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Dieser Beitrag wurde zuletzt von chenjinfeng88 am 30.9.2020 um 17:20 bearbeitet. Einige typische verteilte Gleichstromquellen: Wie allgemein bekannt ist, gehört die Windenergie zu den umweltfreundlichen Ressourcen – sie ist sauber und umweltverträglich, außerdem kann sie erneuert werden. Da die weltweiten Vorräte an Windenergie sehr groß sind und ihre Nutzungsmöglichkeiten größer sind als bei anderen erneuerbaren Ressourcen, wird die Windenergie als umweltfreundliche Erneuerbare Energiequelle heute in vielen Ländern intensiv erforscht und deren Nutzungsmöglichkeiten weiterentwickelt. Die sogenannte Windkraftnutzung bedeutet, dass mit fortschrittlichen Technologien die Energie des Windes in elektrische Energie umgewandelt wird. Konkret nimmt zunächst ein Windrad die Energie des Windes auf und treibt damit einen Generator an, der wiederum Elektrizität erzeugt. Die so erzeugte Elektrizität wird anschließend durch elektronische Steuergeräte verarbeitet, bevor sie schließlich in das Stromnetz eingespeist wird. Die Windkraft ist die am weitesten entwickelte und häufigste Form der Erzeugung von Strom aus dezentralen Gleichstromquellen. Laut den Daten des GWEC (Global Wind Energy Council) betrug allein im Jahr 2011 die weltweite zusätzliche Kapazität für Windkraftanlagen 41 GW. Die gesamte Kapazität an Windkraftanlagen lag somit bei 238 GW. Die jährliche Wachstumsrate lag bei 21 %. Diese Zahlen zeigen, dass die Entwicklung der Windkraft auf globaler Ebene in vollem Gange ist. Sie bedeuten auch, dass die Länder der Welt die positiven Auswirkungen der Windkraft auf den Energiesektor anerkennen und akzeptieren. Windkraftgeneratoren können je nach Bauweise in Synchron- und Asynchrongeneratoren unterteilt werden; beide Arten haben ihre Vor- und Nachteile. Bei Synchrongeneratoren ermöglicht das Netzanschlusskabel eine Trennung der Leistungs- und Blindleistung zwischen der Erzeugerseite und der Netzseite. Dadurch kann das Netzanschlusskabel des Synchrongenerators eine Blindleistungskompensation bereitstellen, wodurch die Fähigkeit des Anschlusspunkts zur Überwindung von Niedervolt-Situationen verbessert wird. Zudem kann das Netzanschlusskabel die Erzeugerseite von der Netzseite trennen, wodurch Störungen isoliert werden können. Aber Synchrongeneratoren haben auch Nachteile. Erstens sind sie groß und komplex aufgebaut, wodurch die Kosten für deren Installation und Wartung hoch sind. Zudem wird ihre Leistung stark von der Windgeschwindigkeit beeinflusst, was zu Schwankungen im Stromnetz führen kann ； Der Vorteil von Asynchronmotoren besteht in ihrer einfachen Konstruktion sowie in der einfachen Installation und Wartung. Allerdings ist ihre Fähigkeit, Niedenspannungsbedingungen zu überstehen, relativ gering. Im Zuge der Stromerzeugung entstehen außerdem viele Harmonischen, die die Qualität des Stroms beeinträchtigen. Zwar werden derzeit hauptsächlich Asynchronmaschinen zur Erzeugung von Windenergie eingesetzt, doch da der Energiesektor ständig an der Leistungskapazität arbeitet und immer strengere Anforderungen an die Qualität des Stroms stellt, wird man voraussichtlich in naher Zukunft auf Synchrongeneratoren mit voller Leistungsumwandlungsfähigkeit umsteigen. Wie andere erneuerbare Energiequellen weist auch die Windkraft die Vorteile reicher Ressourcen, Umwelt- und Energieeinsparungen sowie einer flexiblen Installation und Betriebsweise auf. Doch es gibt auch einige Nachteile, die nicht übersehen werden dürfen. Dazu gehören insbesondere Instabilität und Unkontrollierbarkeit aufgrund der starken Abhängigkeit von den Windbedingungen in der Umgebung. (1) Instabilität: Die Leistung des Windturbs hängt von der Windgeschwindigkeit ab. Da sich die Windgeschwindigkeit ständig ändert, ist es schwierig, die Leistung des Windturbs vorherzusagen. Daher weist die Windkrafterzeugung eine große Instabilität auf. (2) Unkontrollierbarkeit: Windkraftanlagen erzeugen elektrische Energie, indem der Wind die Anlage in Bewegung setzt. Der Wind hingegen ist nicht kontrollierbar, und Windenergie kann auch nicht in großen Mengen gespeichert werden. Daher weist die Windkrafterzeugung eine Unkontrollierbarkeit auf. Die Photovoltaik ist das, was man üblicherweise als Solarenergieerzeugung bezeichnet. Wie die Windenergie gehört auch die Solarenergie zu den umweltfreundlichen und reichlich vorhandenen erneuerbaren Ressourcen. Bei der Photovoltaik wird die Sonnenenergie mithilfe von Halbleitermaterialien, also Solarzellen, in elektrische Energie umgewandelt. Der Mechanismus besteht darin, dass beim Aufprall von Licht auf das Halbleitermaterial die Elektronen und Löcher darin angeregt werden. Unter dem Einfluss des inneren elektrischen Feldes bewegen sie sich zu den Polen der Zelle – dadurch entsteht ein Strom, der wiederum elektrische Energie erzeugt. Die derzeit am häufigsten verwendeten Halbleitermaterialien sind vor allem monokristallines Silizium, polykristallines Silizium und amorphes Silizium. Manchmal werden auch Halbleiterverbindungen wie Indiumphosphid oder Galliumarsenid verwendet. In der Praxis werden mehrere Solarzellen zu Photovoltaikmodulen zusammengefasst. Wenn Licht auf diese Photovoltaikmodule fällt, entsteht Gleichstrom mit hohem Spannungsniveau. Dieser Gleichstrom wird anschließend durch einen Wechselrichter in sinusförmigen Wechselstrom umgewandelt, der dieselbe Frequenz und Phasenlage wie der Strom im Netz hat. Der so erzeugte Wechselstrom wird schließlich ins Stromnetz eingespeist. Die Photovoltaik ist ebenfalls eine von Ländern weltweit anerkannte und akzeptierte Energieerzeugungsform. Sie weist einige einzigartige Vorteile auf, wie beispielsweise geringe räumliche Beschränkungen, einfache Ausrüstung, niedrige Kosten, einfache Installation, hohe Zuverlässigkeit sowie einfache Wartung im Laufe der Zeit. Insbesondere derzeit, da die Kosten für Photovoltaikanlagen stetig sinken, erlebt die Photovoltaik-Energieerzeugung eine beispiellose Entwicklung. Laut den Statistiken des Europäischen Verbands für die Photovoltaikindustrie erreichte die weltweite installierte Leistung in der Photovoltaik bereits im Jahr 2010 39,7 GW. Im Jahr 2011 stieg diese Zahl noch weiter an – um 67 Prozent. Das zeigt deutlich, wie wichtig die Photovoltaik weltweit angesehen wird und welches enormen Marktpotenzial sie besitzt. Wir können mit Sicherheit sagen, dass mit der weiteren Entwicklung der Technologie die Solarenergie zur Erzeugung von Strom sicherlich zunehmend in der Industrie sowie im privaten Haushaltsgebrauch eingesetzt werden wird. Eine Brennstoffzelle ist eine Energieerzeugungsanlage, die chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandeln kann. Ihr Funktionsprinzip ähnelt dem von herkömmlichen Batterien. Es handelt sich dabei um eine effiziente und umweltfreundliche Art der Energieerzeugung. Die chemische Energie stammt dabei hauptsächlich aus wasserstoffreichen Brennstoffen. Die Technologie zur Erzeugung von Energie durch Brennstoffzellen hat in den letzten Jahren dank der gemeinsamen Anstrengungen verschiedener Branchen große Fortschritte gemacht. Je nach Art des Elektrolyten weisen Brennstoffzellen zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Effizienz, Bequemlichkeit und Sicherheit bei der Energieerzeugung auf. Zu ihren Hauptvorteilen gehören: (1) Vielfalt an Energiequellen: Traditionelle Brennstoffe wie Öl, Kohle und Erdgas können als Energiequelle für Brennstoffzellen verwendet werden – es gibt somit eine große Auswahl an Möglichkeiten ； (2) Hohe Wirkungsgrad: Der Stromerzeugungsgrad von Brennstoffzellen ist im Vergleich zu anderen Erzeugungsmethoden deutlich höher – er kann 80 % bis 95 % betragen. Damit gehören Brennstoffzellen zu den effizientesten Methoden zur dezentralen Stromerzeugung. Zudem bleibt dieser hohe Wirkungsgrad unverändert, auch wenn sich die Last ändert. Dadurch ist eine sehr gute Steuerbarkeit möglich ； (3) Geringe Umweltbelastung: Im Prozess der Energieerzeugung geben Brennstoffzellen keine Schadstoffe in die Umwelt ab. Dadurch ist ihre Umweltverträglichkeit sehr hoch. Zudem erzeugen sie fast keinen Lärm ； (4) Einfache Errichtung und Wartung: Die Herstellung von Brennstoffzellen ist nicht stark von Umweltbedingungen abhängig, und eine Erweiterung ist einfach möglich. Gleichzeitig weisen Brennstoffzellen eine modulare Struktur auf, wodurch sie sowohl in dezentraler als auch in integrierter Anordnung eingesetzt werden können. Sie sind einfach zu installieren und beanspruchen wenig Platz. Mikro-Gasturbinen – Bei Mikro-Gasturbinen bezieht sich der Begriff „Mikro“ hauptsächlich auf die Leistung; diese liegt bei nur einigen Dutzend bis einigen Hundert Kilowatt. Die Brennstoffquellen sind, genauso wie bei Brennstoffzellen, hauptsächlich traditionelle Brennstoffe wie Erdgas, Benzin oder Diesel. Die Konstruktion einer Mikro-Gasturbinen umfasst einen zentrifugalen Kompressor, eine zentripetale Turbine, eine Brennkammer, einen Wärmerückgewinnungssystem, einen hochleistungsstarken Wechselstromgenerator sowie ein elektronisches Steuergerät. Die durch die Verbrennung des Brennstoffs entstehenden heißen Gase werden in zentrifugale Turbinenanlagen geleitet, wo sie zur Erzeugung von Energie genutzt werden. Dadurch wird ein Wechselstrom erzeugt, der nach der Glättung und Umwandlung in Gleichstrom in das Stromnetz eingespeist werden kann. Mikro-Gasturbinen sind klein, zuverlässig und umweltfreundlich. Zudem weisen sie eine höhere Effizienz als herkömmliche Stromerzeugungsanlagen auf – in Kombination mit Wärmeerzeugung kann die Effizienz bis zu 75 % betragen. Die Technologie zur Erzeugung von Energie mit Mikro-Dieselturbinen ist inzwischen weit entwickelt und wird bereits weit verbreitet eingesetzt. Sie weist eine hohe wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit auf. Biomassekraftwerke: Bei der Technologie zur Erzeugung von Energie aus Biomasse wird zunächst die Biomasse in brennbare Energieträger umgewandelt (zum Beispiel Alkohol, Kraftstoffe usw.). Anschließend wird dieser Brennstoff verbrannt, um Generatoren anzutreiben und so Elektrizität zu erzeugen. Obwohl diese Art der Energieerzeugung in unserem Land noch nicht großflächig eingesetzt wird, hat sie im Ausland bereits die Voraussetzungen für eine industrielle Produktion erfüllt. Die Leistung jedes Generators liegt heute bei hundert Megawatt. Zudem werden die im Prozess der Energieerzeugung entstehenden Asche- und Schlammreste wieder genutzt. Alle Emissionswerte entsprechen den erforderlichen Normen, wodurch die Kohlendioxidemissionen effektiv eingedämmt werden. Dadurch wird nicht nur eine Ressourcennutzung erreicht, sondern auch der Umweltschutz gefördert. Die Eigenschaften der dezentralen Erzeugung von Biomasseenergie sind wie folgt: (1) Erneuerbarkeit: Biomasseenergie stammt in der Regel aus Stroh, Reishülsen sowie Holzspänen und zählt somit zu den erneuerbaren Energien ； (2) Geringe Umweltbelastung: Die Asche, die bei der Erzeugung von Energie aus Biomasse entsteht, kann im Grunde genommen wieder genutzt werden. Zudem kann sie nach ihrer Freisetzung vom Umweltkreislauf abgebaut werden. Auch die ausgestoßenen Schadgase sind in geringer Menge vorhanden ； (3) Universalität: Gebiete, in denen Biomasse zur Stromerzeugung genutzt werden kann, sind äußerst verbreitet. Insbesondere in ländlichen Gebieten gibt es große Mengen an Reststoffen wie Stroh – diese Orte sind somit die wichtigsten Regionen für die Erzeugung von Strom aus Biomasse.