6. Umwandlung von Brennstoffen in Strom und Wärme (2.Umwandlung) Flashcards
1
Q
Worauf beruht die Stromerzeugung in Kraftwerken?
A
auf der Wandlung von Energie
2
Q
Die Wandlung von chemischer und nuklearer (Primär-)Energie in elektrische (Nutz-)Energie erfolgt über den “Umweg” der?
A
Wärmeerzeugung
3
Q
Dasjenige Teilsystem, welches die Umwandlung von Wärme in mechanische Energie ausführt, nennt man?
A
thermodynamische Maschine (auch Wärmekraftmaschine WKM)
4
Q
Die erste weitverbreitete WKM war die Dampfkraftmaschine, welche die ?(1)? Energie von ?(2)? in ?(3)? Energie wandelt.
A
(1) innere
(2) heißem Wasserdampf
(3) mechanische
5
Q
Die Umwandlung erfolgt nie vollständig, denn bei jeder Wärmekraftmaschine (WKM) entsteht was?
A
Abwärme
6
Q
?? mindert aufgrund des Energieerhaltungssatzes die bereitgestellte mechanische Energie.
A
Abwärme
7
Q
Hauptpfade der Energiewandlung
Stromerzeugung in Kraftwerken kann unterteilt werden in? (3)
A
Stromerzeugung :
- mit Wärmekraftmaschine & Generator
- ohne Wärmekraftmaschine
- ohne Generator
8
Q
Hauptpfade der Energiewandlung
Nenne Formen der Stromerzeugung in Kraftwerken mit Wärmekraftmaschine und Generator! (4)
A
Nuklear
Geothermisch
Solarthermisch
Brennstoffe
(siehe Folie 4!!)
9
Q
Hauptpfade der Energiewandlung
Nenne Formen der Stromerzeugung in Kraftwerken ohne Wärmekraftmaschine! (2)
A
Windkraft
Wasserkraft
10
Q
Hauptpfade der Energiewandlung
Nenne Formen der Stromerzeugung in Kraftwerken ohne Generator! (2)
A
Solarzellen
Brennstoffzellen
11
Q
Installierte Nettonennleistung und Bruttostromerzeugung in Deutschland 2021
-> siehe Folie 5!
A
…
12
Q
Installierte Nettonennleistung und Bruttostromerzeugung in Deutschland 2021
Summe konventioneller Nettonennleistung: ??
Summe konventioneller Bruttostromerzeugung: ??
A
Summe konventioneller Nettonennleistung: 84.347 MW
Summe konventioneller Bruttostromerzeugung: 325,4 TWh
13
Q
Schema auf Folie 6 ansehen!
A
…
14
Q
Formel energetischer Kraftwerks-Wirkungsgrad (brutto/netto) = ??
A
elektr. Leistung (brutto/netto)
/
Energiestrom des Brennstoffs (Brennstoff-Leistung)
15
Q
Formel energetischer Kraftwerks-Nutzungsgrad (brutto/netto) = ??
A
(elektr. Energie (brutto/netto) \+ ausgekoppelte Wärmeenergie) / Brennstoffenergie
16
Q
Beschreibe die Wandlungskette von thermischen Kraftwerken mit Feuerungsanlage! (Umwandlungsschritte/-systeme + nach jedem Schritt vorliegende Energieform und Anteil)
A
Chemische Energie des Brennstoffes: 100%
–> 1. Verbrennung
Innere Energie des Verbrennungsgases: 97% (Schlacke ca. 3%)
–> 2. Dampferzeugung
Innere Energie des Dampfes: ca. 92% (Innere Energie des Abgases: ca. 3%)
–> 3. Thermodynamische Maschine: Turbine
Bewegungsenergie des Laufrades: 42% (Innere Energie des Kühlwassers: ca. 50%)
—> 4. Generator
elektr. Energie: ca. 40% (Eigenbedarf und Generatorverluste: ca. 3%)
(siehe Folie 8!!)
17
Q
Ablauf Wandlungskette von thermischen Kraftwerken mit Feuerungsanlage!
Die Brennstoffenergie wird zunächst in Wärme überführt.
Die Umwandlung der Wärme in mechanische Energie erfolgt mit ?(1)?, die im Energiewandlungssystem ?(2)? ausgeführt werden.
Dem System wird dazu ?(3)? zugeführt. Es leistet daraus ?(4)? und gibt schließlich ?(5)? ab.
Der Wärmetransport innerhalb des Prozesses erfolgt mit einem ?(6)?. Man unterscheidet zwischen Prozessen, die mit einem ?(7)? oder einem ?(8)? arbeiten.
A
(1) thermodynamischen Kreisprozesse
(2) “Turbine”
(3) Hochtemperaturwärme
(4) nutzbare Arbeit
(5) Niedertemperaturwärme
(6) Arbeitsmedium
(7) homogenen Medium (Gas)
(8) heterogenen Medium (Wasser/Dampf)
18
Q
Funktionsprinzip der Dampfturbinen:
Der erhitzte Wasserdampf strömt aus dem ?(1)? durch eine ?(2)?. Dabei erhöht sich die ?(3)? der Dampfteilchen.
Die Dampfteilchen strömen ?(4)? auf die Schaufeln der Turbine und
versetzen diese in ?(5)?.
Bei jedem Auftreffen auf ein Schaufelrad wird ?(6)? des Dampfes in
?(7)? des Schaufelrades
umgewandelt.
Dabei ?(8)? sich die Temperatur und Druck des Dampfes. Als Folge
davon nimmt das ?(9)? zu.
Die erste praktikable Dampfturbine aus
dem Jahr 1888, hatte bereits einen Wirkungsgrad von fast 30 %. Moderne Hochdruckdampfturbinen erreichen Wirkungsgrade nahe ?(10)? %.
A
(1) Dampfkessel
(2) Düse
(3) kinetische Energie
(4) tangential
(5) Rotationsbewegung
(6) innere Energie
(7) kinetische Energie
(8) verringern
(9) Dampfvolumen
(10) 50
19
Q
Meist sitzen bei modernen Dampfturbinen zur Erhöhung der Leistung mehrere Schaufelräder auf
einer Achse.
Wahr/Falsch?
A
Wahr
20
Q
Dampfturbinen
Da der einströmende Dampf durch ein rotierendes Schaufelrad abgelenkt wird,
führt man ihn vor dem Auftreffen auf das
nächste Schaufelrad durch ein ?(1)?. Dieses sorgt dafür, dass der ?(2)? des Dampfes auf das nächste Schaufelrad wieder optimal ist.
A
(1) feststehendes Leitrad.
(2) Auftreffwinkel
21
Q
Das Grundprinzip der Stromerzeugung: ??
A
elektromagnetische Induktion
22
Q
Die Kombination aus Turbine und Generator: der ??
A
Turbosatz
23
Q
Wozu dienen Generatoren?
A
Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie
24
Q
Physikalische Grundlage aller Generatoren ist die ??
A
elektromagnetische Induktion
25
Physikalische Grundlage aller Generatoren ist die elektromagnetische Induktion: Durch die Bewegung eines ?(1)? in einem ?(2)?, wird in diesem ?(1)? eine ?(3)? induziert.
(1) elektrischen Leiters
(2) Magnetfeld
(3) Spannung
26
```
Bei einem einfachen ?(1)?
(siehe Abbildung Folie 10) rotiert ein Elektro- oder
Dauermagnet (?(2)?) in einem
Hohlzylinder, der mehrere
Spulenwicklungen besitzt (?(3)?).
```
Wenn sich die Magnetpole des Rotors (rot) an den Spulenwicklungen des Stators (gelb) vorbeibewegen, induzieren sie in ihnen eine ?(4)?, die an den ?(5)? der Leiter abgegriffen werden kann.
Die mechanische Energie des Rotors wird durch die rotierenden ?(6)? über die ?(7)? geliefert.
(1) Innenpolgenerator
(2) Rotor
(3) Stator
(4) Wechselspannung
(5) Enden
(6) Turbinenschaufeln
(7) Turbinenwelle
27
Der Dampfkraftwerksprozess:
Der heiße Dampf im Dampferzeuger kann durch was gewonnen werden? (3)
durch:
- die Verfeuerung von Brennstoffen (z.B. Kohle, Erdöl, Biomasse)
- einen Kernreaktor
- eine konzentrierende solarthermische Anlage
28
Der Dampfkraftwerksprozess
Nach Erzeugung des heißen Dampfes im ?(1)? wird dieser durch mehrere nacheinander geschaltete ?(2)? geleitet und dort schrittweise ?(3)?. Gleichzeitig kommt es auch zu einer ?(4)? des Dampfes. Alle ?(2)? sitzen - ebenso wie der Generator - auf der gleichen ?(5)?
Im ?(6)? wird der Dampf abgekühlt und kondensiert zu ?(7)?. Mit der ?(8)? wird das Wasser wieder in den ?(9)? gepumpt.
Die Abkühlung im Kondensator geschieht durch ein ?(10)? durch das kaltes Wasser aus einem ?(11)? oder abgekühltes Wasser aus einem ?(12)? mit der ?(13)? gleitet wird. Im Dampfturbinen-Kraftwerk gibt es also zwei Kreisläufe: Den ?(14)? und den ?(15)?
--> Schema Folie 11 dazu ansehen!!!!!!!! (zum Lernen den Prozess selbst aufschreiben/erklären)
(1) Dampferzeuger
(2) Turbinen
(3) entspannt
(4) Abkühlung
(5) Achse
(6) Kondensator
(7) Wasser
(8) Speisewasserpumpe
(9) Verdampfer
(10) Rohrsystem
(11) Fluss
(12) Kühlturm
(13) Kühlwasserpumpe
(14) Dampfkreislauf
(15) Kühlwasserkreislauf
29
Im Dampfturbinen-Kraftwerk gibt es zwei Kreisläufe: ??
Dampfkreislauf
Kühlwasserkreislauf
30
In ihrer einfachsten Ausführung besteht eine
| Gasturbinenanlage aus welchen wesentlichen Bestandteilen?
Bestandteile:
- Turboverdichter
- Brennkammer
- Turbine
- Generator
31
Dampfkraftwerk Neurath
FOLIE 12 ansehen!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
...
32
Die Gasturbinenanlage -
Arbeitsweise:
Der ?(1)? saugt Luft aus
der Umgebung an und verdichtet diese auf ein
Mehrfaches ihres Druckes. Die verdichtete Luft
wird in die ?(2)? geführt und reagiert dort mit dem zugeführten ?(3)?.
In der ?(4)?, die analog zu einer Dampfturbine arbeitet, wird das Gas auf ?(5)? entspannt und verlässt die Anlage.
Der ?(6)?, der auf der selben ?(7)? rotiert, wandelt die mechanische Energie in ?(8)? um.
Bei dem im Kraftwerk meist angewandten ?(9)? Prozess, wird die ?(10)? aus der Umgebung angesaugt und die ?(11)? werden in diese wieder abgegeben.
--> siehe Ablauf auf Schnittbild einer stationären Axial-Gasturbine, Folie 13!!!
(1) (Turbo-) Verdichter
(2) Brennkammer
(3) Brennstoff
(4) Turbine
(5) Umgebungsdruck
(6) Generator
(7) Welle
(8) elektrische Energie
(9) offenen
(10) Verbrennungsluft
(11) Abgase
33
Entscheidendes Merkmal der Gasturbine ist?
Arbeitet immer nur mit einem Aggregatszustand (gasförmig)!
34
Heizkraftwerk Berlin Mitte
| --> Folie 14 ansehen!
...
35
Verschaltung von Gas- und Dampfkraftwerken: GuD-Anlagen
Welchen Vorteil hat eine Kombination von Gas- und Dampfkraftprozess? Begründe!
Der Wirkungsgrad von Gasturbinenkraftwerken wird deutlich erhöht
Begründung:
die heißen Abgase aus der Gasturbinenanlage können für den Betrieb eines Dampfkraftwerkes verwendet werden.
36
Verschaltung von Gas- und Dampfkraftwerken: GuD-Anlagen - Funktionsweise
Der ?(1)? überträgt den Großteil der ?(2)? Energie des ?(3)? auf den
?(4)?-Kreislauf.
Die ?(5)? und ?(6)? Energie
des Dampfs wandelt die Dampfturbine in ?(7)? Energie um.
(1) Abhitzekessel
(2) thermischen
(3) Gasturbinenabgases
(4) Wasser-Dampf
(5) thermische
(6) kinetische
(7) mechanische
37
Verschaltung von Gas- und Dampfkraftwerken: GuD-Anlagen
Wie ist die Leistungsaufteilung zwischen den beiden Kraftwerken?
2/3 der Leistung durch Gasturbine erbracht
Dampfturbine erbringt nur noch 1/3 der Leistung der Gasturbine
(Nachfragen, ob 1/3 der Gasturbine oder 1/3 der gesamten Leistung??)
38
Vereinfachtes Schaltbild einer GuD-Anlage
--> Folie 15!!!
....
39
GuD-Anlage erreichen einen Wirkungsgrad von ??%
60%
| Gasturbinenanlagen alleine haben nur einen Wirkungsgrad von 30% bzw. Andere Angabe Erdgas Gasturbine Solo: 38%
40
GuD-Heizkraftwerk Dresden Nossener Brücke (270 MW)
| --> Folie 16
...
41
Kernkraft
Siedewasserreaktor
Die ?(1)? geben die Wärme direkt an das ?(2)? ab, das dadurch zu ?(3)? beginnt.
Neben dem Antrieb der Turbine übernimmt das ?(4)? im Reaktor die Funktion eines Moderators. Ein Moderator ?(5)? die schnellen ?(6)? ab, wodurch sie leichter vom ?(7) absorbiert werden können und damit die ?(8)? erhöhen.
Im ?(9)? befinden sich weniger Wassermoleküle, sodass die ?(10)? Wirkung des Wassers abnimmt, je mehr ?(9)? vorliegt, also je ?(11)? der Reaktor wird.
--> Schema siehe Folie 18!!!
(1) Brennstäbe
(2) umgebende Wasser
(3) sieden
(4) Wasser
(5) bremst
(6) Neutronen
(7) Spaltmaterial (U-235)
(8) Spaltausbeute
(9) Dampf
(10) moderierende
(11) heißer
42
Kernkraft
Druckwasserreaktor
Der Druckwasserreaktor verfügt über drei separate ?(1)?.
Dadurch müssen Turbine und Maschinenhaus nicht in besondere ?(2)? einbezogen werden.
?(3)? wird dem Kühlwasser als ?(4)? zugesetzt.
Der ?(5)? muss einem hohen Druck standhalten.
--> Aufbau des Reaktors siehe Folie 19!!
(1) Kühlkreisläufe
(2) Strahlenschutzmaßnahmen
(3) Borsäure
(4) Neutronenabsorber
(5) Reaktordruckbehälter
43
Es gibt weitere Reaktortypen als den Druckwasserreaktor und den Siedewasserreaktor.
...
44
Kernkraft
Nenne zwei in der VL behandelte Reaktortypen!
Druckwasserreaktor
Siedewasserreaktor
45
Kernschmelze im Siedewasserreaktor
Der Ausfall des ?(1)? kann zu schweren Schäden des Atomreaktors mit Austritt radioaktiven Materials führen
(1) Kühlsystems
46
Siedewasserreaktor
Durch Ausfall des Kühlsystems kann es zu was kommen?
Kernschmelze
--> siehe Folie 20!!!!
47
Biomasse als Energieträger
Der Terminus Biomasse wird für alle Materialien ??Ursprungs verwendet, d.h. lebende Materie (z.B. Bäume) und Produkte, die daraus entstehen (z.B. Papier), sowie Abfälle (z.B. Stroh, Exkremente)
organischen
48
Biomasse als Energieträger
Biomasse schließt ?(1)? und ?(2)? Materie ein (?(3)? Biomasse) einschließlich aller ?(4)? und ?(5)? (?(6)? Biomasse) sowie Produkte, die durch einen oder mehrere ?(7)? daraus entstehen ( ?(8)? Biomasse)
(1) pflanzliche
(2) tierische
(3) primäre
(4) Abfälle
(5) Nebenprodukte
(6) sekundäre
(7) Umwandlungsschritte
(8) tertiäre
49
Biomasse als Energieträger
Photosynthese:
--> nenne die Gleichung!
Atmung:
--> nenne die Gleichung!
Photosynthese:
6 CO2 + 12 H2O --> Licht, Chlorophyll --> C6H12O6 + 6O2 + 6 H2O
Atmung:
C6H12O6 + 6O2 --> Mitochondrien --> 6CO2 + 6 H2O + Echem.
(Kreislauf)
50
Energetische Nutzung von Biomasse
Nenne ein paar Ausgangsstoffe! (4)
Getreide
Holz
Grünverschnitt
tierische Exkremente
51
Energetische Nutzung von Biomasse
Nenne ein paar Prozesse, die aus Ausgangsstoffen Produkte machen!
Vergärung
Trocknung, Pressung
Biomassenvergasung
Biomass-to-Liquid
52
Energetische Nutzung von Biomasse
Nenne ein paar Produkte!
Pflanzenöle
Scheitholz, Holzpellets
Halmgutartige Brennstoffe
Biogas
Biodiesel, Bioethanol
53
Energetische Nutzung von Biomasse
Nutzung als: ?? (2)
Kraftstoff
Brennstoff
54
Umwandlungskette Biomasse
Siehe Schema Folie 23!!
..
55
landwirtschaftliche Biogasanlage
Schema Folie 24!!!
...
56
landwirtschaftliche Biogasanlage
Im Fermenter läuft ein ?(1)? Umwandlungsprozess ab mithilfe von ?(2)?, welche die Biomasse im wesentlichen umwandeln in ein Gemisch aus ?(3)? und ?(4)?
(1) biochemischer
(2) Bakterien
(3) Methan
(4) CO2
57
Beheizungsstruktur des Wohnungsbestandes in Deutschland 2021
1) ca. 50% (49,5%) werden mit was beheizt?
2) 24,8% werden mit was beheizt?
3) 14,1% werden mit was beheizt?
4) Nenne weitere Möglichkeiten!
1) Gas
2) Heizöl
3) Fernwärme
4) Weitere Möglichkeiten:
- Strom
- Elektro-Wärmepumpe
- Sonstige (z.B. Holzpellets)
(Folie 26)
58
Mögliche Arten von Kraft-Wärme-Kopplung? (2)
1. Groß-Kraftwerke:
- Entnahmekondensationskraftwerk
- Anzapfkondensationskraftwerk
- Gegendruckkondensationskraftwerk
2. Kleinkraftwerke/Motoren
59
Arten von Kraft-Wärme-Kopplung
1. Groß-Kraftwerke:
Bei einer großen Anzahl von Kraftwerken erfolgt "?(1)?" zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit
Prinzipielle Alternativen sind dabei: ?? (2)
(1) Wärmeauskopplung
Prinzipielle Alternativen sind dabei:
- Dampf im Prozess an unterschiedlichen Stellen, auch in den Turbinen "abzuzapfen" (Entnahmekondensationskraftwerk oder Anzapfkondensationskraftwerk)
- Restwärme hinter der Turbine im Kondensator abzunehmen (Gegendruckkondensationskraftwerk)
(siehe zum Verstehen z.B. Folien 11 o. 15)
60
Arten von Kraft-Wärme-Kopplung
2. Kleinkraftwerke/Motoren:
- Bei der ?(1)? entsteht Wärme, die nicht in ?(2)? und damit ?(3)? Energie umgewandelt werden kann.
- Abnahme der überschüssigen Wärme durch ?(4)?
(1) Verbrennung
(2) Rotationsenergie
(3) elektrische
(4) Wärmetauscher
61
Freiheitsgrade der Bereitstellung von Strom und Wärme:
Entsprechend des Kraftwerkstyps können Strom und Wärme ?(1)? voneinander (2 Freiheitsgrade) oder ?(2)? voneinander (1 Freiheitsgrad) bereitstellen
(1) unabhängig
| (2) abhängig
62
Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen im Sinne des Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetzes (KWK-G):
Nenne Anlagen! (7)
Verbrennungsmotor
Gasturbine
Dampfturbine
Dampfmotor
Stirling-Motor
ORC-Anlage (Organic-Ranking-Cycle)
Brennstoffzelle
(FOLIE 28 ansehen)
63
Betriebsweise von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen
Nenne zwei Betriebsweisen!
Stromgeführter Anlagebetrieb
Wärmegeführter Anlagebetrieb
64
Betriebsweise von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen
stromgeführter Anlagebetrieb:
- Auslegung, Auswahl und Betrieb der Anlage richten sich nach den ?(1)?
- ein ?(2)? sollte vermieden werden, da er ungenutzt an die Umgebung geführt werden muss, was den ?(3)? der Anlage senkt.
- eine kurzzeitig zu geringe ?(4)? der Anlage kann durch einen ?(5)? oder einen ?(6)? kompensiert werden
(1) elektrischen Bedarfswerten
(2) Wärmeüberschuss
(3) Wirkungsgrad
(4) Wärmeleistung
(5) Speicher
(6) Spitzenlastkessel
65
Betriebsweise von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen
wärmegeführter Anlagebetrieb:
- Auslegung, Auswahl und Betrieb der Anlage richten sich nach den ?(1)?
- eine zu hohe oder zu niedrige elektrische Leistung wird durch Einspeisung bzw. Entnahme von Strom aus dem ?(2)? ausgeglichen
(1) thermischen Bedarfswerten
| (2) öffentlichen Netz
66
Betriebsweise von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen
Grundsätzlich: Es ist eine möglichst hohe ?? anzustreben, damit sich die hohen Investitionskosten schnellstmöglich amortisieren
Volllaststundenzahl
67
Heizkraftwerk Berlin Mitte: Bereitstellung von Fernwärme für das Regierungsviertel und Stromproduktion
Folie 30
...
68
Blockheizkraftwerk als Beispiel eines Kleinkraftwerks mit KWK
Als Blockheizkraftwerk (BHKW) werden Kraftwerke bezeichnet, die über eine ?(1)? Leistung (bis zu einigen MW) verfügen, ?(2)? und ?(3)? bereitstellen und ?(4)? eingesetzt werden
Die Wärme wird dabei ?(5)? (ggf. in Verbindung mit einem Nahwärmenetz) verbraucht, der Strom in der Regel auch ?(6)? genutzt.
BHKWs verfügen im allgemeinen nur über einen ?(7)? , d.h. Strom- und Wärmeproduktion sind ?(8)? zueinander
(1) geringe
(2) Wärme
(3) Strom
(4) dezentral
(5) lokal
(6) vor Ort
(7) Freiheitsgrad
(8) proportional
69
Gasheizung und Gasbrennwertkessel:
- Wärme durch ?(1)?
- Anschluss von Heizung an ?(2)? oder ?(3)? nötig
- Einsatz als ?(4)? oder als ?(5)? möglich, i.d.R. zur Trink- und Warmwasserbereitstellung
(1) Verbrennung
(2) Gasnetz
(3) Gastank
(4) Spitzenlastkessel
(5) Komplettsystem
70
Gasheizung und Gasbrennwertkessel:
Einsatz in vers. Systemen: ?? (2)
Dauerumlaufsysteme
Speichersysteme
71
Gasheizung und Gasbrennwertkessel
Prinzipiell 2 vers. Arten von Gasheizungen: ?? (2)
Arten:
- normaler Heizkessel (Nutzung des Heizwertes des Gases)
- Gasbrennwertkessel (Nutzung des Brennwerts durch Auskondensation des Wasserdampfes)
72
Ölheizung:
- Wärme durch ?(1)?
- i.d.R. Öltank in Wanne zur Bevorratung von Heizöl notwendig (bei Umrüstung auf Pelletheizung praktisch verwendbar)
- Einsatz als ?(2)? oder als ?(3)? möglich, i.d.R. zur Trink- und Warmwasserbereitstellung
(1) Verbrennung
(2) Spitzenlastkessel
(3) Komplettsystem
73
Ölheizung:
Einsatz in vers. Systemen: ?? (2)
Einsatz in vers. Systemen:
- Dauerumlaufsysteme
- Speichersysteme
74
Die Ölheizung hat im Vergleich zur Gasheizung ?? CO2-Emissionen
höhere
75
Ölheizung ist im Vergleich zum Brennwertkessel weniger effizient.
Wahr/Falsch?
Wahr
76
Pelletheizung:
- Wärme durch Verbrennung von ?(1)? Rohstoffen
- Bevorratung von Pellets notwendig
- ebenfalls Nutzung von ?(2)?
- aufgrund der geringen Energiedichte der Pellets im Vergleich zu Öl und Gas möglichst in Verbindung mit ?(3)?-Heizsystemen
- Beförderung von Pellets via Schnecke oder Ansaugung
- nahezu ?(4)? Verbrennung möglich
(1) nachwachsenden
(2) Heizwerttechnik
(3) Niedrigtemperatur
(4) rückstandslose
77
Technische Kenndaten von Dampfkraftwerken/Gaskraftwerken
Nenne ein paar relevante Parameter für Vergleiche!
Bruttoleistung
Wirkungsgrade
(im Nennpunkt/bei Teillast/...)
Lastgradienten (z.B. Minimallast)
Anfahrzeiten (Heiß-, Warm-, Kaltstart)
78
Technische Kenndaten von Dampfkraftwerken
Folie 36+37 ansehen!!!
es fällt hier auf, dass die Flexibilität (hinsichtlich Anfahrtszeiten und Lastgradienten) sehr gering ist (träges Verhalten)
(...)
79
Technische Kennwerte von Gaskraftwerken
Elementare Unterscheidung zwischen: ?? (2)
Gas- und Dampfkraftwerk (GuD)
Gasturbine Solo (GT), open-cycle
80
Technische Kennwerte von Gaskraftwerken
Welche Vorteile von Gas- und Dampfkraftwerken (GuD) gegenüber Gasturbine Solo (GT) fallen besonders auf? (2)
Vorteile:
| - deutlich höhere Wirkungsgrade
81
Technische Kennwerte von Gaskraftwerken
Folie 38+39 ansehen!!
...
82
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken? (2)
Grenzkosten
Vollkosten
83
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken
Grenzkosten:
Maßgeblich für den (kurzfristigen) Kraftwerkseinsatz sind die Grenzkosten der ??
Erzeugungstechnologie
84
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken
Grenzkosten:
Maßgeblich für den (kurzfristigen) Kraftwerkseinsatz sind die Grenzkosten der Erzeugungstechnologie.
Diese setzen sich im Wesentlichen zusammen aus: ?? (3)
Brennstoffkosten
Preisen für CO2-Zertifikate
sonstigen Betriebskosten
85
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken
Grenzkosten:
Hinweis: Für eine lineare Kostenfunktion entsprechen die ?(1)? den ?(2)? der Stromerzeugung
(1) Grenzkosten
| (2) variablen Kosten
86
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken
Vollkosten:
Vollkosten beziehen neben den ?(1)? auch die ?(2)? ein
(1) Grenzkosten
(2) fixen Kosten
(fixe Kostenbestandteile:
- Kapitalkosten der Investition
- fixe Betriebskosten: Personal, Pachten
- ...)
87
Kenngrößen für den Kostenvergleich von Kraftwerken
Vollkosten:
Werden zur Vergleichbarkeit zwischen den Technologien ausgedrückt durch die ??
Stromgestehungskosten (Levelized Costs of Electricity - LCOE)
88
Wie berechnet man Stromgestehungskosten (Levelized Costs of Electricity - LCOE) ?
Umlage aller Kosten auf die Strommenge und Diskontierung zukünftiger Auszahlungen
89
Stromgestehungskosten (Levelized Costs of Electricity - LCOE)
Einheit?
€/MWh bzw. ct/kWh
90
Stromgestehungskosten (Levelized Costs of Electricity - LCOE)
Bedeutung:
"Was kostet es, eine Kilowattstunde aus Kraftwerk x zu produzieren, wenn dieses für n Jahre betrieben wird und in jedem Jahr eine gewisse Strommenge erzeugt?"
...
91
Stromgestehungskosten im Vergleich 2015
Folie 42 ansehen
...
92
Stromgestehungskosten im Vergleich 2021
Folie 43!!
...
93
Formel Stromgestehungskosten (LCOE: Levelized Cost of Electricity) = ?? (Formel)
=
Kapitalkosten
+
Betriebskosten pro kWh (Diskontierung)
94
Abhängigkeit der Stromgestehungskosten von der Auslastung
siehe Folie 44!!
...
95
Stromgestehungskosten hängen maßgeblich von der ?? ab.
Kraftwerksauslastung
96
Stromgestehungskosten hängen maßgeblich von der Kraftwerksauslastung ab:
- Je ?(1)? die Auslastung (Vollbenutzungsstunden), desto höher die ?(2)?
- Effekt insbesondere ausgeprägt bei Technologien mit höheren spez. ?(3)? wie z.B. ?(4)?
(1) niedriger
(2) Stromgestehungskosten
(3) Investitionen
(4) Steinkohle, Braunkohle
97
Vergleich der durchschnittlichen Jahresvolllaststunden nach Erzeugungstechnologie 2016
Folie 45 ansehen!!!
98
Gesamtgesellschaftliche Kosten der Stromerzeugung
?(1)? werden in den Stromgestehungskosten (LCOE) oft nicht berücksichtigt.
Sie ergeben sich aus ?(2)? an der ?(3)?, die durch den ?(4)? des Energieträgers oder bei der ?(5)? anfallen.
Weiterhin sind Kosten wie ?(6)? bei den gesamtwirtschaftlichen Kosten zu berücksichtigen.
FOLIE 46 ansehen
(1) Externe Kosten
(2) Schäden
(3) Umwelt
(4) Abbau
(5) Energiegewinnung
(6) staatliche Förderungen oder Subventionen
99
Emissionen von Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen.
Wärmekraftwerke (und andere biogene Verbrennungsanlagen) sind
bedeutende Emittenten von umweltbelastenden Schadstoffen und Treibhausgasen.
Sie sind verantwortlich für einen erheblichen Teil des Ausstoßes an ?(1)? sowie ?(2)? und ?(3)?. Die ?(2)? ist außerdem der wichtigste Verursacher für Quecksilber-Emissionen (Hg).
(1) Kohlendioxid (CO2)(Treibhausgas)
(2) Stickstoffoxiden (NOX)
(3) Schwefeloxiden (SOX) (Luftschadstoffe)
(4) Kohleverbrennung
100
Emissionen von Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen.
Dabei resultieren die gesundheitlichen Auswirkungen eines einzelnen Kraftwerks daraus, dass eine sehr große Anzahl von Menschen geringen zusätzlichen Mengen an Luftschadstoffen ausgesetzt ist.
...
101
Emissionen von Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen.
Folie 48 rote Kästen durchlesen!
...
102
Emissionen von Wärmekraftwerken und anderen Verbrennungsanlagen in Deutschland
Über die Hälfte aller SOx-Emissionen entstehen in der Energiewirtschaft.
Folie 49 ansehen: Zeigt, dass durch Entschwefelungsanlagen und andere Technologien über die letzten Jahrzehnte die Emissionen deutlich reduziert werden konnten.
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103
Entwicklung der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid in Deutschland
--> Folie 50
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