohlekraftwerken ein, deren Ausstoß von CO2 mit 1.200 kg pro MW mehr als drei Mal so hoch ist, wie bei Erdgas. nach oben