1. Solarzellen
   1. Prinzip einer Solarzelle
   2. Aufbau
      1. Solarzellen sind zu Solarmodulen verbunden
   3. Funktion
      1. kurzwellige Strahlungsenergie (Sonnenlicht) wird in elektrische Energie umgewandelt
      2. entstehende Elektrizität wird vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz geleitet, wobei die erzeugte Gleichspannung in einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt wird.
   4. Vorteile
      1. Energieumwandlung erfolgt ohne die Entstehung von Nebenprodukten wie z.B. Kohlenstoffdioxid (Vorbeugung der Klimaerwärmung, Umweltfreundlichkeit)
      2. keine Abhängigkeit von Kohle, Öl usw. (nicht regenerativen Energiequellen, deren Vorhandensein begrenzt ist)
      3. Sonnenenergie ist praktisch unbegrenzt vorhanden
   5. Nachteile
      1. Energieverlust durch Reflektion
      2. teure Herstellungskosten (Die Energie, die zur Produktion der Solarzellen benötigt wird, wird in drei Jahren von den Solarzellen gewonnen/umgewandelt)
      3. Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung erfordert Energie
      4. Herstellung aus umweltschädlichem Material (Problematik bei Entsorgung)
      5. Wetterabhängigkeit
2. Brennstoffzellen
   1. prinzipieller Aufbau
      1. Topic
      2. Brennstoffzellen bestehen aus drei übereinander liegenden Schichten. Zwei Elektroden, die durch eine Membran oder Elektrolyt/Ionenleiter (gelöste Laugen oder Säuren) voneinander getrennt sind.
      3. Die Elektrodenplatten sind meist aus Metall oder Kohlenstoffnanoröhren. (mit einem Katalysator beschichtet)
      4. Brennstoffzellen sind Energiewandler, keine -speicher
      5. chemische Energie wird umgewandelt in elektrische Energie
   2. Wirkungsweise in einer PEM (Protonenaustauschmembran)-Brennstoffzelle
      1. Wasserstoff als Energieträger
      2. Die Polymembran ist ausschließlich durchlässig für Protonen (also H+Ionen)
      3. Das Oxidationsmittel (für gewöhlich Luftsauerstoff) ist durch die Membran vom Wasserstoff (Reduktionsmittel) getrennt
      4. Wasserstoff wird an der Anode (mithilfe eines Katalysators) unter Abgabe von Elektronen zu Wasserstoffionen oxidiert
      5. Die Wasserstoffionen gelangen durch die Membran in die Kammer mit den Sauerstoffmolekülen
      6. Die Elektronen werden aus der Brennstoffzelle über einen elektrischen Verbraucher( Glühlampe, Föhn) abgeleitet
      7. An der Kathode nehmen die Sauerstoffmoleküle die Elektronen auf. Die positiven Wasserstoffionen reagieren mit den negativen Sauerstoffionen zu Wasser.
   3. Verwendung
      1. zum Einsatz etwa als Akkumulator
      2. mehrere Automobilfirmen(BMW, Toyota in der ganzen Welt forschen seit Jahren an Autos, die zur Energieumwandlung Brennstoffzellen sowie einen Elektromotor zum Antrieb nutzen.
   4. Vorteile
      1. erreicht einen Wirkungsgrad von 60%
      2. klimaneutral
      3. Reaktionsprodukt: Wasserdampf
      4. vibrationsfrei
      5. umweltschonender als normale Benzin- und Dieselmotoren
   5. Nachteile
      1. Brennstoffzellen arbeiten bei 100°C
      2. 40% Energieverlust
      3. Herstellungskosten für die im Katalysator benötigten Edelmetalle(z.B. Platin)
      4. Wirkungsgrad nimmt mit der Lebensdauer ab, kurze Lebenszeit
3. Windkraft
   1. Windkraftanlage, Aufbau
   2. Funktion
      1. kinetische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt
   3. Entstehung
      1. Durch ungleichmäßige Sonneneinstrahlung entstehen Hoch- und Tiefdruckgebiete, zwischen denen ein Druckausgleich in Form von Wind entsteht. Die Windenergie ist daher eine indirekte Form der Sonnenenergie.
   4. Vorteile
      1. umweltfreundlich, keine Entstehung von Nebenprodukten
      2. eine der günstigsten Energiequellen
      3. praktisch unbegrenzt vorhanden
   5. Nachteile
      1. Optik
      2. Lärmpegel
      3. Wetterabhängigkeit (kann nur in Verbindung mit anderen Energiequellen genutzt werden)
4. Biogasanlagen
   1. Biogasanlage-Aufbau
   2. Aufbau/Funktion
      1. Vergärung des eingestezten Substrats (z.B. Silage, Gülle, Bioabfall)
         1. Trockenfermentation
         2. Nassfermentation
      2. Batch(Fermenter wird komplett entleert und neue Biomasse eingebracht) oder kontinuierliche Vergärung
      3. Mikroorganismen nutzen die Biomasse als Nährstoff- nud Energielieferanten. Sie können aber nur einen geringen Teil der enthaltenen Energie erschließen, und müssen deshalb relativ große Mengen umsetzten.
      4. Hauptprodukte des Abbaus sind Methan und Kohlendioxid (sie bilden die Hauptkomponente des Biogases)
      5. Verbrennungsmotor treibt Generator an
   3. Vorteile
      1. Nutzung von erneuerbaren, örtlich verfügbaren Rohstoffen
      2. Verwendung von bisher ungenutzen Pflanzenteilen
      3. kaum CO2-Ausstoß
      4. verringerte Transportstrecken bei dezentraler Lage
      5. kontinuierliche Stromerzeugung
      6. der Gärrest hat eine bessere Düngerqualität als Rohgülle
      7. gereinigtes Methan kann als Treibstoff für umgerüstete Fahrzeuge dienen
   4. Nachteile
      1. vermehrter Anbau von Energiepflanzen, insbesondere Mais-->Monokulturen
      2. Flächenkonkurrenz zwischen Nahrungsmittel- und Energiepflanzenerzeugung
      3. entstehende Gase können unter unsacghgemäßem Umgang zur Explosion, Erstickung oder Vergiftung führen
   5. Sicherheit
      1. Bei falscher Bedienung, Konstruktionsfehlern und Materialschäden besteht die Möglichkeit der Verpuffung bzw. Explosion. Weitere Folgen können Umweltschäden sein, z.B. von Gärresten oder Gärsubstraten verunreinigte Gewässer.