Stromerzeugung

Grundlagen der Stromerzeugung

Der Strom , der aus deutschen Steckdosen kommt, wird von den verschiedensten Kraftwerkstypen erzeugt. Grundsätzlich wird bei der Stromerzeugung zwischen fossilen Energieträgern , regenerativen Energieträgern und Atom- oder Kernenergie unterschieden. Nur regenerative Energieträger können als Ökostrom ausgezeichnet werden. Fossile Energieträger wie Gas oder Kohle verursachen bei der Verbrennung klimaschädliches CO2 , das zu einer Erwärmung der Atmosphäre beiträgt, den Meeresspiegel ansteigen lässt und für viele Naturkatastrophen mitverantwortlich gemacht wird. Kernenergie ist zwar klimaneutral, die in einem Kernkraftwerk verwendeten Brennstoffe sind aber hochgiftig und stark radioaktiv und dürfen nicht mit der Umwelt in Kontakt kommen. Für Menschen und die gesamte Umwelt drohen dann große Gefahren. Auch die Endlagerung der ausgebrannten, aber immer noch stark radioaktiv strahlenden Brennelemente ist bislang nicht gelöst. Aus diesem Grund fordert die Gesellschaft schon lange den Ausstieg aus der Kernenergie - in Richtung Ökostrom . Allerdings ist der Einfluss der großen deutschen Energiekonzerne auf die Politik enorm („Atomkartell“), was eine weitere Verzögerung des Atomausstiegs erwarten lässt. Die Zukunft der Energieerzeugung liegt im Ausbau der erneuerbaren oder auch regenerativen Energiequellen. Darunter wird die Stromerzeugung aus Wasserkraft , Photovoltaik , Windkraftanlagen , Gezeitenkraftwerken , die Verstromung von Biogas und andere ökologische und nachhaltige Energiequellen verstanden: Nur diese Quellen sind die erzeugerseitige Grundlage von zertifizierbaren und günstigem Ökostrom.

Technischer Hintergrund zur Stromerzeugung

Strom (konventioneller Strom und Ökostrom ) entsteht immer auf die selbe Art und Weise: Energie wird in elektrischen Strom umgewandelt. Abgesehen von der Photovoltaik wird in den meisten anderen Kraftwerkstypen die Verbrennungswärme des Energieträgers genutzt, um Wasser zum Sieden zu bringen. Dieser Wasserdampf treibt dann eine Turbine an, die Strom erzeugt. Die nicht genutzte Wärme wird mittels großer Kühltürme an die Umgebung abgegeben. Bei Fliesswasserkraftwerken, die einen Großteil der Nachfrage nach Ökostrom decken, wird die Turbine direkt vom Wasser angetrieben, da hier keine Wärme abgegeben wird. Allein die Fließgeschwindigkeit des Wassers und dessen Masse geben dem Wasser so viel Energie, dass sich damit eine Turbine zur Erzeugung von günstigen und sauberen Ökostroms antreiben lässt.

Warum produziert ein Generator Strom? 

Grundsätzlich wandelt jede Turbine die Lageenergie von Fluiden (wie Gas oder Wasser) in  Drehenergie um. Bei einem Fließwasserkraftwerk wird beispielsweise die Strömungsenergie eines Baches oder Flusses in Drehenergie der Turbinenachse umgewandelt. Auf diese Weise wird dann ein Generator betrieben. Der Generator ist das technische Gegenstück zum Elektromotor und wandelt mittels elektrischer Induktion mechanische Energie in elektrische Energie um. Die mechanische Energie wird dem Generator durch die Drehenergie der Turbinenachse zugeführt. Bewegt sich nun ein elektrischer Leiter (z.B. eine Drahtspule) senkrecht zu einem Magnetfeld, wirkt die sogenannte Lorentzkraft auf die freibeweglichen Ladungen und bringt sie in Bewegung. Dadurch werden Ladungsverschiebung im Leiter ausgelöst, die zu einer elektrischen Spannung im Leiter führen.

Der Stromsee

Um eine sichere und unterbrechungsfreie Stromversorgung für jeden Haushalt sicherzustellen, speisen die Stromversorger genau die vom Verbraucher gebrauchte Strommenge in das Stromnetz ein.  Da Strom nur schwer speicherbar ist, muss Strom quasi simultan produziert und verbraucht werden. Betrachtet man die gesamte Bundesrepublik, kann die Nachfrage nach Strom sehr genau im Voraus geschätzt werden. Daher wird die Stromversorgung (oder das Stromangebot) an die Verbrauchsbedürfnisse angepasst. Allerdings ist die Verfügbarkeit des Ökostroms (z.B. Windkraftanlagen , Photovoltaik ) sehr schwer prognostizierbar, weswegen Regelleistungen vorhanden sein müssen, die Schwankungen der Stromversorgung ausgleichen können. Ein Ungleichgewicht zwischen Stromangebot und Stromnachfrage kann zu Problemen im Stromnetz führen. Um dies zu verhindern, müssen kurzfristig Leistungsanpassungen bei regelfähigen Kraftwerken durchgeführt werden oder schnell anlaufende Kraftwerke (z.B. Gas ) gestartet werden. Oftmals werden auch Pumpspeicherkraftwerke zum Ausgleich von Differenzen bei Ein- und Ausspeisung ins Stromnetz eingesetzt.

Sowohl Ökostrom als auch Graustrom werden in das Stromnetz eingespeist. Heute besteht der Stromsee , d.h. die Gesamtstrommenge die ins Stromnetz eingespeist wird, zu 58% aus Strom aus klimaschädlichen Kohle- oder Ölkraftwerken oder aus gefährlicher Kernenergie (18%). Der Anteil der erneuerbaren Energien oder Ökostrom, beläuft sich derzeit auf nur 20% (Bruttostromerzeugung im Jahr 2011. Quelle: BDEW). Aufgrund der Vermischung verschiedener Stromerzeugungsarten wird dieser Strom auch Graustrom genannt.

Im Gegensatz hierzu steht der Ökostrom , bei dem Mittels Herkunftsnachweisen (wie TüV oder Ok Power ) die Zuordnung zu einzelnen Kraftwerken  möglich ist. So können Ökostromanbieter nachweisen, dass der vom Verbraucher genutzte Ökostrom wirklich klimaneutral und 100% frei von Atomstrom ist.  Ein hoher Anteil am deutschen Ökostrom entfällt auf die Erzeugung von Strom aus Wasserkraftwerken .

Jeder Verbraucher bekommt aber den selben Strommix aus der Steckdose: Es gibt kein Ökostrom-Netz! Dabei kommen moderne Fließwasserkraftwerke, Windkrafträder und andere grüne Kraftwerkstypen zum Einsatz. Die Bundesregierung möchte den Anteil an Ökostrom am deutschen Strommix laut EEG langfristig erhöhen.

Auch der Verbraucher ist aufgefordert, aufgrund der Erhöhung der Nachfrage nach Ökostrom den deutschen Stromsee durch die Förderung des Neubaus von Grünstromanlagen zu beeinflussen. Gerade deshalb ist der Stromanbieter-Wechsel wichtig. Ökostrom Anbieter fördern den Ausbau von regenerativen Energien , indem Sie nur zertifizierten Ökostrom anbieten, der zu einem hohen Anteil aus neuen Ökokraftwerken bezogen wird. Dies führt dazu, dass sich der Strommix in Richtung regenerativer Energiequellen verschiebt und damit mehr gesunder Ökostrom in das Stromnetz eingespeist wird.

Vom Kraftwerk in die Steckdose: Das Stromnetz

Wie kommt nun der günstige Ökostrom vom  Kraftwerk in die Steckdose?

Viele Ökostromanbieter beziehen ihren Ökostrom aus Wasserkraft . Das betreffende Wasserkraftwerk speist nun den erzeugten Strom direkt in das Höchstspannungsnetz ein. Diese Transportnetze stellen sicher, dass elektrische Energie auch über weite Strecken effizient transportiert werden kann. Das nachgelagerte Hochspannungsnetz sorgt für die Grobverteilung des Ökostroms aus dem Wasserkraftwerk. Nun kommt der Strom in ein Mittelspannungsnetz . An dieses Netz sind oftmals andere Ökostromquellen angeschlossen, die z.B. den Ökostrom aus Windkraftanlagen dort direkt einspeisen. Die Niederspannungsnetze (sog. letzten Meile) sorgen für die Feinverteilung des elektrischen Energie für die Haushalte. Damit wird sichergestellt, dass der Ökostrom, der viele Kilometer entfernt in einem Wasserkraftwerk erzeugt wurde, dem umweltbewussten Kunden fast zeitgleich mit der Stromerzeugung zur Verfügung steht.