VL01: Einführung Flashcards
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von EE-Strom.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
EE-Strom
Standorterschließung –> Erzeugung –> Handel –> Transport (NM) –> Verteilung (NM) –> Vertrieb/Verbrauch
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Konventionelle Stromerzeugung.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Konventionelle Stromerzeugung
Exploration (Primärenergieträger) –> Erzeugung –> Handel –> Transport (NM) –> Verteilung (NM) –> Vertrieb/Verbrauch
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Gas.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Gas
Förderung –> Handel –> Transport (NM) –> Speicherung –> Verteilung (NM) –> Vertieb/Verbrauch
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Fernwärme.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Fernwärme (M)
Erzeugung (M) –> Verteilung (M) –> ggf. Speicherung (M) –> Vertrieb/Verbrauch (M)
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Mineralischen Rohstoffen.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Mineralische Rohstoffe
Förderung –> Aufbereitung –> Handel –> Transport –> Vertrieb/Verbrauch –> Recycling (teilweise)
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Wasser.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Wasser (M)
Förderung (M) –> Aufbereitung (M) –> Transport (M) –> Verteilung (M) –> Vertrieb/Verbrauch (M) –> Sammlung (M) –> Reinigung (M) –> Ableitung (M)
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Erdöl.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Erdöl
Förderung –> Aufbereitung –> Handel –> Transport –> Vertrieb/Verbrauch
vgl. Folie 7
Beschreiben Sie die Wertschöpfungskette von Kohle.
Gehen Sie dabei auf Monopole (M) und natürliche Monopole (NM) ein.
Kohle
Förderung –> Handel –> Transport –> Vertrieb/Verbrauch
vgl. Folie 7
Welche grundlegenden Energieformen gibt es?
Nennen Sie Beispiele zu jeder Energieform.
Mechanische Energie
- Kinetische Energie
- Potentielle Energie
(- Schwingung)
(- Elastische Energie)
- Schall
- Wellen
Thermische (und innere) Energie
- Thermische Energie/Wärmeenergie
Elektrische und magnetische Energie
- Elektrische Energie
- Magnetismus
- Elektromagnetische Schwingungen (Bsp. Strahlunsenergie)
Bindungsenergie
- Chemische Energie
- Kernenergie
Energieumwandlung
Erkläre den Energieerhaltungssatz.
Was ist in der Realität zu beachten?
Nenne Bsp. für Energieumwandlung
Energieerhaltungssatz:
Die einzelnen Energieformen können ineinander umgewandelt werden, ohne dass sich die Energiemenge ändert
Was ist in der Realität zu beachten?
Umwandlungsverluste
Bsp.
Batterie: Chemische Energie –> elektrischer Energie
Bremse: Mechanische Energie –> thermische Energie
Tauchsieder: Elektrische Energie –> thermische Energie
Nenne und beschreibe den Begriff Primärenergieträger sowie die Umwandlungsstufen von Energie.
Primärenergieträger
- Physikalische Erscheinungsformen und Stoffe, die keiner Umwandlung durch den Menschen unterworfen wurden
1) Primärenergie
- Die in noch nicht weiterbearbeiteten Primärenergieträgern rechnerisch enthaltene Energie
- Energie in fossilen Brennstoffen (Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Kernbrennstoffen (Bsp. Uran) bzw. erneuerbare Energie in: Sonneneinstrahlung, Wind, Wasser, Biomasse, Erdwärme
2) Sekundärenergie
- Energie, die durch einen Umwandlungsprozesse und mit Energieverlusten aus Primärenergie gewonnen werden kann
- Sekundärenergie = Primärenergie - Umwandlungsverluste
- Ergebnis:
- Leitungsgebundene Energie : Strom, Fernwärme, Erdgas
- Veredelungsprodukte: Kraftstoffe, Heizöl, Steinkohle
3) Endenergie
(Energie, die an den Endnutzer geliefert wird)
- Endenergie = Sekundärenergie - Transportverluste
- Bsp. Strom aus Steckdose = Produzierter Strom - Transportverluste (elektrischer Widerstand)
4) Nutzenergie
(Energie, die zur Bedürfnisbefriedigung des Verbrauchers bzw. zur Erzeugung von Gütern dienende Energie)
- Nutzenergie = Endenergie - Verluste beim Verbraucher
- Bsp.: Wärme aus Heizung, Licht in einem Raum, Schall aus einer Musikbox, Mechanische Energie, die ein E-Auto bewegt
5) Energiedienstleistung
(Die durch den Einsatz der Nutzenergie und anderer Produktionsfaktoren befriedigten Bedürfnisse bzw. erzeugten Güter)
- Bsp. Warmer Raum, Warmes Wasser, Fortbewegung, Beleuchtete Räume, erzeugter Stahl etc.
vgl. Folie 10 + Folie 23 (Nicht Wrap-Up)
(In Erzeugungsanlagen erzeugter) Strom ist eine Form von Sekundärenergie.
Sektorenkopplung:
1) Wie ist Strom einzustufen, der im Wärmesektor eingesetzt wird?
2) Was ist in diesem Fall die Primärenergie?
3) Warum ist manchmal die Rede von Strom “als Primärenergieträger”?
1) Wie ist Strom einzustufen, der im Wärmesektor eingesetzt wird?
- Generell Auslegungssache
a) Strom als Primärenergie
b) Strom als Sekundärenergie
2) Was ist in diesem Fall die Primärenergie?
a) Kommt drauf an wie der Strom produziert wurde:
Primärenergie
(Die von noch nicht weiterbearbeiteten Energieträgern stammende Energie)
- Fossile Brennstoffe: Steinkohle, Braunkohle, Erdöl, Erdgas;
- Kernbrennstoffe: Uran
- EE: Sonne, Wind, Wasser, Biomasse, Erdwärme
3) Warum ist manchmal die Rede von Strom “als Primärenergieträger”?
- Sektorenkopplung umfasst Defossilisierung durch Elektrizierung (Bsp. PtX-Technologien, Bsp. H2-Elektrolyse)
- Innerhalb der Sektorenkopplung muss Strom häufig erneut umgewandelt werden bevor die notwendige Energie beim Endkunden ankommt (Power-to-X).
- Um diese Umwandlung inkl. Verluste abbilden zu können, kann Strom als Primärenergie angesehen werden
- Bsp. Power-to-Heat: Dabei kann Strom als Primärenergie und z. B. die entstehende Fernwärme als Sekundärenergie angesehen werden
- Bsp. Power-to-Gas: Dabei kann Strom als Primärenergie und die entstehenden Kraftstoffe als Sekundärenergie verstanden werden
Worum geht es?
A) Eine “…” stellt für ein System die eintretenden und austretenden Energieströme für einen bestimmten Zeitraum einander gegenüber. Gemäß dem Energie-Erhaltungssatz ist die Summe der zugeführten Energien eines Systems gleich der Summe der abgeführten Energien zuzüglich der Änderung der im System gespeicherten Energie (1. Hauptsatz der Thermodynamik)
B) Der statistische Nachweis von Aufkommen und Verwendung von Energieträgern innerhalb eines bestimmten Wirtschaftsraumes für eine bestimmte Zeitspanne unter Berücksichtigung der beim Umwandeln, Umformen und Fortleiten auftretenden Verluste sowie des Aufkommens von Energieträgern, die nicht energie-wirtschaftlichen Zwecken dienen
Energiebilanz
Energiebilanz: Energiefluss in Deutschland
1) Primärenergieaufkommen (~ 15.500 PJ) = Energieimporte (Primär- und Sekundärenergie ~12.000 PJ) + Bestandsentnahmen + inländische Gewinnung
2) Primärenergieverbrauch (~ 12.000 PJ) = Primärenergieaufkommen abzügl. Exporte und Speicherung (~ 3.500 PJ)
3) Sekundärenergieverbrauch = Primärenergieverbrauch abzügl. Umwandlungsverluste, nicht
energetischer Verbrauch und (Kraftwerks-) Eigenverbrauch
3) Endenergieverbrauch (~ 8.500 PJ) = Sekundärenergieverbrauch abzügl. Transportverluste bis zum Endverbraucher
(Endenergieverbrauch = Industrie + Verkehr + Haushalte (jeweils ca. 25-30 %) + Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (ca. 15 %))
4) Nutzenergieverbrauch (statistisch nicht erfasst): Endenergieverbrauch abzügl. Umwandlungsverluste beim Endverbraucher
Primärenergetische Bewertung der erneuerbaren Energiequellen
1) Wie werden Primärenergieträger generell bewertet?
2) Welche zwei Methoden zur primärenergetischen Bewertung der erneuerbaren Energiequellen kennst du?
3) Was ist zu beachten?
1) Generell
- Primärenergieträger werden durch ihre Masse und ihren tatsächlichen oder typischen Energiegehalt (Brennwert/Heizwert) quantifiziert.
- Bei vielen erneuerbaren Energien, insbesondere zur Stromerzeugung, ist dies nicht möglich.
2) Wirkungsgrad- und Substitutionsmethode
Wirkungsgradmethode
- EE wird ein physikalischer, repräsentativer Wirkungsgrad (Wirkungsgrad = PEF = Sekundärenergie/Primärenergie) zugeordnet
- Wasser-, Windkraft, Sonnenenergie in der Stromerzeugung: η = 100 %
- Kernenergie in der Stromerzeugung: η = 33 %
Substitutionsmethode
- PEV der EE wird gleich dem durchschnittl. PEV der konventionellen Energieerzeugung gesetzt, welche die gleiche Menge an Sekundärenergie (Bsp. Strom η = 38 %) erzeugen würde
- Wurde bis 1995 in Deutschland verwendet
- Wegen der hohen Umwandlungsverluste von fossilen Energieträgern wird hier also deutlich mehr Primärenergie benötigt
3) Beachte:
- Bei der Subsitutionsmethode muss bei EE deutlich mehr Primärenergie als bei der Wirkungsgradmethode aufgewendet werden (Faktor 2,6 mehr)
- Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch in Deutschland nach Wirkungsgradmethode im Jahr 2007: 6,7 %; nach Substitutionsmethode: 9,2 %
