Strom aus Wasserkraft
Flüsse und Seen sind die gestaltenden Elemente der Natur. Man sieht in ihnen Schönheit, Freizeitwerte, aber auch wirtschaftliche Transportwege für den Güterverkehr. Nicht zuletzt ist Wasser aber auch ein Energieträger. Vor allem aber ist Wasser das Grundelement allen Lebens und deswegen außerordentlich wertvoll.
Gegenüber den meist im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien genannten Energieträgern wie Sonne und Wind hat die Wasserkraft einen enormen Vorteil: Sie eignet sich dazu, den Grundlastbedarf des Netzes zu bedienen, weil sie – über kurze Zeitspannen – nicht volatil ist. Das bedeutet: Wasserkraft steht im nahezu konstantem Maße zur Verfügung. Flüsse und Seen werden aus Niederschlägen direkt und über die Zuflüsse permanent gefüllt.
Die Diode – Grundlage der Halbleitertechnik
Die Diode ist der elementarste Halbleiterbaustein überhaupt. Sie besteht aus zwei verschieden dotierten Substratschichten. Erweitert man diese Struktur um mehrschichtige Dotierungen, so entstehen daraus komplexere Halbleiterbausteine wie Transistoren, Thyristoren und IGBT.
Die bekanntesten Substratmaterialien für Dioden und im erweiterten Sinn auch andere Halbleiterbausteine sind Germanium und Silizium. Die Eigenleitfähigkeit dieser Elemente ist nicht besonders gut. Erst durch die Dotierung wird bestimmt, unter welchen Bedingungen das Bauteil leitend wird. Das Grundprinzip einer Diode findet man wie eingangs erwähnt in jedem Transistor und in komplexen Bausteinen der Leistungselektronik wie Thyristoren und IGBT. Auch Bausteine der Digitaltechnik wie beispielsweise Mikroprozessoren basieren letztlich auf dem Prinzip der Diode. Nicht zu vergessen sind Photovoltaik-Zellen, die ebenfalls in ihrer Grundkonstruktion zunächst einmal nichts anderes sind als Dioden.
IGBT – Leistungshalbleiter für die Energiewende
Elektromobilität und Wechselrichter in Photovoltaikanlagen benötigen Halbleiterbausteine, die hohe Ströme bei hohen Spannungen mit geringen Verlusten schalten können.
IGBT steht als Abkürzung für Insulated Gate Bipolar Transistor. Wie allgemein bekannt ist, wird der Steuereingang eines bipolaren Transistors als Basis bezeichnet. Gate bezeichnet den Steuereingang eines MOSFET (= Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Dennoch beinhaltet das Kürzel IGBT den Begriff eines klassischen bipolaren Transistors und in der Tat vereint dieser Baustein die Eigenschaften beider Halbleiter-Typen: die hohe Schaltleistung eines bipolaren Transistors mit den geringen Verlusten am Steuereingang eines MOSFET. Ein moderner IGBT bietet schnelle Schaltzeiten, die jedoch Grenzen besonders im Ausschaltverhalten haben. Ein weiterer Nachteil ist ein spezielles Verhalten des IGBT bei sehr hohen Strömen. Beim so genannte Latch up-Betrieb zündet der IGBT wie ein Thyristor. Allerdings sind die Eigenschaften eines IGBT im Rückwärtsbetrieb nicht mit denen eines Thyristors vergleichbar.
Spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit
Die Fähigkeit, Wärme zu leiten, aber auch zu speichern ist in der Energietechnik von großer Bedeutung. Wärmespeicher werden in Solarthermie-Anlagen bereits sehr zahlreich eingesetzt. Die Speicherung der Wärme setzt sowohl ein Medium voraus, das in der Lage ist, große Wärmemengen zu speichern als auch ein System, das einen hohen Wärmewiderstand bzw. eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, um das Entweichen gespeicherter Wärmeenergie in die Umgebung zu verhindern.
Das Hot Dry Rock-Verfahren
Rund 90% des geothermalen Gesamtpotenzials in Deutschland sind der petrothermalen Geothermie zuzuordnen. Das bedeutet, dass die interessantesten Wärmequellen in sehr großer Tiefe zu finden sind, wo es allerdings keine Heißwasser-Zonen (Aquifere), sondern lediglich hartes kristallines heißes Gestein gibt.