Erneuerbare Energien - Erzeugung, Speicherung, Einsatzmöglichkeiten

Das Werk bietet eine solide Basis für die Abschätzung der realen Möglichkeiten für die Nutzung erneuerbarer Energien, insbesondere der Solarenergie. Dabei werden auch die Zukunftsaussichten für eine Massenherstellung von Konzentratorzellen mit hohem Wirkungsgrad abgesteckt. Weiterhin werden auch Wasserstofftechnik, elektrochemische Speicher, das Elektro-Auto sowie Fragen der Zusammenhänge zwischen Energie und Umwelt erörtert. Rechnerische Beispiele für Solaranlagen und Wasserstoffherstellung ergänzen die Darstellung.

Inhaltsverzeichnis:

0 Einleitung - Die Zukunft erneuerbarer Energien.- 1 Übersicht über die erneuerbaren Energiequellen.- 1.1 Einleitung zum Problem der erneuerbaren Energiequellen.- 1.2 Solarenergie.- 1.3 Hydroelektrizität.- 1.4 Ozeanenergie.- 1.5 Windenergie.- 1.6 Geothermische Energie.- 1.7 Biomasse.- 1.8 Andere (nicht fossile) Energiequellen.- 2 Aktueller Stand auf dem Gebiet der Solarenergietechnik.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Heliothermische Prozesse.- 2.3 Wirkungsgrad der thermischen Kollektoren.- 2.4 Der optische Wirkungsgrad.- 3 Photovoltaische Zellen.- 3.1 Das Prinzip.- 3.2 Optimierungsfragen für das Bauelement.- 3.3 Bänderstruktur und Materialfragen.- 3.4 Erreichte Werte: Wirkungsgrade der verschiedenen Zellen.- 3.5 Optimierung bez. Bandstruktur.- 3.5.1 Tandemzellen.- 3.5.2 Zellen mit graduiertem Bandabstand.- 3.6 Formen von hochwirksamen Solarzellen und Ausblick auf Solarkraftwerke.- 4 Moderne Herstellungstechniken und Methoden der Epitaxie.- 4.1 Flüssigkeitsepitaxie (LPE = Liquid Phase Epitaxy).- 4.2 Chemische Aufdampfverfahren.- 4.3 Molekularstrahlepitaxie.- 4.4 Chemische Strahlepitaxie.- 4.5 Vergleich der verschiedenen Epitaxiemethoden.- 5 Das Prinzip der Kogeneration.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Wirkungsgrad und spektrale Ausnutzung.- 5.3 Methoden der Kogeneration.- 6 Solarenergiesatelliten.- 6.1 Das Prinzip: Energie aus dem Weltraum.- 6.2 Neuere Pläne unter Einschluß einer Mondbasis.- 6.3 Realisierbarkeit und Kosten.- 7 Speicherung der Solarenergie.- 7.1 Einleitung.- 7.2 Verfahren.- 7.3 Solare Photoelektrolyse.- 7.4 Wasserstoffherstellung mit Solarzellen.- 8 Wasserstoff als Speichermaterial.- 8.1 Herstellung.- 8.1.1 Herstellung aus fossilen Brennstoffen.- 8.1.2 Umwandlung von Naturgas.- 8.1.3 Elektrolyse.- 8.1.4 Thermochemische Wasserspaltung.- 8.1.5 Hybride, thermochemische/elektrochemische Umwandlung.- 8.2 Verarbeitung.- 8.3 Transport.- 8.4 Industrielle Anwendungen.- 9 Elektrochemische Energiespeicher.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Kriterien.- 9.3 Systeme (sauer, alkalisch, "exotisch").- 9.4 Beurteilung und Entwicklungstrend.- 10 Brennstoffelemente.- 10.1 Allgemeines.- 10.2 Ausführungsformen.- 10.3 Lagebeurteilung.- 11 Elektrotraktion.- 11.1 Allgemeines.- 11.2 Anforderungen an eine Traktionsbatterie.- 11.3 Überblick Elektrofahrzeuge (Prototypen, Daten).- 11.4 Zusammenfassung und Zukunftsaussichten.- 12 Der Energieerntefaktor.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Kohlekraftwerke.- 12.3 Kernkraftanlagen.- 12.4 Hydroelektrische Anlagen.- 12.5 Solarenergieanlagen.- 12.6 Solarenergiesatelliten.- 12.7 Windgeneratoren (vgl. Abschn. 1.5).- 12.8 Ozeanwellengenerator und Gezeitenausnutzung.- 13 Ernährung und Energie.- 14 Energie und industrielle Entwicklung.- 15 Umweltfragen.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Klimaveränderung.- 15.3 Troposphärischer Ozon.- 15.4 Stratosphärisches Ozondefizit.- 15.5 Grundwasserprobleme.- 15.6 Entsorgung von Kernkraftwerken.- 15.7 Berücksichtigung der Umweltprobleme als Zusatzkosten zur Energieerzeugung - Vergleich mit erneuerbaren Quellen.- 16 Planungeiner zukünftigen Energiequellenverteilung.- 17 Berechnung von Solaranlagen.- 17.1 Kleine Solaranlagen.- 17.2 Großkraftanlagen.- 17.3 Kostenvergleich, III-V-Technologie.- 17.3.1 Flachzellenanlagen.- 17.3.2 III-V-Konzentratorzellen mit Kogeneration.- 17.3.3 Berechnung der zusätzlichen Solarzellenfläche für den Betrieb einer Herstellung von Wasserstoff.- I Herstellung von Ammoniak.- II Einheiten und Umrechnungen.- Sachwortverzeichnis.