Glossar

Einzelne photovoltaische Zellen werden zu einem Solarmodul (auch Photovoltaikmodul) zusammengefasst. Es stellt die eigentliche Grundeinheit eines Solargenerators dar. Ein derartiges Solarmodul besteht im Regelfall aus den elektrisch miteinander verbundenen  Solarzellen, den Einbettungsmaterialien einschließlich Frontscheibe und Rückseitenabdeckung, den elektrischen Anschlusskabeln oder einer Anschlussbox und z.T. auch einem Rahmen, der zumeist aus Kunststoff oder Metall besteht. Zunehmend sind aber auch rahmenlose Module auf dem Markt. Bei diesen sind spezielle Maßnahmen zur Randversiegelung erforderlich. Durch einen derartigen Einbau der einzelnen Zellen in ein Modul werden die einzelnen Zellen gegen die Einflüsse der Atmosphäre geschützt, ein definiertes oberes Spannungsniveau bzw. eine maximale Stromstärke garantiert und damit der Aufbau von Generatoren mit beliebigen Strom-Spannungs-Spezifikationen ermöglicht.

Die Solarthermie ist ein Teilgebiet der Solartechnik, das sich mit der Umwandlung von Sonnenenergie in Nutzwärme mittels Solarkollektoren beschäftigt. Die Solarthermie wird insbesondere für die Warmwasseraufbereitung und für die Raumheizung verwendet (Solarthermie-Kraftwerke, Sonnenofen).

siehe Solarkollektor

Sorption ist eine Sammelbezeichnung für alle Vorgänge, bei denen ein Stoff durch einen mit ihm in Berührung stehenden anderen Stoff selektiv aufgenommen wird (z.B. Absorption, Adsorption). Man spricht immer dann von Sorption, wenn die Art des individuellen Prozesses unbekannt ist.

Spitzenlast bezeichnet einen besonders hohen Strombedarf zu bestimmten Tageszeiten, beispielsweise bei Großveranstaltungen. Zur Spitzenlastdeckung werden schnell regelbare Kraftwerke benötigt. In Deutschland liefern z.B. Pumpspeicherkraftwerke oder Gasturbinenkraftwerke den Spitzenlaststrom, welcher wesentlich teurer als Grundlast- und Mittellaststrom ist.

Steinkohle ist ein fossiler biogener Primärenergieträger. Sie unterscheidet sich von der Braunkohle durch einen geringeren Wassergehalt sowie einen höheren Kohlenstoffgehalt und hat somit einen höheren Heizwert. Die übertägige Gewinnung von Steinkohle im Tagebau führt aufgrund des großen Flächenverbrauchs und der erheblichen zu bewegenden Materialmengen zu umfangreichen Beeinträchtigungen des Landschaftsbilds. Diese Auswirkungen können durch Rekultivierungsmaßnahmen teilweise kaschiert werden (z.B. Anlegen von Seen).

Der Stirlingmotor ist ein Heißgasmotor und neben der Dampfmaschine die älteste Wärmekraftmaschine. Er wurde 1818 erstmals von dem schottischen Geistlichen Robert Stirling in Betrieb genommen. Vom Prinzip her hat der Stirlingmotor einen höheren Wirkungsgrad als die Dampfmaschine, ein Benzin- oder Dieselmotor. Im Stirlingmotor wird Wärmeenergie in mechanische Arbeit umgesetzt. Das Interessante dabei ist, dass diese Wärmeenergie von außen an den Motor herangeführt werden muss. Er ist also nicht wie der Benzin- oder Dieselmotor auf die "innere" Verbrennung eines besonderen Kraftstoffes angewiesen, sondern kann mit beliebigen Wärmequellen arbeiten, z.B. mit Solarenergie, mit Wärme aus der Verbrennung von Bio- oder Deponiegas und von allen möglichen festen und flüssigen Brennstoffen.

Stoffstrommanagement ist das zielorientierte, ganzheitliche und effiziente Beeinflussen von Stoffströmen in wirtschaftlichen Systemen, vor allem mit dem Ziel des schonenden Einsatzes von Ressourcen und der reduzierten Verwendung umweltbelastender Stoffe. Es geht unter anderem darum Stoffströme hinsichtlich ihrer Ökonomie und Ökologie zu untersuchen und schrittweise oder laufend zu optimieren.

Unter Strahlung versteht man einen gerichteten, zeitlichen und räumlichen Energietransport in Form von Wellen und/ oder Teilchen. Strahlung transportiert immer Energie und Impuls.

• Teilchenstrahlung:      Alphastrahlung, die aus hochenergetischen Helium-Kernen besteht.
• Wellenstrahlung:        Schall, bei dem sich Dichteschwankungen durch Materie fortpflanzt.
• Lichtstrahlen haben sowohl Teilchen- als auch Wellencharakter.

Strom ist allgemein die gerichtete Bewegung von Teilchen, Gasen, Flüssigkeiten oder auch Lebewesen. In der Elektrodynamik ist Strom eine umgangssprachliche Bezeichnung für elektrische Energie, also die gerichtete Bewegung elektrischer Ladungsträger, welche quantitativ durch Angabe der elektrischen Stromstärke beschrieben wird.

siehe Verbundnetz

Wird durch eine Vergasung ein an Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid reiches Gas erzeugt, kommt auch die Bezeichnung Synthesegas zur Anwendung. Dabei ist der Begriff des Synthesegases definiert als Gasgemisch mit einem auf die jeweilige Synthese (z.B. Methanolsynthese, Fischer-Tropsch-Synthese, u.a.) angepassten Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoffmonoxid. Die Verwendung des Ausdruck Synthesegas als Synonym von Produktgas ist demnach nur in bestimmten Fällen wissenschaftlich korrekt.

Unter Tagesgang versteht man den Verlauf der Werte meteorologischer (Physik der Atmosphäre betreffend)) oder hydrologischer Parameter (den Wasserkreislauf betreffend) im Laufe eines Tages.

Teer ist ein bräunliches bis schwarzes, zähflüssiges Gemisch organischer Verbindungen, das durch zersetzende thermische Behandlung (Pyrolyse) organischer Naturstoffe gewonnen wird. Je nach Ursprung unterscheidet man zwischen Steinkohlenteer, Braunkohlenteer, Schieferteer, Holzteer u. a.

Soll Produktgas aus der thermischen Umwandlung von Biomasse in Aggregaten zur Strom- und Wärmeproduktion eingesetzt werden, so müssen je nach Applikation bestimmte Anforderungen an das Gas gestellt werden. Wird teerhaltiges Gas vor seiner Nutzung abgekühlt und/oder komprimiert, so kann es zu Kondensations- oder Resublimationserscheinungen kommen, die zu festen oder zähflüssigen Ablagerungen führen und die Funktion nachgelagerter Anlagenkomponenten beeinträchtigen können. Gefährdet sind hierdurch Messfühler, Filter, Motoren, Turbinen oder sonstige bewegte mechanische Teile. Für BHKW-Motoren wird allgemein eine Restbeladung des Gases mit Teer von etwa 50 mg/Nm³ von den Herstellern als zulässig erachtet. Die Anforderungen an den Teergehalt sind bei Turbinen etwa analog zu Motoren. Für Verstromungsaggregate ohne bewegliche Teile wie Brennstoffzellen sind die Anforderungen nicht ganz eindeutig, doch liegen hier die Wünsche der Hersteller zumindest für kalte Zellen im Bereich < 1 ppm. Daher sind Maßnahmen zu treffen, um Brenngas in der erforderlichen Qualität zur Verfügung zu stellen.

Quelle: Dr. rer. nat. Christoph Unger, Dr.-Ing. Markus Ising; Mechanismen und Bedeutung der Teerbildung und Teerbeseitigung bei der thermochemischen Umwandlung fester Kohlenstoffträger; Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, D-Oberhausen

Terra Preta do Indio (portugiesisch für „Indianerschwarzerde“) ist eine von Menschenhand geschaffene humusreiche Schwarzerde. Man findet meterdicke Schichten dieser Böden im Amazonasgebiet. Sie weisen oft ein Alter von 2000 bis 3000 Jahren auf. Die Terra Preta ist ein Gemisch aus Holzkohle, Tonscherben und zahlreichen organischen Materialien, wie Küchenabfällen, Knochen und Fäkalien. Fast alles, was an organischem Material anfiel, wurde wohl für ihre Herstellung verwendet, ganz ähnlich wie es gute Gartenbesitzer noch heute mit ihrem Kompost praktizieren. Neuere Untersuchungen von Bodenwissenschaftlern zeigen, dass wohl vor allem die Holzkohle ein entscheidender Faktor für die Fruchtbarkeit der Terra Preta ist. Sie wirkt wie ein Speicher und verhindert, dass wichtige organische Nährstoffe durch den reichlichen Niederschlag aus dem Boden ausgewaschen werden.

Die Terra Preta könnte sich als das „wahre“ Gold Amazoniens erweisen. Denn diese alten Böden weisen einige erstaunliche Eigenschaften auf. Terra Preta ist fruchtbar und das ganz ohne künstlichen und teuren Dünger. Die Erträge auf ungedüngter Terra Preta übertreffen die Erträge auf „normaler“, also unfruchtbarer gedüngter Amazonaserde um ein Vielfaches. Und Terra Preta ist nachhaltig fruchtbar, schließlich ist sie zum Teil schon seit weit über tausend Jahren dem extremen Klima Amazoniens ausgesetzt und „funktioniert“ nach wie vor. Für die Bauern am Amazonas sind die Schwarzerden ein Garten Eden, auf dem es sich sorgenfrei leben lässt. Kein Geld muss für Dünger ausgegeben werden, die Böden selbst sind quasi der Dünger und versorgen ihre Besitzer mit reichlich Nahrung.

„Schwarze Erde lässt sich auch als Nebenprodukt der Bio-Wasserstoffgewinnung herstellen. Man kann beispielsweise einen Teil der Biomasse nach der Pyrolyse als hochporösen Biokoks aus dem Verfahren ausschleusen und diesen in den Acker einbringen. Biokoks speichert Wasser und Nährstoffe und erhöht so die landwirtschaftlichen Erträge. Das ist auch in unseren breiten interessant. Profitieren würden vor allem die leichten Böden im Nordosten Deutschlands. … Wenn nur 10% des Kohlenstoffs der Biomasse nicht zu Wasserstoff verarbeitet werden, hat das die gleiche Klimawirkung wie das Anpflanzen eines Waldes. Verglichen wird mit typisch europäischen Baumarten. Wenn der Wald nach 100 Jahren gerodet und das Holz verbrannt ist, dann ist der Klimaschutzeffekt des Waldes dahin. Der Kohlenstoff aus der Vergasung bleibt dagegen für viele hunderte Jahre an Ort und Stelle. Der besondere Vorteil der Koksmethode ist, dass auf diesem Acker nach wie vor Landwirtschaft betrieben werden kann.“ ¹

 ¹ Tetzlaff, Karl-Heinz; Wasserstoff für alle; BoD Verlag, 3. aktualisierte Auflage, 2011, S. 136

Die Tertiärregelung oder Minutenreserve (minutes reserve) soll nach Eintreten einer Leistungsänderung spätestens nach 15 Minuten die Sekundärregelung abgelöst haben. Sie wird manuell aktiviert und durch den Einsatz von Speicher-, Pumpspeicher-  und Gasturbinenkraftwerken bereitgestellt. Sie kann auch von schnellstartenden in Warmreserve stehenden thermischen Kraftwerken zur Verfügung gestellt werden. Sekundäregel- und Minutenreserve müssen zusammen mindestens so groß sein wie die größte Erzeugungseinheit in der Regelzone. Der Einsatz der Primärregelung, Sekundärregelung und Minutenreserve liegt in der Verantwortung der Übertragungsnetzbetreiber.

Quelle: Panos Konstantin: Praxisbuch Energiewirtschaft - Energiewandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt; 2. bearbeitete und aktualisierte Auflage, Springer Verlag, 2009

Wegen der Analogie mit den Vorgängen in einem Treibhaus, dessen Glasdach ebenfalls die Sonne gut durchlässt, die Wärmestrahlung von der Erdoberfläche aber nicht hinauslässt, ist das hier beschriebene Phänomen auch als natürlicher Treibhauseffekt bekannt. Die dafür in der Atmosphäre verantwortlichen Gase werden häufig als Treibhausgase bezeichnet.

Bei der Interpretation verschiedener Klimavorgänge ist aber Vorsicht geboten vor der allzu direkten Übertragung des Treibhausbildes. Insbesondere die Vernachlässigung von gleichzeitiger Absorption und Emission von Wärmestrahlung in verschiedenen Höhen der Atmosphäre, bei Argumentation mit einer Glasplatte in fester Höhe, führt hier immer wieder zu Verwirrung. Außerdem sind natürlich die Verhältnisse in der strömenden Atmosphäre mit Bewölkung viel komplizierter als im Glashaus eines Gärtners. Werden die natürlich vorhandenen Treibhausgase (z.B. CO₂) durch anthropogenen (menschlichen) Einfluss vermehrt oder durch neue Stoffe (z.B. FCKW) ergänzt, so übertrifft die dadurch verursachte zusätzliche Wärmestrahlung aus der Atmosphäre ebenfalls die verstärkte Reduktion von Sonnenstrahlung am Erdboden. Daher erhöht sich auch infolge dieses verstärkten (anthropogenen) Treibhauseffektes die Temperatur des Bodens und der unteren Atmosphäre.

Abbildung 1: Vereinfachte Darstellung des Treibhauseffektes

"In der Energiebilanz der Erde ist der bedeutendste Posten die Wärmespeicherung in der Atmosphäre. Etwa 30% der einfallenden Sonnenenergie werden von den Wolken und den Partikeln in der Atmosphäre sowie von der Erdoberfläche reflektiert (links). Die verbleibenden 70% werden zunächst absorbiert; der von der Erdoberfläche eingefangene Anteil wird durch Strahlung und atmosphärische Prozesse wie Konvektion und Wolkenbildung in die Atmosphäre transportiert. Letztlich wird die absorbierte Energie im infraroten Bereich in den Weltraum abgestrahlt (Mitte). Da der überwiegende Teil der vom Erdboden kommenden Strahlung zuvor von den Wolken und den Treibhausgasen absorbiert und zum Erd­boden zurückgestrahlt wird (rechts), ist die Erdoberfläche um etwa 33°C wärmer, als sie ohne den Treibhauseffekt wäre."

 Quelle: Schneider: Veränderungen des Klimas; Spektrum der Wissenschaft, Nov. 1989

Zu den wesentlichen Faktoren, welche die Strahlungsbilanz der Erdatmosphäre bestimmen, gehören neben der Sonnenaktivität, der Albedo der Erdatmosphäre, den Wolken, Aerosolen und Ozon, auch die sogenannten Treibhausgase. Dies sind Moleküle, die in der Lage sind, die von der Erde reflektierte Infrarot-Strahlung zu absorbieren. Zu den wichtigsten natürlichen Treibhausgasen gehören

• Kohlenstoffdioxid (CO₂),
• Wasserdampf (H₂O),
• Ozon (O₃),
• Methan (CH₄) und
• Distickstoffmonoxid (N₂O - auch Lachgas genannt).

Um einen Eindruck davon zu bekommen welches Erwärmungspotential welches Treigbhausgas besitzt wurde eine einheitliche Bemessungsgrundlage, das CO2 – Äquivalent, festgelegt.

Eine Turbine (latein: turbare, drehen) („Kreiselmaschine“) ist eine Fluidenergiemaschine, die die Kinetische Energie von Fluiden in Dreh- oder Rotationsenergie umwandelt. Beispielsweise wandelt eine Wasserturbine die Strömungsenergie eines Baches oder Flusses in Drehenergie an ihrer Achse um, so dass man einen Generator betreiben kann. Turbinen sind damit zu den Strömungsmaschinen zu zählen. Sie gehören zu den größten von Menschen entworfenen Maschinen überhaupt. Ihre mechanisch nutzbare Leistung kann bis zu 1,5 Gigawatt (2 Millionen PS) betragen.

Überspannung ist eine elektrische Spannung, die den oberen Grenzwert eines Bauteils oder Geräts übersteigt. Sie stellt durch möglichen Totalausfall oder -schaden bzw. Funktionsverlust eine Bedrohung dar.