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Damit die Lichter auch nachts nicht ausgehen

Eine runde Lösung für grüne Energie

Erneuerbare Energie ist die Zukunft. Während konventionelle Kraftwerke Schwankungen von Angebot und Nachfrage jedoch durch den Einsatz von Turbinen ausgleichen können, verfügen die meisten erneuerbaren Energiequellen nicht über eine solche Möglichkeit. Ein Schwungrad kann hier die Lösung sein. Und das Schwungrad wird unter Vakuum betrieben – erzeugt durch eine Vakuumpumpe von Busch.
Trägheit. Ein wichtiges physikalisches Konzept, das dafür sorgt, dass wir nicht mit dem Fahrrad umfallen, wenn wir aufhören zu treten, oder dass das Auto weiterfährt, auch wenn wir den Fuß vom Gaspedal nehmen. Das gleiche Konzept gilt auch für Kraftwerke. In einem Kohlekraftwerk beispielsweise wird Kohle verbrannt, um Wasser zum Verdampfen zu bringen. Mit diesem Dampf werden Turbinen mit Hunderten von Umdrehungen pro Minute angetrieben, wobei sich die Turbinen konstant mit genau derselben Frequenz drehen – der Frequenz des Stromnetzes, das sie versorgen. Herkömmliche Kraftwerke sind so ausgelegt, dass sie eine konstante Menge an elektrischer Energie erzeugen. Etwaige Schwankungen in der Energienachfrage werden durch diese Turbinen ausgeglichen. So wird sichergestellt, dass unser Stromnetz stabil und unsere Lichter an bleiben.

Das Problem mit den Erneuerbaren

Jedes Mal, wenn Strom aus dem Netz entnommen wird, und sei es nur, wenn ein Licht eingeschaltet wird, sinkt die Frequenz. Das Netz muss in der Lage sein, diese Frequenzschwankung auszugleichen, oder es besteht die Gefahr, dass Lampen anfangen zu flackern und Geräte nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren. Während solche Frequenzabfälle zu Hause einfach nur lästig sind, können sie in anderen Situationen, wie z. B. in Krankenhäusern, lebensbedrohlich sein.

Die erneuerbaren Energien sind jedoch von Natur aus Schwankungen unterworfen: Wenn die Sonne hinter einer Wolke verschwindet, der Wind nachlässt, die Ebbe einsetzt oder die Niederschläge geringer ausfallen. Und da bei den meisten Methoden keine Turbinen zum Einsatz kommen, die die Versorgung stabilisieren könnten, bringen diese umweltfreundlicheren Energiequellen ein potenzielles Risiko für das Netz mit sich.

Eine reibungslose Lösung

Erneuerbare Energiequellen, wie Solarpanels, erzeugen Gleichstrom. Das Stromnetz hingegen arbeitet mit Wechselstrom. Der Strom, den die erneuerbaren Quellen liefern, muss daher zunächst mit einem Wechselrichter umgewandelt werden. Das Problem der Schwankungen bleibt jedoch bestehen. Eine Methode zur Stabilisierung der Einspeisung des Stroms aus erneuerbaren Energien ist die Verwendung eines großen, schweren Rads, eines sogenannten Schwungrads. Der erzeugte Strom wird verwendet, um dieses Schwungrad in Bewegung zu halten, so wie Dampf eine Turbine antreibt. Vakuum sorgt dafür, dass das Schwungrad gleichmäßig läuft und nur ein absolutes Minimum an kinetischer Energie durch Reibung verloren geht.

Steigt die Stromnachfrage oder sinkt die von den erneuerbaren Energiequellen erzeugte Leistung, bezieht das Netz die Energie vom Rad. Dank der Trägheit des Schwungrads kann die Energie für kurze Zeit mit derselben Frequenz weiter übertragen werden – gerade lange genug, damit andere Stromquellen auf das Leistungsdefizit reagieren und die Flaute ausgleichen können, sodass das Netz stabil bleibt.
Mondpanels

Die meisten erneuerbaren Energien sind in ihrer Leistungsfähigkeit von der Natur abhängig. Wenn der Wind nicht weht, kann sich eine Windturbine nicht drehen. Und nach einer regenarmen Periode fließt weniger Wasser durch ein Wasserkraftwerk. In bestimmten Fällen kann ein Solarpanel jedoch auch nach Einbruch der Dunkelheit noch Strom produzieren.

Wie? Die Antwort ist einfach: Dank des Mondes.

Mondlicht ist nur reflektiertes Sonnenlicht. Daher kann ein Solarpanel auch dann Strom erzeugen, wenn der Mond scheint. Eine Einschränkung gibt es jedoch. Selbst bei Vollmond und wolkenlosem Himmel erzeugt ein Solarpanel nur etwa 0,3 % der Energie, die es bei direkter Sonneneinstrahlung erzeugen würde. Da diese Menge so gering ist, wird sie von den meisten Solaranlagen gar nicht erst in nutzbaren Strom umgewandelt. Aber wenn sich die Photovoltaiktechnologie weiterentwickelt, werden wir unsere Häuser eines Tages vielleicht mit Strom aus Mondlicht versorgen.