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Energie Macht Schule
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Batterie(speicher)

NEU!

Die Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergieanlagen schwankt mit der Witterung. Das Stromnetz wird mithilfe von Speichern stabil gehalten. Inzwischen gibt es eine Vielfalt von Batteriespeichersystemen von der kleinen Batterie für die eigene Solaranalage bis hin zum Batteriekraftwerk (im MW-Bereich).

Bio-Erdgas

Aktualisiert!

ist Biogas, das aus biogenen Stoffen erzeugt wird und vor der Einspeisung in das Gasleitungsnetz auf Erdgasqualität aufbereitet wird.

Bio-Erdgas kann in der Wärmeversorgung und der dezentralen Stromerzeugung eingesetzt werden. Auch als Kraftstoff für Erdgasfahrzeuge ist Bio-Erdgas nutzbar ― ob in Reinform oder als Beimischung. Entscheidender Vorteil ist, dass bei seiner Verbrennung nur so viel klimaschädliches Kohlendioxid, kurz CO2, freigesetzt wird, wie die zu seiner Gewinnung genutzte Biomasse vorher der Atmosphäre entzogen hat.

Bio-Erdgas wird aus organischen Lebensmittelresten und Abfallstoffen sowie aus nachwachsenden Energiepflanzen erzeugt. Im Unterschied zur Solar- und Windenergie (Windkraft) lässt sich der regenerative Energieträger Bio-Erdgas das ganze Jahr über produzieren und sogar speichern. Der Ertrag eines Fußballfelds voller Energiepflanzen deckt den Jahresbedarf an Strom eines Einfamilienhauses. Die Bundesregierung hat das Ziel, ein Bio-Erdgas-Potenzial von jährlich sechs Milliarden Kubikmetern bis 2020 und zehn Milliarden Kubikmetern Bio-Erdgas bis 2030 zu erschließen und ins deutsche Gasnetz einzuspeisen.

Biogas

Aktualisiert!

entsteht durch die Vergärung von Biomasse. Von Biogas spricht man, wenn (Roh-)Biogas nach der Aufbereitung die gleichen verbrennungstechnischen Eigenschaften wie Erdgas aufweist und ins Gasnetz eingespeist werden kann. Es wird auch als Biomethan bezeichnet. Biogas hat, unter anderem wegen seiner ganz unterschiedlichen Rohstoffquellen, eine stark schwankende Zusammensetzung. Es kann nicht einfach in jeder gängigen Heizung verbrannt oder beliebig mit Erdgas vermischt werden. Eine Aufbereitung in speziellen Anlagen ist nötig, damit das Biogas ein Qualitätsniveau erreicht, das eine Einspeisung ins Erdgasnetz erlaubt. Bis 2030 könnten bis zu 10,3 Milliarden Kubikmeter Biomethan pro Jahr in das deutsche Gasnetz eingespeist werden. Das entspricht ungefähr 100 Terawattstunden.

 

Biogas im Energiekreislauf und Stoffkreislauf

Schaubild Biogas im Energiekreislauf und Stoffkreislauf

 

Das Funktionsprinzip einer Biogasanlage

Als Inputstoffe zur Gewinnung von Biogas eignen sich nahezu alle organischen Substanzen wie Gülle, Mist, Klärschlamm, Bioabfälle oder gezielt angebaute Energiepflanzen. Diese Inputstoffe werden in beheizte und wärmegedämmte Fermenter aus Stahlbeton gepumpt. Dort gären sie unter Luftabschluss bei Temperaturen zwischen 35 Grad Celsius und 38 Grad Celsius. Bakterien zersetzen die Biomasse und erzeugen ein methanhaltiges Gas. Mit diesem Biogas werden Blockheizkraftwerke betrieben, welche Strom und Wärme erzeugen. Der gewonnene Strom wird in das örtliche Stromnetz, die Reststoffe in einen Speicher, dem Gärrestlager, geleitet. Diese lassen sich zu Kompost und Flüssigdünger verarbeiten.

Biomasse

Aktualisiert!

gehört zu den wichtigsten erneuerbaren Energieträgern in Deutschland. Die Biomasseerzeugung war 2018 mit fast 21 Prozent der Ackerfläche ein wichtiges Standbein für die Landwirte. Im Jahr 2019 lieferten die bestehenden Anlagen gut 45 Milliarden Kilowattstunden Strom. Bei der energetischen Nutzung von Biomasse entsteht nur so viel Kohlendioxid, wie von Pflanzen in ihrer Wachstumsphase aus der Luft aufgenommen wurde. Verschiedenen Studien zufolge könnte in Deutschland die Stromerzeugung aus Biomasse bis 2050 auf jährlich 70 Milliarden Kilowattstunden gesteigert werden.

Die energetische Nutzung von Biomasse steht allerdings in Konkurrenz zur Nutzung landwirtschaftlicher Flächen für die Produktion von Nahrungsmitteln. Kritiker befürchten höhere Preise für Lebensmittel sowie die Abholzung von Tropenwäldern, damit Platz für schnell wachsende Pflanzen entsteht, deren Öle in Biomasseanlagen verwendet werden. Insbesondere die Bevölkerung in Ländern der Dritten Welt müsste mit steigenden Lebensmittelpreisen und der Zerstörung ihrer Umwelt für den Energiehunger der Industriestaaten zahlen.

Unkritisch in diesem Zusammenhang ist beispielsweise die energetische Nutzung von Restholz oder Gülle. Die Nutzung von tropischen Pflanzenölen wie Palm- und Sojaöl ist mittlerweile nur noch nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz förderfähig, wenn nachgewiesen wird, dass die Öle durch nachhaltige Verfahren gewonnen wurden. Auch für feste Biomasse hat die Regierung 2010 Nachhaltigkeitsanforderungen in einer Verordnung aufgestellt.

 

Energie aus Biomasse ― Verfahren der Energieumwandlung und Energieeinsatz

Schaubild Energie aus Biomasse - Verfahren der Energieumwandlung und Energieeinsatz

Biomethan

siehe Biogas 

Blackout

Ein Blackout ist die längste Art des Stromausfalls. Kürzere Ausfälle werden Netzwischer oder Brownout genannt. Beim Blackout erliegt die Elektrizitätsversorgung einem langfristigen Stromausfall oder Totalausfall, welcher durch einen kompletten Spannungsausfall im Minutenbereich bis in den Bereich einiger Stunden reichen kann. Vergleichsweise sehr lange Ausfallzeiten im Bereich von Tagen bis zu einigen Wochen sind meist Folge von großräumigen Schäden an der Infrastruktur wie der Leitungen, beispielsweise als Folge extremer Wetterereignisse im Winter.

Blindleistung

Elektrische Leistung ist definiert als der Quotient aus gelieferter (oder bezogener) elektrischer Energie pro Zeiteinheit. Wirkleistung ist der Anteil elektrischer Leistung, der für die Umwandlung in andere Leistungsformen (z. B. mechanisch, thermisch oder chemisch) verfügbar ist. Blindleistung ist zusätzlich fließende Energie in mit wechsel- bzw. drehstrombetriebenen Elektrizitätsnetzen, die durch induktive oder kapazitive Widerstände für den Aufbau elektromagnetischer Felder genutzt wird. Sie pendelt zeitversetzt zwischen Erzeugern und bestimmten elektrischen Verbrauchern (Spulen, Kondensatoren) ungenutzt und erzeugt weder Arbeit noch Wärme. Scheinleistung ist die Summe aus Wirkleistung und Blindleistung.

 

Börsen

sind zeitlich und örtlich konzentrierte Handelsplätze unter beaufsichtigter Preisbildung. Ziele sind:

  • eine gesteigerte Markttransparenz,
  • die Steigerung der Effizienz und der Marktliquidität,
  • die Verringerung der Transaktionskosten sowie
  • der Schutz vor Manipulationen. 

Die Börse für Strom und Erdgas ist die European Energy Exchange (EEX), vertreten an mehreren Standorten.

 

Brownout

NEU!

Brownout ist eine von drei möglichen Arten des Stromausfalls. Die anderen zwei werden Netzwischer und Blackout genannt.

Beim Brownout geschieht eine kurzzeitige Spannungsabsenkung infolge einer Überlastung durch unvorhergesehene Ereignisse. In der Regel kommt es dabei zu keinen ernstzunehmenden Schäden.

Bundesnetzagentur

Aktualisiert!

Obere deutsche Regulierungsbehörde, mit Verwaltungssitz in Bonn. Der offizielle Name ist Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen. Hauptaufgabe ist die Aufrechterhaltung und die Förderung des Wettbewerbs in sogenannten Netzmärkten. Ihre wesentliche Aufgabe ist dabei die Kontrolle und Genehmigung der Netznutzungsentgelte und der Schaffung eines diskriminierungsfreien Zugangs zu Stromversorgungs- und Gasnetzen, die sich im Eigentum der Energieversorgungsunternehmen befinden. Eine weitere Aufgabe ist die Moderation von Schlichtungsverfahren. Die Bundesnetzagentur ist außerdem Aufsichtsstelle für Vertrauensdiensteanbieter nach der eIDAS-Verordnung. Die technische Zentrale der Bundesnetzagentur befindet sich in Mainz. Sie untersteht dienstlich und fachlich der Aufsicht des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie, kurz BMWi. Die Bundesnetzagentur hat rund 2.500 Mitarbeiter.