Vorlesung 5_1

Question 1

Welche 6 Arten von Energie gibt es?

Answer 1

Strahlungsenergie (Radiation)

Chemische Energie

Thermische Energie

Atomenergie

Elektrische / Magnetische Energie

Mechanische Energie

Question 2

Wie stellt sich das 1. Thermodynamische Gesetz für die Energieerhaltung bei Umwandlung von einer Energieart zu einer anderen dar?

Answer 2

Energieerhaltung gilt zwar, aber ein Teil der Energie wird bei der Umwandlung zu Wärme, d.h. die Energieumwandlungseffizienz ist kleiner als 1

==> Es gibt immer einen Verlust

Question 3

Anergie und Exergie???

Answer 3

Seite 10 ???

Question 4

Energieumwandlungskette

Answer 4

Seite 11

Natur ==> Primärenergie (Kohle, Wasserkraft, Rohöl, …) ==> Sekundärenergie (Elektrizität, Gas, Öl, …) ==> Endenergie (Elektrizität, Gas, Öl, …) ==> Nutzenergie

PRIMÄRENERGIEFAKTOREN???

Question 5

Primärenergie

Answer 5

… ist der Energieinhalt von natürlich vorkommenden Energieträgern, die noch keiner Umwandlung durch den Menschen unterworfen worden sind. Primäre Energieträger sind z.B. die solare Einstrahlung, Wasserkraft, Wind, fossile Energieträger, Biomasse, Kernkraft und Erdwärme

Question 6

Sekundärenergie

Answer 6

… ist der Energieinhalt jener Energieträger, die vom Menschen durch Umwandlung natürlich vorkommender Energieträger gewonnen wurden. Sekundärenergieträger sind z.B. Elektroenergie, Benzin, Heizöl, Diesel.

Question 7

Endenergie

Answer 7

… ist der Energieinhalt jener Energieträger, die dem Nutzer letztendlich zur Verfügung gestellt werden. Endenergie gleicht in ihrer Form der Sekundärenergie (z.B. Elektroenergie)

Question 8

Nutzenergie

Answer 8

… ist die Energie, die unmittelbar für die vom Nutzer gewünschte Anwendung / Leistung eingesetzt wird (z.B. Licht, Kälte, mechanische Energie)

Question 9

Was sind Bestandteile der Stromtarife?

Answer 9

Arbeitspreis (Entgelt je verbrauchter Einheit in €/kWh)

Grundpreis
(Verbrauchsunabhängiger Verrechnungspreis: Kosten für Messeinrichtung, Rechnungsstellung, etc.

Leistungspreis: Kosten für Lieferbereitschaft abhängig von Jahreshöchstleistung)

Question 10

Wie kann Abwärme im Industriebetrieb genutzt werden und was ist ihr Nutzen?

Answer 10

Seite 17

Question 11

Welche Formen der Abwärme gibt es?

Answer 11

Konzentrierte Abwärme:

• an Stoffströme gebunden
• Abgas, Abluft, Dampf, Brüden, Prozessgase, …
• Relativ leicht nutzbar

Diffuse Abwärme:

• Strahlung / Konvektion von heißen Oberflächen an Umgebung
• Erhöhung der Umgebungstemperatur
• Schwer zugänglich

Question 12

Was sind die Anforderungen an Nutzung von Abwärme?

Answer 12

Technische Machbarkeit (Wärmequelle höhere Temperatur als Wärmesenke, Nutzung und Verschmutzungsgrad nicht im Widerspruch zueinander, Platz für den Einbau von Technologie vorhanden, …)

Wirtschaftliche Aspekte (Investitionen für die Abwärmenutzungstechnologie und Infrastruktur, Kosten für Instandhaltung und Betrieb, Förderungen durch die öffentlichen Einrichtungen, …)

Organisatorische Aspekte (Infrastruktur vorhanden? Wer ist möglicher Abnehmer? Welche Abhängigkeiten entstehen? ….)

Question 13

Was ist benötigte Technik für die Nutzung von Abwärme?

Answer 13

Wärmeübertrager

Wärmespeicher

Wärmepumpe

Wärmetransformatoren

Question 14

Welche Varianten von Wärmeübertragung gibt es?

Answer 14

Übertragung von Wärme von einem Medium auf ein anderes

Direkte Wärmeübertragung (Stoffströme berühren sich im selben Raum, z.B. in Nasskühltürmen)

Halbindirekte Wärmeübertragung (Nutzt die Eigenschaften eines Wärmespeichers, beide Stoffe sind zeitversetzt mit dem Wärmespeicher in Kontakt)

Indirekte Wärmeübertragung (Wechselwirkung von Stoffströmen in benachbarten, getrennten Räumen, z.B. Heizkörper)

Question 15

Welche Arten der Stoffführung gibt es bei der Wärmeübertragung?

Answer 15

Bilder S.23

Gegenstrom: Die Austrittstemperatur des kalten Mediums ist größer als die Austrittstemperatur des warmen Mediums

Gleichstrom: Die Austrittstemperatur des warmen Mediums ist größer als die Austrittstemperatur des kalten Mediums

Kreuzstrom: Führung der Stoffströme, sodass sich ihre Richtungen kreuzen (liegt im Ergebnis zwischen Gegen- und Gleichstrom)

Question 16

Was macht eine Wärmepumpe?

Answer 16

Fördert die Energie auf ein höheres Niveau (WIESO???)

Question 17

Welche Wärmetransformation wird genannt und welches Verfahren ist wirtschaftlich?

Answer 17

Stromerzeugung aus Abwärme

Wirtschaftliches Verfahren: Organic-Rankine-Cycle mit Wirkungsgrad von 10-20%

Question 18

Speicherkenngrößen

Answer 18

Maximale Speicherleistung (kW)

Spezifische Energiedichte des Speichers (kWh/m³ oder kWh/kg)

Speicherkapazität (kWh)

C-Rate (1/h)

Selbstentladerate

Wirkungsgrad (%)

Lebensdauer

Kosten

Question 19

Welche Arten von Wärmespeicherung gibt es?

Answer 19

Sensible Speicherung: Änderung der Temperatur des Speichermediums

Latente Speicherung: Änderung des Aggregatzustandes des Speichermediums (meistens von fest zu flüssig)

Thermochemische Speicherung:

• Sorptionsspeicher: Durch Binden bzw. Lösen eines fluiden Stoffes an einem festen bzw. flüssigen Sorbens
• Chemische Speicher: Speicherung durch reversible chemische Reaktion

Question 20

Energiegehalt des latenten Speichers

Answer 20

mc_pdelta(T)

Question 21

Energiegehalt des latenten Speichers

Answer 21

m*delta(h_m)