Leistungsdichte, Gefahrenpotential

Die Leistungsdichten der in Abschn. 2 exemplarisch untersuchten Energie – systeme zur Bereitstellung von Strom sind sehr unterschiedlich. Zur Ein – grenzung aller Systeme betrachten wir die beiden Extremfalle: das 1300 MW Kernkraftwerk und das 100 MW Aufwindkraftwerk. Wir berech – nen die Leistungsdichten

dieser beiden Anlagen unter Beachtung der zugehorigen elektrischen Leistungen Pei (als Mafi zur Abschatzung fur die dem System aktiv innewohnende Energie/Zeit) und Volumina (Bild 85).

J. Unger, A. Hurtado, Alternative EnergietechnikG, DOI 10.1007/978-3-8348-9894-4_3, © Vieweg+Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011

Pel = 1300 MW	Pel =100 MW
II s	-=J и о Ъ [Ч>
Vr = Hr Dr2 n/4 = 600 m3	V = (H D2 + Hk Dk2) 1
Hr – 20 m	H = 1000m
Dr = 6m	D = 200 m
	Hk = 10 m
-» qVR-2 103kW/m3	Ak – ®’/Л – 17 (km)2 4s
Vges = Vr + VC + VM = 2 -105 m3	4s = qs, id/3 » 03 kW/m2
	Dk=5km
-» q v, ges = 4 kW/m3	-» qv-5• lO’4kW/m3

Bild 85 Leistungsdichten qv fur 1300 MW Kernkraftwerk und 100 MW Aufwindkraftwerk

Bezogen auf das Reaktorvolumen besitzen typische Leichtwasserreaktoren gegeniiber Aufwindkraftwerken eine um den Faktor 106 hohere Leistungs – dichte. Dieser Leistungsdichteunterschied ist so eklatant, dafi selbst dann, wenn zusatzlich das gesamte Gebaudevolumen der nichtnuklearen Ein – richtungen des Kernkraftwerks beriicksichtigt wird, immer noch minde – stens ein Faktor 103 bleibt. Zwischen der Leistungsdichte qv und den Gefahrenpotentialen GPi derartiger Ardagen besteht sicherlich eine Korrelation

GPj — GPj (qv / )

so dafi wir zunachst ganz pauschal, allein aufgrund der Leistungsdichte, dem Kernkraftwerk bereits ein gegentiber dem Aufwindkraftwerk erhoh – tes Gefahrdungspotential zuordnen kdnnen. Anhand des Kriteriums Leistungsdichte kann so eine grobe Klassifizierung aller Stromerzeuger – systeme hinsichtlich dieser Basis-Gefahrenpotentiale vorgenommen wer – den, die qualitativ in Bild 86 gestrichelt dargestellt sind.

Bild 86 Korrelation GPj = GPj (qv…) zur Klassifizierung unterschiedlicher Energietechniken

Im Fall der Photovoltaik haben wir es mit flachenhaften Systemen zu tun. Zur Beschreibung der Leistungsdichte ist hier die auf die Flache bezogene Leistung.

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4a " A

angebracht, mit der sich auch Windparks gut beschreiben lassen. Fur einen handelsiiblichen Solarmodul SM 55 mit einer Flache von 0,4 m2 ergibt sich mit einer Peakleistung von 55 W bei einer idealen Bestrahlung mit qs, id = 1 kW/m2 nach (3.3) ein Wert qA * 10-1 kW/m2. Rechnet man zum Vergleich die auf das Volumen bezogenen Leistungsdichten qv fur das 1300 MW Kernkraftwerk und das 100 MW Aufwindkraftwerk auf die von diesen Systemen beanspruchten Bebauungsflachen urn, ergibt sich die in Bild 87 dargestellte Situation

-H————————— 1—■—————– 1————————- I——————- ■—I———————— 1————————– »————–

10"3 1СҐ2 10’1 1 10 102 103 p

qft[kW/m ]

Landschaftsverbrauch Gefahrenpotential

Bild 87 Leistungsdichte qA als Mafi fiir Gefahrdungspotential und Land – schaftsverbrauch

aus der wir den Einflufi der Leistungsdichte qA sowohl auf das Gefah – renpotential als auch auf den Landschaftsverbrauch erkennen. Das Gefah – renpotential und der Landschaftsverbrauch verhalten sich zueinander reziprok. Wie bereits in (3.2) angedeutet, ist das Gefahrenpotential GPj nicht allein abhangig von der Leistungsdichte, mit der nur die einem System innewohnende Energie pro Zeiteinheit und Volumen bzw. Flache abgeschatzt wird, die bei einem Integritatsversagen frei wird und dabei unmittelbare Schaden im Direktbereich einer Anlage verursachen kann. Dieses rein technische Basispotential mufi noch gewichtet werden, um umweltrelevante Eigenarten der Energietechniken beriicksichtigen zu konnen. Diese Gewichtung fuhrt schliefilich auf die signifikante Stufung der Gefahrenpotentiale GPj der einzelnen Energietechniken (Bild 86). Im Fall der Kerntechnik ergibt sich eine solche Gewichtung gK etwa aus der Freisetzung eines Teils des radioaktiven Reaktorinventars und dessen konvektive Verteilung in der Erdatmosphare nach einem schweren Reaktorunfall. Entsprechend ist bei Fossiltechniken eine Gewichtung gF zur Beriicksichtigung der den Treibhauseffekt verstarkenden Verbren – nungsgase vorzunehmen. Bei der Okotechnik wird etwa im Fall der Wasserkraft mit gQ die Gefahr eines Staudammbruchs beriicksichtigt.