Ü11(12) Flashcards
Welche Aktionsfelder existieren bei der Umsetzung der Energiewende (Sektorale Transformation (Verkehrswende, Wärmewende, Industriewende)) ? (7)
Erneuerbare Energieträger
Sektorenkopplung(!)
Netze
Speicher
Effizienz
Lastflexibilisierung
Digitalisierung
(Suffizienz = Verzicht)
Ausbau der Erneuerbaren Energien ist Grundvoraussetzung der Energiewende
Erneuerbare Energien: Anteile in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr
—> FOLIE 4!!
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Ausbau der Erneuerbaren Energien ist Grundvoraussetzung der Energiewende
Ziele in den Sektoren Strom, Wärme und Verkehr: ?? (3)
Strom: 80% EE bis 2030
Wärme: 50% EE bis 2030
Verkehr: 29% EE am Verbrauch bis 2030 (EU-Vorgabe)
Die ?? ist eine Möglichkeit mittels EE-Strom weitere Sektoren zu Defossilisieren
Sektorenkopplung
Was ist Sektorenkopplung?
Einsatz von Strom aus Erneuerbaren Energien in den Sektoren Verkehr, Wärme aber auch Industrie
Die Sektorenkopplung ist eine Möglichkeit mittels EE-Strom weitere Sektoren zu Defossilisieren
Unterstützung der Energiewende durch: ?? (4)
Substitution fossiler Brennstoffe aus erneuerbaren Quellen (auch mittels synthetischer Kraftstoffe)
Speicherung von Energie in anderen Sektoren
Flexibilitätsoption
In begrenztem Maße auch Nutzen von „Überschussstrom“
Die Sektorenkopplung ist eine Möglichkeit mittels EE-Strom weitere Sektoren zu Defossilisieren
Hemmnisse dabei? (4)
Kosten für neue Technologien
deutlich höherer Preis für Strom als für fossile Brennstoffe (Börsenpreis und staatlich veranlasste Preisbestandteile)
steigender Stromverbauch (widerspricht Ziel, den Stromverbauch um -25% zu senken)
Je nach Technologie sogar steigender Primärenergiebedarf (z.B. bei Power to Gas/Liquids)
Folie 6 ansehen und beschriften!!
Wichtig für Klausur auch eventuell !!!
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Die Technologien der Sektorenkopplung bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Nenne Felder für den Einsatz! (4)
Elektrizität
Wärmepumpen
Power-to-Gas
Elektromobilität
Die Technologien der Sektorenkopplung bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Elektrizität:
- Strom als zentraler Energieträger der ?(1)?
- Nutzung von z.B. ?(2)?
(1) Sektorenkopplung
(2) Wind- und Solarenergie
Die Technologien der Sektorenkopplung bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Wärmepumpen:
- Einsatz von ?(1)?, um Wärme aus der ?(2)? als ?(3)? zu nutzen
- hoher ?(4)?
- mit ?(5)? kombinierbar
(1) Strom
(2) Umgebung (Luft und Erde)
(3) Heizenergie
(4) Wirkungsgrad (COP) —> über 1, also eigentlich kein richtiger Wirkungsgrad, mit einer Einheit Strom kann in der Wärmepumpe mehr als eine Einheit Wärme erzeugt werden
(5) Speichern
Die Technologien der Sektorenkopplung bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Power-to-Gas:
- Einsatz von Strom zur Erzeugung ?(1)?
- Möglichkeit weitere Sektoren (z.B. Industrie) zu ?(2)?
- ?(3)?speicher
(1) synthetischer Gase
(2) Defossilisieren
(3) Langzeit
Die Technologien der Sektorenkopplung bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Elektromobilität:
- Strom als direkter ?(1)?
- Autobatterien als Speicher ?(2)? einsetzen
- ?(3)? als breites elektrifiziertes Beispiel
(1) Antriebsenergieträger
(2) bidirektional
(3) Züge
Netzausbau ist notwendig, um?
die EE überall nutzen zu können
?? ist notwendig, um die EE überall nutzen zu können
Netzausbau
Netzausbau ist notwendig, um die EE überall nutzen zu können.
?(1)? Ausgleich von Angebot und Nachfrage:
- Reaktion auf ?(2)? von ?(3)? und ?(4)?
- z.B. Transport von ?(5)? aus Norddeutschland in den Süden
(1) Räumlicher
(2) räumliche Trennung
(3) Erzeugung
(4) Verbrauch
(5) Windstrom
(Abb. Folie 8 ansehen!)
Netzausbau ist notwendig, um die EE überall nutzen zu können.
Auch wird ein Netzausbau aufgrund der zukünftig hohen Anzahl dezentraler Energieerzeuger (bspw. durch PV-Anlagen auf Hausdächern) notwendig sein. Die Flussrichtung ändert sich hierbei im Verlauf (bidirektional). Stichwort “Prosumer”.
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Modellierung des notwendigen Netzausbaus
–> Folie 9
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?(1)? und ?(2)? wirken auf ähnliche Weise positiv auf die Nutzung der EE.
(1) Speicher
(2) Lastflexibilisierung
Zeitlicher Ausgleich von Angebot und Nachfrage:
- als Flexibilitätsoption eine Reaktion auf dargebotsabhängige ?(1)? der erneuerbaren Energien
- z.B. ?(2)?
- z.B. Verhinderung ?(3)? von Wind und PV-Anlagenmöglich
(1) Stromproduktion
(2) hohe PV-Produktion in den Mittagsstunden und Verbrauch in den Abendstunden
(3) Abregelung
Solarspeicher für die Photovoltaikanlage speichern selbst erzeugten Strom, wenn er gerade ?(1)? wird und geben ihn ?(2)? an die Verbraucher im eigenen Haus ab. Das senkt die ?(3)? und spart bares Geld.
(1) nicht gebraucht
(2) zeitversetzt
(3) Energiekosten
(Abb. Folie 10)
Lastflexibilisierung
–> siehe Folie 10 rechts unten
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Einfluss der Flexibilisierung auf das System
FOLIE 11!
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Einfluss der Flexibilisierung auf das System
Man wird dennoch versuchen einen relativ großen Anteil an Kraftwerken zu haben, um bei Windstille oder wenig Sonne flexibel reagieren zu können.
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Sowohl ?(1)?-, als auch ?(2)?seitig sind Flexibilitäten notwendig.
(1) Erzeugungs-
(2) Last
Regelbare Kraftwerksleistung
–> Folie 12!
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Speicher und Demand-Side-Management
–> Folie 12!
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Warum wird es schwierig sein Demand-Side-Management zu betreiben?
Weil die Bereitschaft großer Verbraucher (Industrie) nur mit finanzieller Lukrativität (Lockung) vorhanden sein wird. Denn viele Industriebetriebe laufen 24h durch, weil es finanziell am effizientesten ist.
(Man könnte mit verschiedenen Stromtarifen zu unterschiedlichen Zeiten Anreize setzen)
Effizienz
Dekarbonisierungs-Optionen am Beispiel einer 40-prozentigen Verringerung des Endenergieverbrauchs an Wärme bei Gebäuden in TWh pro Jahr
–> Folie 13
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3 grundlegende Technologien, um Wärme durch Strom bereitzustellen: ?? (3)
Wärmepumpe
direkte Umwandlung durch Widerstandsheizer oder Elektrodenkessel
indirekte Nutzung durch Power-to-Hydrogen, -Gas et al.
Wärmepumpe
Umkehrung welches Prozesses?
Wärme-Kraft-Prozesses
Wärmepumpe
Für was steht die Leistungskennzahl COP (Coefficient of performance) (Def.+Formel)?
Quotient aus abgegebener Wärme und eingesetzter Energie: COP = Qsubc / W
(W: work)
Wärmepumpe
Leistungszahl typischerweise zwischen ?(1)? und ?(2)?, je nach ?(3)?
(1) 3,0
(2) 5,0
(3) Wärmequelle
(Also bedeutet das, dass 1 Einheit Strom, 3-5 Einheiten Wärme erzeugen kann, bzw. 1kWh Strom kann 3-5kWh Wärme erzeugen (!))
Der COP (Coefficient of performance) kann oberhalb von 1 liegen
Wahr/Falsch
Wahr
Wärmepumpe: COP = 3-5
Wärmesektor: Widerstandsheizer
Erkläre kurz die Funktionsweise!
Durch den Stromfluss durch ein leitfähiges Material erhitzt sich das Material. Die Wärme wird dann an Wasser abgegeben.
(Abb. Folie 15 ansehen)
Wärmesektor: Elektrodenkessel
Erkläre kurz die Funktionsweise!
Direkte Erhitzung des Wassers ohne Widerstandselemente. Wird mit Wechselstrom betrieben (um eine elektrolytische Zerlegung des Wassers zu verhindern)
(Abb. Folie 15 ansehen)
Die Digitalisierung besitzt eine ?(1)?seite und eine ?(2)?seite
(1) Daten
(2) Technologie
Digitalisierung von Daten:
digitale Verarbeitung und Verbreitung von ?(1)? und ?(2)?:
- ?(3)? und ?(4)? zur Datenverarbeitung
- ?(5)? zur externen Kommunikation
- ?(6)? Lösungen zur Vernetzung
(1) Informationen
(2) Kommunikation
(3) Computer
(4) Software
(5) Webseite
(6) Cloudbasierte
Digitalisierung von Daten:
Nenne ein Beispiel aus der Praxis!
Erfassen und Übermitteln des Zählerstands per Webformular
Digitalisierung von Technologien:
Auch als ?(1)? bekannt:
- komplett ?(2)? Energiewelt
- Systeme, die in der Lage sind, ?(3)? auf Basis von in ?(4)? erhobenen und analysierten Daten Entscheidungen zu treffen (?(5)? Systeme)
(1) Industrie 4.0
(2) vernetze
(3) autonom
(4) Echtzeit
(5) Cyber-physische
Digitalisierung von Technologien:
Nenne ein Beispiel aus der Praxis!
Smart Meter zum Erfassen des Stromverbrauchs bei gleichzeitiger Steuerung der Verbraucher
Einsatzfelder der Digitalisierung: ?? (6)
Netzbetrieb
Erzeugung
Speicher
Verbrauch
Handel
Vertrieb
Netzbetrieb (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung im Netzbetrieb! (3)
Echtzeitdaten
automatisierte MSR (Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik)
Management von Systemdienstleistungen
Erzeugung (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung bei der Erzeugung! (3)
virtuelle Kraftwerke
Erzeugungsprognose
predictive Maintenance
Speicher (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung bei Speichern! (2)
Netzstabilisation
Lastmanagement
Verbrauch (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung beim Verbrauch! (4)
Einspeisemanagement
Lastmanagement
Bedarfsprognosen
optimierter Bedarf
Handel (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung im Handel! (2)
virtuelle Marktplätze
virtuelle Kraftwerke mit Systemdienstleistungen
Vertrieb (als Einsatzfeld der Digitalisierung)
Nenne Beispiele für den Einsatz von Digitalisierung im Vertrieb!
Virtuelle Marktplätze
Peer-to-Peer
zeitlich variable Tarife
Was ist das mit der Energiewende verknüpfte Ziel?
Antwortmöglichkeiten:
1) Reduktion der Treibhausgasemissionen
2) Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien
3) Reduktion des Energieverbrauchs
4) alle Antwortmöglichkeiten sind zutreffend
4)
Die Reduktion der THG-Emissionen ist in Deutschland realistisch politisch umsetzbar mittels:
Antwortmöglichkeiten:
1) Erneuerbaren Energien und Energieeffizienzmaßnahmen
2) Energieeffizienzmaßnahmen und Atomenergie
3) Erneuerbaren Energien und Carbon Capturing and Storage
4) Atomenergie und Erneuerbaren Energien
1)
Sektorenkopplung ist ein Begriff für den Einsatz von:
Antwortmöglichkeiten:
1) Effizienzmaßnahmen in den Sektoren Wärme, Verkehr, Industrie
2) alle genannten Optionen
3) EE-Strom in den Sektoren Verkehr, Wärme, Industrie
4) Erneuerbaren Brennstoffen im Verkehrssektor
3)
Elektromobilität als Option der Sektorenkopplung wird mit welcher Eigenschaft verbunden?
Antwortmöglichkeiten:
1) Emissionsreduktion im Verkehr
2) sinkendem Strombedarf
3) Einsatz einer effizienten Antriebstechnologie
4) Speichermöglichkeit von Strom
1) , 3) und 4)
Die Sektorenkopplung scheitert aktuell unter anderem an:
Antwortmöglichkeiten:
1) nicht ausreichenden Mengen erneuerbaren Stroms
2) fehlendem Wille der Unternehmen zu investieren
3) Akzeptanzproblemen
4) zu hohen Stromkosten
4)
Die Digitalisierung des Energiesystems bietet neben zahlreichen Vor- auch Nachteil. Welche?
Antwortmöglichkeiten:
1) Gefahr steigenden Stromverbrauchs
2) Reaktionen auf volatile EE-Einspeisung
3) keine der genannten Optionen
4) Angreifbarkeit kritischer Infrastrukturen
1)
Berechnung auf Folie 23 machen!
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