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Energie Macht Schule
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Photovoltaik

Aktualisiert!

Hier wird die Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das griechische „photo“ steht für Licht. „Voltaik“ ist vom Namen des italienischen Physikers Alessandro Volta abgeleitet.

Grundlegender Bestandteil jeder Photovoltaikanlage sind die Solarmodule, die die Solarzellen enthalten. Sie werden beispielsweise auf einem Dach befestigt und dienen bei Sonneneinstrahlung als eine Gleichstromquelle. Um die elektrische Energie für übliche Haushaltsgeräte nutzen zu können, muss eine Wechselspannung entsprechend der ortsüblichen Netzspannung erzeugt werden. Hierzu dient ein Solarwechselrichter.

Im einfachsten Fall wird die von den Photovoltaik-Modulen gelieferte Leistung in das Stromnetz eingespeist, soweit sie nicht zur Deckung des Eigenverbrauchs benötigt wird; zu anderen Zeiten wird fehlende Energie aus dem Stromnetz bezogen. Der Wechselrichter arbeitet netzgeführt. Das bedeutet, er erzeugt die Wechselspannung mit einer Phasenlage passend zur Netzspannung.

Einige Photovoltaik-Systeme enthalten zusätzlich einen Solarstromspeicher auf der Basis von Batterien. Dieser kann momentane Überschüsse aufnehmen, anstatt dass diese in das Stromnetz eingespeist werden. Damit kann dann der Verbrauch zu anderen Zeiten gedeckt werden.

Polypol

ist eine Marktform, die sich durch viele Anbieter und viele Nachfrager auszeichnet. Es wird auch als Modell der vollständigen Konkurrenz bezeichnet, bei der es keinerlei Kooperationen oder Zusammenschlüsse der einzelnen Marktteilnehmer gibt, sodass diese auch über keine bedeutsame Marktmacht verfügen. Im Gegensatz zum Monopol und Oligopol werden die Preise auf einem polypolistischen Markt nicht von einem einzelnen oder von einigen wenigen Marktteilnehmern festgelegt.

Power-to-Gas

Begriff, der für ein Konzept steht, bei dem überschüssiger Strom dazu verwendet wird, per Wasserelektrolyse Wasserstoff zu produzieren. Dieser wird bei Bedarf in einem zweiten Schritt unter Verwendung von Kohlenstoffdioxid methanisiert. Das entstehende synthetische Methan ist mit herkömmlichem Erdgas kompatibel und kann ohne Einschränkungen in vorhandenen Leitungen transportiert sowie in Speichern gelagert werden. Produzieren beispielsweise Offshore-Windräder mehr Strom als gerade gebraucht wird, könnte dieser Strom über diesen Umweg gespeichert werden. Das Gas könnte dann in konventionellen Gaskraftwerken bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt werden.

Power-to-Heat

Unter Power-to-Heat, übersetzt: "Elektrische Energie zu Wärme", versteht man die Erzeugung von Wärme mit Strom. Sie ist eine Möglichkeit, Stromüberschüsse aus erneuerbaren Energien für die Wärmebereitstellung zu verwenden. Im Gegensatz zu reinen Elektroheizungen, die den kompletten Heizbedarf mit Strom decken, sind Power-to-Heat-Anlagen Hybridsysteme, die auch über eine herkömmliche, mit chemischem Brennstoff wie Holz oder Erdgas betriebene Heizungsanlage verfügen. Bei Stromüberschüssen kann somit die Wärmegewinnung aus elektrischer Energie erfolgen, ansonsten kommt das konventionelle Heizsystem zum Einsatz.

Preis

Aktualisiert!

Er bezeichnet den in Geldeinheiten ausgedrückten Tauschwert eines Gutes oder einer Dienstleistung. Preise sind Indikatoren von Knappheit und schaffen eine Vergleichbarkeit unterschiedlicher Güter und Leistungen.

Der Preismechanismus stellt in einem marktwirtschaftlich organisierten System das entscheidende Element bei der Steuerung von Angebot und Nachfrage dar. Diese Steuerungsfunktion kann der Preismechanismus dann am besten wahrnehmen, wenn sich der Preis frei im Wettbewerb bildet. Ein freier Preis ist der beste Garant für eine höchstmögliche Effizienz der Marktversorgung.

Die Preise für elektrischen Strom unterscheiden sich in Europa von Land zu Land. Den einzelnen Stufen der Wertschöpfungskette stehen die entsprechenden Bestimmungsgrößen der Energiepreise gegenüber. In jedem dieser Bereiche wirken die Marktmechanismen ― zum Beispiel von Angebot und Nachfrage oder die Höhe der Produktionskosten. Hinzu kommen noch Steuern und andere staatliche Abgaben mit denen der Energieverbrauch belastet wird.

Der Strompreis für Haushalte setzt sich aktuell aus den folgenden drei Teilen zusammen:

  • 49 Prozent der Stromkosten sind staatlich bedingt,
  • 28 Prozent entfallen auf Netzentgelte,
  • Beschaffungs- und Vertriebskosten machen zusammen 23 Prozent aus.

 

Der Strompreis für Haushalte
(Anteile in Prozent)

Schaubild: Entwicklung des Strompreises 2006 bis 2020; Quelle. Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.

Quelle: Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.

 

Der Preis, den die Energierechnung des Endkunden ausweist, enthält Bestandteile, deren Höhe unabhängig von den Prozessen im Energiemarkt ist. Steuern und andere staatliche Belastungen sind in Europa der drittgrößte Einflussfaktor auf den Endkundenpreis für elektrischen Strom. Zur Stromsteuer im engeren Sinn kommen in Deutschland hinzu:

Insgesamt machen damit Steuern und andere Abgaben 52 Prozent des Strompreises für Haushaltskunden aus.

Primärenergie

ist die direkt in den Energiequellen vorhandene Energie. So zum Beispiel der Brennwert von Kohle. Primärenergieträger sind unter anderem Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas, Wasser, Wind, Kernbrennstoffe oder Solarstrahlung. Die Primärenergie wird in Kraftwerken und Raffinerien in die sogenannte Endenergie umgewandelt. Dabei kommt es zu Umwandlungsverlusten. Ein Teil der Primärenergie wird auch dem nichtenergetischen "Verbrauch" zugeführt. Beispielhaft dafür steht Rohöl für die Kunststoffindustrie.

Prosumer

Der Begriff ist ein sogenanntes Kofferwort. Es setzt sich zusammen aus den Begriffen "producer" und "consumer". Er beschreibt in der Energiewirtschaft die Wandlung des (Industrie-)Kunden vom reinen Verbraucher zum gleichzeitigen Produzenten von Strom und Gas.

Pumpspeicherkraftwerk

Form eines Wasserkraftwerks, das traditionell zur Energiespeicherung genutzt wird. Pumpspeicherkraftwerke sind bis heute die einzige effiziente und großtechnisch verfügbare Form der Speicherung. Dabei wird zu Zeiten mit geringem Stromverbrauch oder Energieüberschuss Wasser in ein höher gelegenes Speicherbecken gepumpt. Dieser Wasservorrat ist geeignet, um sehr kurzfristig über eine Turbine Strom zu erzeugen. Auf diese Weise können kurzfristige Spitzen beim Stromverbrauch ausgeglichen werden. In Zeiten schwacher Stromnachfrage wird das Wasser aus dem Unterbecken wieder in das Oberbecken zurückgepumpt und steht erneut zur Verfügung.

Das Kernstück von Speicherwasserkraftwerken sind Staubecken oder Staumauern beziehungsweise Talsperren, die ein Gewässer aufstauen und anschließend die so gebündelte Energie des Wassers nutzen. Bei steigendem Strombedarf wird dann mehr Wasser aus dem Speicherbecken entnommen als momentan zufließt.

 

Aufbau und Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerks

Schaubild Aufbau und Funktionsweise eines Pumpspeicherkraftwerks

 

Die Talsperren dienen darüber hinaus zum Teil:

  • der Hochwasserrückhaltung,
  • der Regulierung des Abflusses,
  • zur Sicherung der Schifffahrt und
  • der Speicherung für Trinkwasser- und Bewässerungszwecke.

Für die Errichtung dieser Kraftwerksart eignen sich hoch gelegene Seen mit einem natürlichen Wasserzulauf und Talsperren unter Einsatz der Francis- oder Peltonturbine.