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Regenerative Energiequellen: Sonne und Erdwärme - Referat



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Nun das Referat:

Regenerative Energiequellen: Sonne und Erdwärme


Aus dem Erdinnern fließt ein stetiger Wärmestrom!

Die Strecke von der Erdoberfläche bis zum Erdmittelpunkt, der sogenannte „ Erdradius“, misst rund 6400 Kilometer. Einen Einblick in das Erdinnere erhalten wir aber nur bis zu einer Tiefe von etwa 10 Kilometer, da der derzeitige Stand der Bohrtechnik ein Vordringen in tiefere Erdschichten nicht zulässt. Geophysikalische Methoden, zu denen vor allem die Auswertung der Laufzeit von Erdbeben-Wellen gehört, geben dennoch Aufschluss über den Zustand der tieferliegenden Teile des Erdkörpers. Nach den Aufzeichnungen solcher seismischer Wellen unterteilt sicher der schalenartige Aufbau der Erde in Erdkruste, Erdmantel und Erdkern. Sie untergliedern sich ihrerseits in weitere Schalen, so auch in den flüssigen Äußeren Kern von 2900 bis rund 5000 Kilometer Tiefe und den festen Inneren Erdkern.

Erdwärme entsteht größtenteils durch radioaktiven Zerfall!

Die Altersbestimmung von versteinerten Organismen führte aber zu dem Ergebnis, dass zumindest in den vergangenen 600 Millionen Jahren keine nennenswerte Veränderung der Erdoberflächentemperatur stattfand. Außerdem vernachlässigte die „Urhitze“ - Theorie eine entscheidende, bis gegen Ende des letzten Jahrhunderts unbekannte geothermische Energiequelle. Damals entdeckte der französische Physiker Henri Becquerel an einem Stück Uran-Pechblende die radioaktive Strahlung, die eine Freisetzung von Wärme bewirkt. Uran und weitere natürliche radioaktive Elemente kommen wiederum in den Granit- und Basaltschichten der Erdkruste vor. Sie treten dort zwar nur in geringen, bei den gewaltigen Gesteinmassen jedoch ausreichend Menge auf, um durch ihre Zerfallsprozesse eine Wärmeproduktion in Gang zu halten.

So enthält eine Tonne Granit etwa 3,3g Uran und 12,5g Thorium und eine Tonne Basalt 0,9g Uran sowie 3,4g Thorium. Je Gramm erzeugen die radioaktiven Isotope Uran-238 und Thorium-232 jährlich eine Wärmemenge von 2,94 J (Joule) bzw. 0,84 J. Demnach produziert bereits eine Granitschicht von 10 bis 20 km Mächtigkeit einen Wärmefluß zur Erdoberfläche in Höhe von 0,02 bis 0,05 W/m². Damit lässt sich der weitgehend auf den Zerfall radioaktiver Isotope zurückführen. Dies gilt insbesondere dann, wenn wir den zusätzlichen, ebenfalls durch radioaktiven Zerfall hervorgerufenen Wärmefluß aus tieferen Erdschichten mit in unsere Berechnung einbeziehen. Folglich verdanken wir unserer Erdwärme zu einem erheblichen Teil natürlichen Radioaktivitäten.


Lavavorkommen eignet sich kaum für die Energiegewinnung!

Die direkte Umwandlung der in
Lavaseen, -flüssen und -kammern gespeicherten thermischen Energie wäre wohl die spektakulärste Form der energetischen Verwendung von Erdwärme. Obgleich die bekannte Vulkangebiete weltweit nur sehr geringe Flächen einnehmen, veranschlagen Fachleute ihre bis in eine Tiefe von ca. 7 km lagernde thermische Energie auf etwa 50 Terawattjahre. Diese Energiemenge entspricht immerhin dem Fünffachen des derzeitigen Weltenergieverbrauchs. Bisher blieb die Nutzung der Lavavorkommen jedoch- schon aus Sicherheitsgründen- auf das Umfeld erkalteter Vulkane beschränkt. Beispielsweise heizen Lavamassen, die 1973 bei einem Vulkanausbruch noch die isländische Hafenstadt Vestmannaeyar bedrohten, heute eine in ihrem heißen Gestein verlegte Fernwärmeleitung. Verfahren zur Energiegewinnung aus dem Magma aktiver Vulkane befinden sich noch in der Erprobung. Sie verfolgten unter anderem das Ziel, Wärmetauscher im Magma zu installieren. Nach diesem Prinzip arbeitet auf Hawaii eine Versuchsanlage, die dem glutflüssigen Magma eines angebohrten Lavasees pro Quadratmeter Austauschfläche 93 kW an Wasserdampf entzieht. Das Hauptproblem des Projektes liegt darin, dass sich um den Wärmetauscher rasch eine thermisch-isolierende und somit den Energieentzug mindernde Gesteinsschicht bildet. Die Alternative, Flüssigkeiten in die Gesteinsschmelze einzuspritzen, birgt wiederum die Gefahr der Auflösung von Lavaeruptionen. Das verdeutlicht eine isländische Bohrung, die in 1100 Metern versehentlich auf ein Magmasystem traf und innerhalb von 20 Minuten drei Tonnen Lava förderte.



Dieses Referat wurde eingesandt vom User: Alex™




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