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Donnerstag, 14. Dezember 2017

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Nachhaltige Energiequellen für nachhaltige Gemeinschaften

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Die natürlichen Energieressourcen der Erde werden knapp. Innovative Technologien können helfen, die Nachfrage zu befriedigen, ohne die Umwelt zu beschädigen. Diese erfolgreich zu entwickeln und zu implementieren, ist mit vielen Herausforderungen verbunden, weiß Dr. Saifur Rahman, Direktor des Advanced Research Institute an der Virginia Polytechnic Institute and State University und Vizepräsident New Initiatives and Outreach der IEEE Power and Energy Society (PES).

 
Nachhaltige Energiequellen für nachhaltige Gemeinschaften - der Weg zu einer erfolgreichen Umsetzung
Die meisten von uns verstehen, dass wir neue Energiequellen entwickeln müssen - und zwar schnell. Die International Energy Agency (IEA) ging in ihrem World Energy Outlook 2009 davon aus, dass die primäre Energienachfrage bis 2030 um 40 % steigen wird. Zwar ist der globale Energieverbrauch 2009 erstmals seit 1981 wieder gefallen- dies ist aber allein auf die Weltwirtschaftkrise zurück zu führen. Sobald sich die Wirtschaft erholt, wird auch der Energieverbrauch wieder steigen. Wie die IEA erklärt, stehen wir vor der enormen Herausforderung „eine zuverlässige und erschwingliche Energieversorgung zu sichern und einen schnellen Übergang zu einem CO2-armen, effizienten und umweltschonenden Energiesystem zu finden". Es ist wichtig, hier einen ökonomisch wie ökologisch gesunden Weg zu finden.

Um dies zu meistern, müssen wir Technologien und Infrastrukturen entwickeln, die neue Quellen der Energieversorgung erfolgreich in das bestehende Netz von Städten, Kommunen und Gemeinden integrieren können. Wenn jedoch neue Quellen der nachhaltigen Energie in eine lokale Umgebung integriert werden sollen, müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Denn sie sind ausschlaggebend für einen langfristigen Erfolg.


Erfolgsfaktoren für Pilotprojekte
Nehmen wir eine staatlich geförderte Pilotierung für ein Sustainable Energy Projekt als Beispiel. Für eine erfolgreiche Umsetzung sollte das Pilotprojekt zwei Bedingungen aufweisen:
 

  • Erstens - den Entwicklern sollte möglich sein, für den Feldversuch unter Echtbedingungen zu testen, das heißt, voll entwickelte Geräte einzusetzen.
  • Zweitens - mögliche Konstruktionsschwächen, die unter Laborbedingungen nicht hervortreten, müssen identifiziert und korrigiert werden.

In erster Linie muss die Pilotierung die Durchführbarkeit des Konzepts oder die praktische Anwendung ihrer Technologien demonstrieren. Die eingesetzte neue Technik ist meist einzigartig und höchst innovativ - und damit auch teurer. Ohne entsprechende langfristige Planung, die sowohl finanzieller als auch politischer Unterstützung der entsprechenden Regierung einschließt, kommen viele Entwicklungen nicht über die Modellphase hinaus.

Damit sich die neuen Technologien aber auch kommerziell durchsetzen können, sind sie selbst nach erfolgreicher Pilotierung noch häufig auf staatliche Unterstützung angewiesen. Denkbar sind finanzielle Unterstützung wie auch politische, zum Beispiel durch Steueranreize, Entwicklung neuer Standards oder politische Regulationen, die den Einsatz erneuerbarer Energien fördern. Ein gutes Beispiel ist die Entwicklung der Windturbinengeneratoren in den Vereinigten Staaten und Europa. Während der letzten 15 Jahre ist diese Technologie in großem Umfang wirtschaftlich erfolgreich geworden.


Herausforderungen an die lokalen Kommunen
In einer Kommune oder Gemeinde, in der eine entsprechende Pilotierung durchgeführt wird, müssen sich die auf kommunaler Ebene Verantwortlichen unter anderem in folgenden Punkten auseinander setzen:
 

  • die Verwendung des Grund und Bodens
  • die zu diesem Thema herrschende öffentliche Meinung
  • die Möglichkeit sich bildenden Opposition gegen die Aufstellung dieser neuen Technologie.

Es kann auch vorkommen, dass die Entwickler bitten, Sicherheits- und Umweltbestimmungen außer Acht lassen zu dürfen, die eine Umsetzung verzögern und/oder aus ihrer Sicht unverhältnismäßig teuer machen können. Ein Beispiel hierfür ist das erste Brennstoffzellen-Demonstrationswerk für New York City. Als dieses geplant wurde, protestierte die lokale Feuerwehr wegen der Lagerung des feuergefährlichen Wasserstoffbrennstoffs. Der Einwand wurde schließlich zurückgenommen, als entsprechende Sicherheitsbestimmungen in Konstruktion und Handhabung der Wasserstofflagerungszisternen in der Stadt berücksichtigt wurden.

Eine weitere Sorge der Anwohner gilt den negativen Effekten, die die Entwicklung neuer Energiequellen auf die natürlichen Bewohner des Gebiets hat, die Vögel und Säugetiere. Die Einflüsse vom Öl- und Gasbohrungen sind umfangreich untersucht und dokumentiert worden, aber es gibt neue Besorgnis über einen möglichen negativen Einfluss von Windturbinen auf die Vogelwanderung. Ähnliche Bedenken bestehen gegen die Gewinnung von Gezeiten- und Wellenenergie wegen des potenziell negativen Einflusses auf das Leben im Meer. Im Fall von Off-Shore Windanlagen wurden daher umfassende Studien in Bezug auf den Seeverkehr, die Meeresbodenbewohner, die Vogelwanderung und das Verlegen von Stromkabeln an der Küste durchgeführt.


Berücksichtigung der Lieferinfrastruktur
Für eine erfolgreiche Umstellung auf erneuerbare Energien muss auf technischer Seite viel erforscht und entwickelt werden. Genauso wichtig ist es allerdings zu untersuchen, welche zusätzlichen Bedürfnisse mit einer Energieumstellung einhergehen und wie diese befriedigt werden.

Man denke nur an den erdölbasierten Brennstoff. Es besteht starkes Interesse, Fahrzeuge von Benzins/Dieselkraftstoff auf Erdgas umzustellen, was allgemein preiswerter und sauberer ist. In vielen Ländern einschließlich Großbritannien und der Vereinigten Staaten ist das Netz an Erdgas-Tankstellen (compressed natural gas = CNG) allerdings nur unzureichend ausgebaut. Es macht wenig Sinn, sich nur auf die Erschließung von Erdgas-Ressourcen zu konzentrieren, ohne gleichzeitig die Versorgung durch CNG-Lieferpunkte verstärkt zu fördern. Das betrifft sowohl die privaten als auch staatlichen Beteiligten.

Ein zweites Beispiel ist das elektrische Energieübertragungsnetz. Ressourcenreichen Ländern fehlt es oft an der nötigen Infrastruktur, die weniger teure und umweltschonende Hydro-Energie den konsumierenden Ländern anzubieten. Das gleiche gilt für Windkraft-Projekte in den oberen Mittleren Westen der USA Um die Entwicklung dieser Elektrizitätsquellen zu fördern, müssen auch die Übertragungsnetze angepasst und ausgebaut werden.


Verbesserungen der Energieeffizienz
Energieeffizienz und -ausfallsicherheit werden sich bei Produktion, Versorgung und beim Endkunden unterschiedlich verbessern, je nach Produkt und Service. Bei Thermalkraftwerken werden Versuche unternommen, die Umwandlungswirksamkeit zu erhöhen. Kohle-Kraftwerke, die vor 10 bis 15 Jahren über eine Leistungseffizienz von 30 Prozent verfügten, nähern sich nun der 40 Prozentmarke. Die Zuverlässigkeit von elektrischen Kraftwerken - einschließlich Windturbinengeneratoren - hat sich aufgrund verbesserter Technologien, Steuerungen und einer verbesserten Ausbildung des technischen Fachpersonals im Laufe des letzten Jahrzehnts bedeutend verbessert. Die elektrischen Energieübertragungsleitungen haben sich sowohl in Bezug auf Leistungsfähigkeit als auch Zuverlässigkeit positiv entwickelt, dies ist vor allem auf den Gebrauch des flexiblen AC Übertragungssystems (FACTS) zurückzuführen. Weitere Verbesserungen werden mit der Entwicklung des intelligenten Stromnetzes (Smart Grid) möglich sein. In Bezug auf den Endverbraucher hat die Anwendung von hocheffizienten Kompaktleuchtstofflampen (CFL) und LED-Lampen die eingesetzte Elektrizität zur Lumen-Effizienz (Lichtstärke) bedeutsam verbessert.

Die zukünftige Entwicklung der innovativen und nachhaltigen Technologien ist noch offen. Es wird aber auch auf staatlicher Ebene Schritte hin zu einer Nachhaltigen Energieversorgung geben, von Europa und den Vereinigten Staaten bis nach Indien und China. Damit dies erfolgreich ist, müssen Regierung, Industrie, Vertreter der Kommunen und Bürger enger zusammen arbeiten, um allen Bedürfnissen gerecht zu werden, Vorurteile und unbegründete Angst zu entkräften und neue, umweltschonende Wege der Energieversorgung zu finden.
 

Über IEEE
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.) ist der weltweit größte Berufsverband von Ingenieuren. Er fördert Innovation und Spitzentechnologien zum Allgemeinwohl. Durch seine mehr als 395.000 Mitglieder in 160 Ländern ist IEEE eine führende Autorität in technologischen Bereichen von Luft- und Raumfahrt, Computer und Telekommunikation zu Biomedizintechnik, elektrischer Energie und Consumer Electronics. Dem technischen Fortschritt verpflichtet, veröffentlicht IEEE 30 Prozent der Weltliteratur in den Bereichen der Elektro- und Energietechnik sowie Computerwissenschaften und hat fast 900 aktive Industriestandards entwickelt. Die Organisation sponsert jährlich rund 1.000 Konferenzen weltweit.
 


 

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