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Ein Wasserkraftwerk wandelt die kinetische Energie des Wassers in mechanische Energie um. Dafür wird in einer Stauanlage Wasser in hoher Menge zurückgehalten. Die Energie, die beim Abfließen des Wassers durch Bewegung entsteht, wird auf eine Wasserturbine übertragen. Dadurch entsteht ein hohes Drehmoment. Diese mechanische Energie wird über ein Getriebe an die Welle des Generators übertragen und in elektrische Energie umgewandelt.

Quelle: Oliver Weber aus Fotolia

Es wird unterschieden zwischen Niederdruckkraftwerke, Mitteldruckkraftwerke und Hochdruckkraftwerke. Der Unterschied besteht darin, wie hoch die Nutzfallhöhe ist. Sie beginnt mit 15 m geht über in 25 bis 400 m und endet in über 250 m. Die Kraftwerkstypen unterscheiden sich auch. Hier sollen nur einige von ihnen genannt werden. Es gibt Laufwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Kavernenkraftwerke, Wellenkraftwerke, Gletscherkraftwerke sowie Wasserwirbelkraftwerke. Sie unterscheinen sich darin, wie das jeweilige Wasser gebunden und weiter für die Erzeugung der elektrische Energie genutzt wird.

Weltweit werden jedoch knapp 88% der erneuerbaren elektrischen Energie mit Wasserkraftwerken erzeugt. Das entspricht ungefähr 20 % der gesamten Stromerzeugung. In Deutschland werden lediglich 1,6% der elektrischen Energie aus Wasserkraftwerken erzeugt. Das soll sich in Zukunft durch den Ausfall der Kernenergie ändern. Ökologisch gesehen kann die Erzeugung von Energie durch Wasserkraftwerke auf den ersten Blick durchaus sinnvoll erscheinen. Es wird über diese Energie keine CO2 –Emission erzeugt, das Hochwasser wird in Speicherkraftwerke gesammelt, die je nach Wasserbedarf dann die nötige Wassermenge abgeben. Die Energieausbeute ist zugleich unabhängig von Wasser und Zeit.

Allerdings entstehen durch den Bau von Wasserkraftwerken auch Nachteile, die nicht unerheblich sind. Zuerst müsse die Bewohner vor Ort umgesiedelt werden. Dann gibt es ökologische Veränderungen durch Reduzierung der Restwassermenge. Der natürliche Lauf der Natur wird empfindlich gestört, Fische sterben durch Turbinen und Pumpen. Hochwasser kann den Betrieb des Wasserkraftwerkes zunichte machen. Außerdem findet hier ein massiver Eingriff in den Grundwasserhaushalt durch die Errichtung von Staudämmen statt. Es kommt auch zur Verunreinigung des Grundwassers und zum Absinken oder Ansteigen des Grundwasserspiegels. Die Menschen können dann das Trinkwasser aus Brunnen nicht mehr trinken, weil es ungenießbar geworden ist und zugleich muss die Landwirtschaft umgestellt, weil zu viel oder zu wenig Wasser vorhanden ist. An manchen Orten ist es dann auch zur Überstauung oder Zerstörung von Kulturgütern gekommen.

Aufladegeräte für Handys, Fernsehbildschirme und andere Elektrogeräte, alle haben sie eins gemeinsam: Transformatoren.

© Sergey Ash - Fotolia.com

Der Transformator, eines der wichtigsten Bauelemente in der Energietechnik, ist ein Gerät, das dazu verwendet wird, Wechselspannungen zu erhöhen oder zu verringern, sowie zwei verschiedene Stromkreise voneinander abzutrennen. Transformatoren sind aus der heutigen Zeit nicht mehr weg zu denken. Nahezu alle Elektrogeräte besitzen und benötigen solch einen Transformator.

Ein magnetischer Kreis und mindestens zwei Wicklungen bilden den Transformator. Wird eine Wechselspannung auf einer dieser Wicklungen (Primärwicklung) angelegt, bestimmt die Anzahl der Wicklungen, ob die Wechselspannung in der zweiten Spule (Sekundärwicklung) verringert oder vergrößert wird. Dabei gilt: Ist die Anzahl der Windungen an der Primärspule größer als an der Sekundärspule, so wird eine niedrigere Spannung als die Ausgangsspannung erzeugt und umgekehrt. Im idealen Fall wäre nicht mit Übertragungsverlusten zu rechnen. Doch ein realer Transformator verliert aufgrund diverser physikalischer Gesetze einen Teil der übertragenen Spannung. Bei großen Transformatoren liegt der Wirkungsgrad bei 99%. Kleintransformatoren dagegen besitzen einen Wirkungsgrad von 80%.

Das Anwendungsgebiet von Transformatoren ist groß: Ob in der Energietechnik, in Elektrogeräten oder bei der Signalübertragung, der Transformator (kurz Trafo) wird vielseitig genutzt und ist heutzutage nicht mehr wegzudenken. 

Ohne den Trafo wäre die Energieversorgung mit elektrischem Strom überhaupt nicht möglich. In der Energietechnik finden sich Transformatoren beispielsweise in Umspannstationen wieder. Große Kraftwerke produzieren den Strom, den wir täglich brauchen. Dabei wird die produzierte Spannung mittels Trafos auf Hochspannung transformiert und in das Stromnetz eingespeist. Elektronikgeräte können allerdings nur mit Nieder- und Kleinspannung funktionieren, weshalb Transformatoren die Spannung wieder heruntertransformieren müssen. Egal ob Handyladegerät oder Computerbildschirm, alle nutzen Trafos um Spannung zu transformieren und damit für die nötige Mobilität zu sorgen.

Auch in der Signalübertragung werden Trafos dazu genutzt, Signale zu transformieren. Zum Beispiel in der Tontechnik spielen sie eine große Rolle, etwa in Mikrofonen, Boxen oder Lautsprechern.

Transformatoren besitzen also ein großes Anwendungsgebiet und sind notwendig für die Energieversorgung auf der ganzen Welt. Lucien Gaulard und John Dixon Gibbs, den Erfindern des Transformators, haben wir es zu verdanken, Elektronikgeräte mit dem nötigen Strom versorgen und sie nutzen zu können.

Ein Datenlogger wird eingesetzt, um Messdaten zum Beispiel über Temperaturen, Beschleunigungen, Feuchtigkeit oder Solarströme an einer Schnittstelle zu erfassen, zu speichern und nötigenfalls zu übertragen. Die Voraussetzung ist die Koppelung mit Sensoren für die Messung der Daten.

Einsatz der Messeinheit

Datenlogger werden genutzt, um eine permanente, verlustlose Datenspeicherung in der Nähe der Messeinheit sicherzustellen, was auch mit sehr wenig Energieversorgung möglich sein muss. Das können Daten in der Medizin, in der Wirtschaft, im Transport oder auch beim Sport sein, vielfach handelt es sich um Daten von bewegten Objekten. Die Daten dienen dem Reporting und oft der Steuerung, die Aufzeichnungsfunktion ist dabei essenziell.

Datensicherung auf kleinstem Raum

Der Einsatz erfolgt überall dort, wo die Datenspeicherung auf kleinstem Raum nötig ist. Datenlogger sind selten größer als ein USB-Stick. Im Gesundheitswesen ist das Patientenmonitoring ein wichtiges Einsatzgebiet, in der Forschung nutzt man Mini-Datenlogger zur Messung von Beschleunigungskräften auf Fallschirmspringer oder Piloten. Im Transportwesen können mit Mikro-Datenloggern unauffällig Transporte kontrolliert werden. Solaranlagen werden ebenso mit Datenloggern überwacht wie das Klima in Museen, wo die Logger in der Nähe von empfindlichen Ausstellungsstücken platziert werden. Die Technik soll hier aus ästhetischen Gründen von den Besuchern nicht bemerkt werden. Die Messwerte können während des Betriebs oder zu einem späteren Zeitpunkt dem Datenlogger - wie bei jedem USB-Stick - entnommen werden. Der Einsatz erfolgt auch unter Wasser, die entsprechenden Datenlogger sind neben ihrer Wasserdichtigkeit besonders stromsparend konzipiert. Auf diese Weise ist es möglich, monatelang Daten an schwer zugänglichen Stellen zu sammeln. Die Daten werden dann über die Schnittstelle ausgelesen. Wasserdichte Datenlogger kommen auch in Herstellungsprozessen zum Einsatz, wo sie zusammen mit Produkten verpackt werden und wichtige Größen wie Temperaturen, Feuchtigkeit und Druck überwachen.

Auswertung von Daten - Quelle: nataliia - Fotolia.com

Aufbau des Datenloggers

Die Messeinheit besteht neben dem Speichermedium aus einem Mikroprozessor, der für die spezifischen Daten programmiert werden kann. Jeweils mindestens eine Schnittstelle zum Datenauslesen und zum Sensor für die Messdaten muss vorhanden sein. Die Schnittstelle zum Sensor kann integriert sein, wenn der Datenlogger eine Einheit mit dem Sensor bildet. In diesem Fall gibt der Sensor direkt die Daten intern an den Datenlogger ab. Die externen Schnittstellen sind im industriellen Bereich genormt, die gebräuchlichsten Formate sind CAN, USB und RS232. Der Anschluss der Datenlieferanten erfolgt über USB, WLAN, Bluetooth, Industrieklemmen oder D-Sub, die Daten kommen von den Maschinen selbst oder Sensoren. Die Konfigurierung des Datenloggers erfolgt ebenfalls über diesen Zugang, sie beinhaltet die Art der Daten, den Zeitpunkt der Messung, Messintervalle und -spannen. Um welche Daten es sich genau handelt, hat mit der Funktionsweise des Datenloggers nichts zu tun. Ein Speicherrhythmus wird nach der konkreten Verwendung der Daten festgelegt, es kann sowohl bei jedem Messvorgang als auch bei permanenten Messungen in bestimmten Zeitabständen gespeichert werden. Dieser Vorgang erfolgt voll automatisiert.

An der Decke strahlen Energiesparlampen, auf dem Käse prangt ein Ökosiegel und beim Zähneputzen drehen wir das Wasser zu. Umweltschutz ist hip, modern und einfach angesagt. Beim Mülltrennen laufen wir gar zu Höchstformen auf. Da werden mit wahrem Basteleifer Verpackungen in ihre Einzelteile zerlegt. Damit die rote Plastikhülle im gelben Sack, der Pappboden im Altpapier und der unbehandelte Holzdeckel im Biomüll landen können. Wer es da wagt, eine Glasflasche im Restmüll zu entsorgen, sollte sich auf strafende Blicke gefasst machen.


Sterbende Wälder und schmelzende Pole

Menschen, die den Supermarkt statt mit Händen voll Plastiktüten mit Rucksack und Jutebeutel verlassen, fühlen sich gut, ja fast heroisch. Stolz lächelnd werden die Waren in Fahrradtaschen verstaut und in dem Gewissen nach Hause gefahren, einmal mehr die Welt gerettet zu haben. Doch der schöne Schein trügt. Mit all diesen Taten entlasten wir weniger die Umwelt, als viel mehr unser Gewissen. Ein bisschen grün sind wir alle, das gehört heutzutage schon zum guten Ton. Sobald es aber unserem Komfort an den Kragen gehen soll, kneifen wir. Denn wahre Einsicht steckt nur selten hinter unserem Handeln. Zu abstrakt sind die Folgen unseres Tuns. Schmelzende Pole und sterbende Wälder sind weit entfernt von unserem täglichen Erleben.


Das menschliche Miteinander

Was wirklich zählt, ist das grünlich schimmernde Image. Umweltschutz ist weniger Zivilcourage, als viel mehr Lifestyle. Wir fürchten nicht das Aussterben der Eisbären, sondern die Gefahr abgehängt zu werden. Daher engagieren wir uns immer genau so viel, wie gesellschaftlich gewünscht und akzeptiert ist. Alles, was darüber hinaus geht, würde nicht nur einen Verlust an Bequemlichkeit sondern auch an Ansehen bedeuten. Denn wer auf ein Auto, Fernreisen und wohlmöglich noch eine stets behaglich geheizte und beleuchtete Wohnung verzichtet, gilt schnell als absonderlich.
Völlig kalt lassen uns die Schreckensmeldungen von Klimawandel und Artensterben zwar nicht. Doch wir verlieren uns in Kleinigkeiten, statt uns zu wirkungsvollen, radikalen Schritten durchzuringen. Denn das Maß aller Dinge ist unser Seelenheil und der Wunsch nach Zugehörigkeit, nicht die tatsächliche Belastbarkeit unserer Erde.

Texte werden noch folgen !