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Energie und Ressourcen - Einführun > VL 9 Strom aus erneuerbaren Energien > Flashcards

VL 9 Strom aus erneuerbaren Energien Flashcards

1
Q

Was sind „Erneuerbare Energien“?

A

Erneuerbare Energien sind Energieträger/-quellen, die sich ständig erneuern bzw. nachwachsen.

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2
Q

Nutzung regenerativer Energien

A

Quelle

  • > Natürliche Umwandlung
  • > Technische Umwandlung
  • > Sekundärenergie
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3
Q

Theoretisches Angebotspotenzial

A

Physikalisches Angebot ohne “praktische” Randbedingungen

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4
Q

Technisch nutzbares Potenzial

A

Berücksichtigung des technischen Standes (Exergieanteil, Wirkungs-, Nutzungsgrad)
Verfügbare Fläche, Einbindung

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5
Q

Wirtschaftliches Potenzial

A

Einbeziehung der Kosten Wirtschaftlichkeitsvergleich zu

Alternativen

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6
Q

Umweltverträgliches Potenzial

A

Teil des technischen Potenzials, dessen Nutzung nicht zu “unzumutbaren” Eingriffen in die Natur führt

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7
Q

Erwartungspotenzial

A

Realistische Abschätzung für einen Zeitraum, “Prognose”

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8
Q

Erneuerbare-Energien-Gesetz

A

(EEG)
-> wichtigstes Klimaschutzinstrumente

Grundprinzipien:

  • > Einspeisevergütung
  • > Anspruch auf unverzüglichen und vorrangigen Anschluss an Stromnetz
  • > EEG-Umlage
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9
Q

EEG-Umlage

A

Differenz aus Ausgaben und Einnahmen bei der Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen durch das EEG
(wird auf alle Stromverbraucher umgelegt)

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10
Q

Entstehung des Windes

A

Durch den Einfluss der Sonne kommt es zu

Temperaturunterschieden auf der Erde, wodurch der Wind entsteht.

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11
Q

Arbeitsprinzipien einer Windkraftanlage

A

-> „Auftreibsprinzip“:. Die Strömungsumlenkung
bewirkt eine Auftriebskraft A
-> „Widerstandsprinzip“: Ein breites Segel bremst den
Wind stark ab. Es entsteht eine Widerstands- bzw.
Schubkraft W

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12
Q

Aufbau einer WKA

A 
- Gondel mit:
• Rotorwelle
• Bremse
• Getriebe
• Generator
- Rotor
- (Rotor-)Nabe
- Turm
- Elektrische Komponenten
- Gründung (an Land: Fundament)
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13
Q

Wandlungskette Wind

A

100%
1) 40% Physikalisch nicht entnehmbare Leistung
60% mechanische Energie im Rotor
2) 10 % Aerodynamische Rotorverluste und
mechanische Verluste in Lager und Getriebe
50% mechanische Energie in Welle
3) 5 % Elektrische Verluste in Generator und
andere elektrische Komponenten
45% Elektrische Energie

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14
Q

Rotorleistung:

A

𝑃𝑅𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑃𝑊𝑖𝑛𝑑 * 𝑐𝑝,𝑅𝑜𝑡𝑜𝑟

𝑐𝑃: Leistungsbeiwert

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15
Q

Grenzwerte für den Betrieb einer WKA

A

Cut-in speed (𝑣 ≥ 3 𝑚/𝑠) und cut-out

speed (𝑣 ≤ 25 𝑚/𝑠)

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16
Q

Nennleistung

A

Immer vom Generator und seiner Bauart vorgegeben und entspricht seiner maximal dauerhaft abzugebenden elektrischen Leistung

17
Q

Nennwindgeschwindigkeit

A

Windgeschwindigkeit bei der die Windenergieanlage gerade ihre elektrische Nennleistung erreicht

18
Q

Teillastbereich

A

Drehzahl flexibel maximale Effizienz

19
Q

Volllastbereich

A 
Um den Generator vor Überdrehzahl zu schützen werden ab Erreichen der rated speed die Pitchwinkel der Flügel "abgeregelt". Dabei wird der 
aerodynamische Wirkungsgrad (cp) der Blätter verschlechtert.
20
Q

Der Fusionreaktor Sonne

A

-> größteregenerative Energiequelle der Erde
Bestandteile:
– Wasserstoff (H): ~ 80 %
– Helium (𝐻𝑒): ~ 20 %

21
Q

Globale Sonnenstrahlung=

A

Direktstrahlung (kommt aus der Sonnenrichtung: Schattenwurf)

+ Diffusstrahlung (besitzt keine definierte Richtung)

22
Q

Einfluss der Atmosphäre auf Sonnenstrahlung

A
  • Reflexion
    – Absorption
    – Streuung

=> Abschwächung der aus dem Weltraum kommenden Sonnenstrahlung

23
Q

Funktionsprinzip einer Solarzelle

A

Grundlage: photoelektrischer Effekt

~10-20% elektrische Energie
~80-90% nur Lichtspektrum nutzbar, Umwandlungsverluste

Die Erzeugung elektrischer Energie erfolgt durch im Halbleiter entstehenden beweglichen Elektronen mittels Lichteinwirkung.

24
Q

Solarthermie

A

thermische Nutzung der Sonnenenergie

25
Q

Solarthermie - Arten

A

– Nicht konzentrierende solarthermische Anlagen: Wärmeerzeugung
– Konzentrierende solarthermische Anlagen: Wärme- und Stromerzeugung -> Solarthermische Kraftwerke

26
Q

Solarthermische Kraftwerke

A

großtechnische Stromerzeugungssysteme, bei denen die solare Direktstrahlung durch Spiegelsysteme gebündelt wird; sie sind deswegen für einen Einsatz in Gebieten mit einem hohen Direktstrahlungsanteil geeignet : „Sonnengürtel“

27
Q

Konzentrierte Kollektoren

A

nutzen Spiegel oder Linsen, um die Sonneneinstrahlung
mehrerer Kollektoren auf einen Absorber zu konzentrieren

Bestandteile:

  • Strahlungskonzentrator (reflector)
  • Strahlungsempfänger (absorber), der Sonnenenergie absorbiert und in Wärme umwandelt
28
Q

Konzentrationsfaktor C

A

Maß für die Konzentration der solaren Strahlung

C = Aperaturfläche / Absorberfläche

29
Q

Gezeitenkraftwerke

A

(Gravitationsenergie) -> nutzen die Lageenergie und Bewegungsenergie der Wassers bei Ebbe und Flut aus, um Strom zu generieren.

30
Q

Wasserkraftwerk - physikalischer Hintergrund

A

~5% Umwandlungsverluste
~95% mechanische Energie in der Welle

~5-10% elektrische Verluste
~85-90% elektrische Energie

31
Q

Wasserkraftwerk - Leistungsberechnung

A

𝑃 = 𝜌 ⋅ 𝑔 ⋅ 𝐻 ⋅ 𝑉 ⋅ n

𝜌 Dichte des Wassers (1000kg/m^3)
H Höhenunterschied -> Epot
V Volumenstrom in m^3/s -> Ekin
n Wirkungsgrad

32
Q

Arten von Wasserkraftwerken

A

fließende Gewässer -> Laufwasserkraftwerk

gestaute Gewässer -> Speicherwasserkraftwerk
bei 2 gestauten Gewässern -> Pumpspeicherkraftwerk

33
Q

Wasserturbinen

A

Francisturbinen -> Für alle Kraftwerke
Kaplanturbinen -> Laufwasserkraftwerke
Peltonturbinen -> Speicher und Pumpspeicherkraftwerke

34
Q

Argumente für EE

A
  • Effektiver Klimaschutz
  • Erneuerbare Energien (EE) liefern zuverlässig Energie und verursachen nur minimale CO2 - Emissionen.
  • Weniger Rohstoffimporte // Heimische Ressourcen
  • Schwindende fossile Ressourcen machen die Energieversorgung immer unsicherer und teurer.
  • Öl und Gas kommen aus politisch instabilen Regionen und finanzieren autoritäre Regime und
    Menschenrechtsverletzungen.
  • Transparente Förderung, im Gegensatz zu den versteckten Kosten, die durch konventionelle Energien
    entstehen.
  • Innovative Technik und Jobmotor
  • EE bringen die entscheidenden Innovationen für nachhaltiges Wirtschaftswachstum und sichern
    deshalb zukunftsfeste Arbeitsplätze.
  • Regional und dezentral
  • Der Ausbau EE generiert lokale Wertschöpfung – davon profitieren Deutschlands Regionen

Energie und Ressourcen - Einführun (10 decks)

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