Energie, ihre Umwandlung in Strom, dessen Verteilung und Verwertung

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1.) Allgemein
Energie wird in Österreich zu 70% aus Wasserkraftwerken gewonnen. Die anderen 30% setzen sich aus Wärmekraftwerken, Windkraftwerken und anderen Elektrizitätskraftwerken zusammen. Warum man die Energie nicht nur aus Wasserkraftwerken beziehen kann, hat mehrere Gründe. Einerseits verlangen die Bedarfsspitzen mittags und abends eine große Menge an Strom, andererseits sind nicht alle Teile Österreichs mit für Kraftwerke geeigneten Flüssen versehen.
 

2.) Wasserkraftwerke
Die Wasserkraft deckt, wie schon erwähnt, circa 70% des Strombedarfes in Österreich. Es gibt bei den Wasserkraftwerken zwei Arten: Speicher- und Laufkraftwerke.
Bei Speicherkraftwerken wird das Regen- und Schmelzwasser in den Bergen durch bis zu 130 m hohe Mauern gestaut. Das Wasser wird durch 200m - 2000m

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Druckrohrleitungen in relativ geringer Menge, aber in hohem Druck ins Tal geleitet. Bei geringem Bedarf an Energie wird es danach entweder wieder hinaufgepumpt, andernfalls in einen eigens dafür angelegten Teich abgeführt.

 Laufkraftwerke werden in Flüsse gebaut und meistens als Staukraftwerke betrieben. Sie  haben keine Speichermöglichkeit und verarbeiten so viel Wasser, wie es der Wasserstand zuläßt. In Laufkraftwerken mit Schwellbetrieb dient der Stauraum als Schwellbetrieb; die Erzeugung kann auf diese Weise in geringem Ausmaß   an den Bedarf an Strom angepaßt werden. Das Wasser wird in sehr großer Menge, aber in relativ kleinem Druck (1 bar) durch die Turbine geleitet.

Bei der Wasserkraft stehen prinzipiell 3 Arten von Turbinen zu Verfügung:
· Kaplanturbine: ... wird für niedrige Fallhöhen und große Wassermengen angewandt.
· Peltonrad: ... kommt bei großen Fallhöhen und relativ kleiner Wassermenge zum Einsatz.
· Francis - Turbine: ... ist für alle Kraftwerksarten geeignet.

Laufkraftwerke werden meistens in der sogenannten Trockenbauweise errichtet. Es wird der Bereich des geplanten Kraftwerks trockengelegt, dieses errichtet und langsam der trockengelegte Bereich wieder geflutet. Mit der Trockenbauweise braucht man nur die Hälfte der Zeit, die man bei der Trockenbauweise benötigen würde.

3.) Wärmekraftwerke
Die Wärmekraft übernimmt nach der Wasserkraft einen großen Teil der gesamt umgewandelten Energie. Bei einem Wärmekraftwerk wird Wasser durch die Verbrennung von Kohle, Gas oder Erdöl verdampft. Durch eine Düse wird der heiße Dampf auf eine Turbine geblasen. Verbunden mit einem Generator wird diese gedreht und dadurch Strom erzeugt. Nachteil dieser Art, Strom zu erzeugen, ist die Luftverschmutzung. Das schlägt sich vor allem in Deutschland nieder, wo Wärmekraftwerke sehr populär sind.
 
 

4.) Das Wasserkraftwerk Melk
Das Laufkraftwerk Melk ist mit 9 senkrecht eingebauten Kaplan-Turbinen versehen. Es besteht ein kleiner Stausee, der nur zur Druckvergrößerung verwendet wird, nicht zur Regulierung der Wassermenge! In Österreich ist das Gefälle der Donau ziemlich hoch (alle 20 km fällt der Wasserspiegel um 10m). Das Kraftwerk Melk besteht, wie jedes andere Laufkraftwerk auch, aus drei Teilen:
· Wehranlage: Sie dient dazu, bei Hochwasser die Wassermenge zu regulieren.
· Schleusen: Dieser Teil des Kraftwerkes dient dazu, Schiffe auf die obere bzw. untere Seite des Kraftwerkes zu bringen.
· Das Kraftwerkshaus: Es stellt das eigentlich Kraftwerk dar, in dem sich die Turbinen befinden.

5.) Der Generator
Durch Bewegung eines Magneten in einer Spule wird Strom erzeugt. Je nach Schnelligkeit der Bewegung und je nach der Anzahl der Wicklungen der Spule wird die Leistung entsprechend größer. Bei einem Wechselstromgenerator wird der Magnet bewegt und im Winkel 120° sind drei Spulen angeordnet. Je ein Pol besetzt einen Anschluß mit L1, L2 oder L3 (L1, L2, L3 werden Phasen genannt). Wenn man die übrigen drei Pole mit einander verbindet, erhält man den vierten Anschluß N, den Null- oder Neutralleiter. Im Haushalt werden generell nur eine der drei Phasen und der Nulleiter miteinander verwendet. Es entstehen dadurch 230V. Koppelt man aber zwei Phasen miteinander, so entsteht ein sogenannter Kraftstrom mit 380V.

6.) Die Verteilung des Stromes
Den Anfang bildet klarerweise das Kraftwerk, welches den Strom mit einer Spannung von ungefähr 380kV ausgibt. (1kV=1000V Aus technischen Gründen wird der Strom in großer Spannung transportiert). Als nächster Punkt in der Verteilerkette wird der Strom entweder auf 10 bis 20 kV für Industrie, Verkehrsmittel oder auf 280/380 V für Beleuchtungsanlagen, Einzelverbraucher umgespannt.

7.) Der Bedarf an Strom
Wie man den verschiedensten Diagrammen entnehmen kann, ist der Strombedarf innerhalb eines Tages sehr unterschiedlich. Mittags und abends sind zweifellos die Bedarfsspitzen. Mittags wird viel Strom verbraucht, weil überall gekocht wird. Am Abend schaltet man mit der Zeit Lichter ein und sieht fern. Daß diese Spitze langsam kleiner wird, begründet man damit, daß die Leute verschieden spät schlafen gehen. Für die Bedarfsspitzen muß Strom sogar importiert werden. Doch es besteht auch zwischen Winter und Sommer ein Unterschied. Nicht nur, weil geheizt werden muß, sondern weil die Nacht im Winter länger ist und dadurch die Straßenbeleuchtung länger betrieben werden muß.

8.) Die Aufteilung des Stromes
a) Kleinabnehmer (44,3%): Unter Kleinabnehmern versteht man Haushalte, Schulen, kleine Geschäfte,… . Die Spannung beträgt 230/380V. Die Versorgung der Kleinabnehmer ist wahrscheinlich der Grund des ausgeprägten Energieversorgungssystemes. Die Kleinabnehmer machen die hohen Bedarfsspitzen mittags und abends aus.

b) Industrie (30,5%): Dieser Teil hat seine Bedeutung, da besondere Spannungen und Leitungen bestehen müssen. Die Industrie verlangt den Kraftwerken einiges ab. Aluminiumwerke haben einen äußerst großen Stromverbrauch. Die Spannung beträgt 10-30kV.

c) Verkehr (25,2%): Der Verkehr spielt eine große Rolle in der Energiegewinnung. Neben den Ampelanlagen, Straßenbahnen und der Beleuchtung verbrauchen die ÖBB enorm viel Strom, was aber bei den zahlreichen Firmen und Kleinabnehmern nicht so sehr ins Gewicht fällt. Wegen des hohen Verbrauchs besitzen die ÖBB eigene Stromanschlüsse beim Kraftwerk! Nicht die Personenzüge, sondern die vielen schweren Güterzüge machen dies aus. Die Spannung beträgt 10-20kV (Spannung bei ÖBB - Zügen: 15kV).
 

9.) Die Nutzung des Stromes in Zusammenhang mit der Berufswelt:
Wer würde den Strom nicht als selbstverständlich betrachten? Wohl kaum jemand. Aber welcher Beruf würde ohne Strom nicht existieren? Ich möchte nun die Erforderlichkeit von Strom im Alltag demonstrieren. Strom wird von den verschiedensten Berufsgruppen verwendet aber von wenigen wirklich benötigt. Ich möchte dies an einigen Beispielen darstellen.

a) Computertechniker: Er beschäftigt sich mit den Bewegungen von Elektronen, die in Transistoren Aktionen hervorrufen. Dieser Beruf wäre folglich nicht mehr existent. Der Computer, der eigentlich als Zahlen - Rechner gedacht war, könnte durch mechanische Geräte ersetzt werden.

b) Historiker: Die Untersuchung der Quellen wird durch technische Geräte wesentlich erleichtert. Das Wesentliche, nämlich das Forschen und Befassen mit vergangenen politischen Vorkommnissen, kann man auch ohne Energie erledigen.
 

c) Tischler: Seine Arbeit wird durch Energie wesentlich erleichtert, doch er kann seinen Beruf ungehindert auch ohne diese ausüben.

Allgemein kann man sagen, daß auf jeden Fall alle Berufe bestehen können, die es vor der Entdeckung der Elektrizität schon gegeben hat. Dies sind zum Beispiel: Naturwissenschaftler (Mathematiker, Physiker, Philosophen, Biologen, Geographen, Astronomen), Handwerker, Lehrer,... .

Florian Fila