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Kraftwerke

Hast du dich schon einmal gefragt, woher der Strom kommt, den wir täglich verbrauchen?

Produziert wird er in Kraftwerken, die verschiedene Energieträger verbrennen. Das größte in Düsseldorf ist das Kraftwerk Lausward. Es ist eines der modernsten Gaskraftwerke der Welt. Entdecke wie die Stromproduktion abläuft!
Wusstest du...?

Was ist ein Energieträger?

Energieträger sind all die Dinge, in denen Energie gespeichert ist. Stell dir ein Lagerfeuer vor: Durch die Flammen wird die Energie, die im Holz gespeichert ist, freigesetzt und in Wärme umgewandelt. Holz ist also ein Energieträger. Oder denke an eine Kerze: Hier ist der Energieträger das Wachs. Auch hier wird die Energie frei, sobald es verbrennt. Energie ist also in ganz vielen Dingen gespeichert und all diese Dinge sind somit Energieträger.

Fossile Energieträger

Für die Erzeugung von Strom gibt es drei wichtige Energieträger: Kohle, Öl und Gas. Aus ihnen wird mehr als die Hälfte des deutschen Stroms gewonnen. An bestimmten Stellen der Welt lagern diese Energieträger in großen Mengen unter der Erdoberfläche. Daher nennt man sie auch Bodenschätze. Bei der Kohle sind zwei Vorkommen ganz in unserer Nähe: In Grevenbroich, ein Stück hinter Neuss, wird Braunkohle abgebaut. Hier ist das ‚Rheinische Braunkohlerevier‘. Auf der anderen Seite von Düsseldorf, in Essen, Duisburg und Oberhausen, wurde lange Zeit Steinkohle abgebaut. Dort ist das ‚Ruhrgebiet‘.

Wusstest du...?
Kohle
Öl
Gas

Biomasse

Es gibt auch Brennstoffe, die immer wieder nachwachsen. Sie werden Biomasse genannt. Biomasse ist nichts anderes als Pflanzen. Sie nehmen das Sonnenlicht auf, wandeln es in ihren Blättern in Energie um und wachsen. Denke an Holz: Ein Baum wird mit den Jahren immer dicker. Ist er dick genug, kann man ihn fällen und als Brennholz verbrennen. Im Grunde ist es egal, welche Pflanze es ist, die man verbrennt. Mais zum Beispiel oder Gras: All das ist Biomasse, die man verbrennen kann. Auch wenn irgendwo in einem Düsseldorfer Park die Büsche, Hecken und Bäume beschnitten werden, wird das Schnittgut, also die Biomasse, für die Energieerzeugung gesammelt.
Wusstest du...?

So funktioniert die Stromerzeugung

In einem Kraftwerk wird der jeweilige Energieträger zunächst verbrannt. Im Kraftwerk Lausward ist es zum Beispiel Gas, das als Energieträger dient.


Das Flugzeugtriebwerk

Die Gasturbine funktioniert genauso wie das Triebwerk eines Flugzeugs. In dem Flugzeugtriebwerk wird nur anstelle von Erdgas Kerosin in die Brennkammer gepresst. Das Kerosin wird gezündet und verbrennt explosionsartig. Das Abgas treibt dann keine Schaufelräder in der Turbine an, sondern schiebt das Flugzeug nach vorne. So schnell, dass es schließlich abhebt. Also entsteht auch bei der Flugzeugturbine Bewegungsenergie, allerdings in anderer Form als in der Gasturbine.

Das Geheimnis der Induktion

Der Strom im Kraftwerk entsteht also durch Induktion. Dass Strom aus ganz vielen kleinen Teilchen, den Elektronen, besteht, weißt du bereits. Nun stell dir einen einzelnen Kupferdraht vor. In ihm sind schon ganz viele Elektronen enthalten, die einfach still hintereinander stehen und keinen Grund haben, sich zu bewegen. Denn an jeder Stelle des Drahtes sind gleich viele Elektronen vorhanden. Jetzt kommt der Magnet dazu. Jeder Magnet hat zwei Seiten. Die eine zieht Elektronen an, die andere stößt Elektronen ab. Das ist einfach so. Dreht man den Magneten über dem Draht, schiebt man die Elektronen immer ein Stück zur einen und dann wieder zur anderen Seite. Der Strom fließt also immer in die eine und dann in die andere Richtung. Das nennt man Wechselspannung.


All das passiert auch in dem Generator. Es entsteht aber natürlich viel mehr Strom als bei einem einzelnen Draht. In dem Generator dreht sich der Magnet 3.000 Mal pro Minute in der Spule. Der Strom, der dabei entsteht, wechselt in jeder Sekunde 50 Mal seine Richtung. Der Generator ist der letzte Schritt der Stromerzeugung. Von hier wird der fertige Strom in das Versorgungsnetz eingespeist.
Wusstest du...?

Stromerzeugung erfolgreich

Durch das Verbrennen von Erdgas ist im Kraftwerk Lausward erst Wärme, dann Dampf, dann Bewegung und schließlich Strom entstanden. Der Strom wird über Hochspannungsleitungen zu den Häusern in Düsseldorf transportiert. Die hohen Masten hast du sicher schon einmal gesehen. Starkstromelektriker, die auf ihnen arbeiten, müssen auf jeden Fall schwindelfrei sein.

Wusstest du?

… dass auch unsere Nahrung voller Energie steckt? Die Einheit für diese Energie heißt Kalorie. Sobald wir uns bewegen, wird diese Energie verbraucht – oder „verbrannt“, wie es die Experten nennen.

Wusstest du?

… dass man sogar aus Kuhmist Energie machen kann? In einer Biogas-Anlage wird der Kuhmist zunächst gesammelt. Bakterien und kleine Mikroorganismen zersetzen ihn. Dabei entsteht ein Gas, das Methan heißt und brennbar ist. Dieses Gas wird zum Beispiel in einem kleinen Kraftwerk neben der Biogas-Anlage verbrannt und zu Strom gemacht. Man kann das Biogas allerdings auch umwandeln – der Experte sagt dazu „verdichten“. Dann wird es zu Bio-Erdgas und kann auch von eurer Heizung zu Hause oder einem Gaskraftwerk wie dem Kraftwerk in Lausward verbrannt werden.

Wusstest du?

… dass du die Kraft des Dampfes bei dir zu Hause entdecken kannst? Schau dir beim nächsten Mal, wenn deine Mutter Spagetti kocht, den Topf an: Ist das Wasser noch kalt, liegt der Deckel fest auf dem Topf. Sobald das Wasser zu kochen beginnt und Dampf entsteht, hebt er sich immer wieder leicht an. Das macht der Dampf!

Wusstest du?

… dass der Dynamo an deinem Fahrrad genauso funktioniert wie der Generator eines Kraftwerks? Durch die Bewegung des Rades wird im Inneren des Dynamos ein Magnet gedreht. Unter dem Magnet befindet sich eine Drahtspule. Der Strom, der bei der Bewegung des Magnets über der Spule entsteht, reicht aus, um die Lampe deines Fahrrads zum Leuchten zu bringen.
Bei der Verbrennung entsteht heißes Abgas mit einer Temperatur von 570 Grad Celsius. Dieses Abgas wird in einen sogenannten Abhitzekessel geleitet. In ihm verlaufen ganz viele dünne Rohrleitungen, durch die Wasser fließt. Durch das heiße Abgas wird das Wasser zu heißem Dampf. Mit einer Temperatur von bis zu 541 Grad Celsius.
Das Kraftwerk Flingern ist eine so genannte Gas- und Dampf-Turbinen-Anlage. Dadurch kann es sogar bereits beim Verbrennen des Erdgases Strom herstellen. Und das geht so: Es wird nicht einfach ein Feuer gemacht, sondern mit dem Gas eine Gasturbine angetrieben. Eine Gasturbine ist nichts anderes als ein Motor. Das Gas wird in eine Brennkammer, also einen ganz kleinen Raum, gepresst und dort explosionsartig verbrannt. Die dabei entstehenden Abgase dehnen sich aus und passen nicht mehr in die Brennkammer. Weil die Verbrennung sehr schnell geht, schießt das Abgas durch die einzige Öffnung der Brennkammer heraus und dreht dabei Schaufelräder, die sich in der Turbine befinden. Ganz genau, wie es in der Dampfturbine der Dampf macht. Das Abgas in der Gasturbine hat allerdings noch mehr Kraft als der Dampf. Die Schaufelräder drehen sich 5.400 Mal in jeder Minute.
Im Generator wird die Bewegungsenergie in Strom umgewandelt. Die Achse aus der Turbine reicht bis in den Generator hinein. Auf ihr sind hier keine Schaufelräder befestigt, sondern Magnete. Sie drehen sich. In einer Spule, die sich nicht dreht. Eine Spule ist ein Draht, der ganz dicht aufgewickelt ist. Bewegt man einen Magneten an einer Spule vorbei, fließt in der Spule Strom. Diesen Vorgang nennt man Induktion.