Regenerative Energien at Universität Bochum

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Erklären Sie die Begriffe „Ausnutzungsdauer“, „Benutzungsgrad“ und „Capacity-Factor“.

Ausnutzungsdauer (Volllaststunden): Zeit, die Kraftwerk unter Nennlast laufen müsste, um gleiche Menge Energie zu erzeugen, die es tatsächlich im betrachteten Zeitraum (meistens 1 Jahr) erzeugt hat
Benutzungsgrad & Capacity-Factor geben an, wie viel % der Nennleistung die Anlage fiktiv konstant über ein ganzes Jahr laufen müsste, um die gleiche Menge Energie zu erzeugen, die sie tatsächlich erzeugt hat; Berechnung: Quotient aus Ausnutzungsdauer und den 8760 h eines Jahres

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Was ist der Unterschied zwischen Brutto- und Nettoleistung eines Kraftwerks?

Bruttoleistung: durch Generator erzeugte Leistung
Nettoleistung: Bruttoleistung abzüglich des Eigenverbrauchs des Kraftwerks bzw. Leistung, die Kraftwerk an das Netz abgibt

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Welche geometrischen Abmessungen (Größenordnung) hat ein offener Absorber für eine Leistung von ~ 40 MW? Welche elektrische Leistung kann aus der thermischen Leistung gewonnen werden?

Höhe von ca. 14 Metern und Durchmesser von etwa 7 Metern
Wirkungsgrad 15%: 40 MW thermische Leistung - 6 MW elektrische Leistung

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Was sind die Gründe dafür, dass Absorber selektiv beschichtet werden?

möglichst viel eingestrahlte Energie im Absorber aufnehmen
möglichst wenige Abstrahlungsverluste, wenn sich Absorber erwärmt

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Welche Kühlmittel werden in Turmkraftwerken erprobt? Welche Vor- und Nachteile haben sie?

Natrium: Hohe Wärmekapazität, starke Reaktion mit Wasser, brennt an Luft, korrosiv, Schmelzpunkt über 50°C
Luft: billig, einfach, kleine Wärmekapazität, nicht speicherbar
Salzlösung: billig, mittlere Wärmekapazität, bekannte Eigenschaften, korrosiv
Wasser/Dampf: billig, gute Wärmekapazität, bekannte Eigenschaften, hohe Drücke

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Was ist der weltweite Stand der Entwicklung und Markteinführung von Solarturmkraftwerken?

Reihe von verschiedenen Solarturmkraftwerken wurden erprobt
Technik steht an Grenze der Marktreife

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An welche Spannungsebene muss beispielsweise ein kleiner Windenergiepark, im dem drei 1,5 MW Windenergiekonverter installiert sind, angeschlossen werden? Begründen sie ihre Antwort!

Mittelspannungsnetz
Je nach Gegebenheiten im Bereich von 10-30kV
Anschluss an Hochspannungsnetz (110kV) ist meistens zu teuer
Anschluss an Niederspannungsnetz (400/230V) ist nicht möglich, da dieses die eingespeiste Leistung bei üblichen Leitungsquerschnitten nicht übertragen kann
Außerdem würden zu große Spannungsschwankungen auftreten bei unterschiedlicher Einspeisung

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Wie hoch ist die Solarkonstante und was beschreibt sie?

Solarkonstante ≈ 1,36 kW/m² = Solarleistung außerhalb der Erdatmosphäre
max. Solarleistung/m² auf der Erde < 1,36 kW/m² ≈ 1,0 - 1,2 kW/m²

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Warum eignen sich der Mittelmeerraum und der Südwesten der USA besser für die Aufstellung von solarthermischen Anlagen als Mitteleuropa?

Anteil an direkter Strahlung viel höher ist und solarthermische Anlagen zur Stromerzeugung nur diese Strahlung nutzen können
2200 kWh/m²a Globalstrahlung bei 80 % Direktstrahlung in Kalifornien im Vergleich zu 1000 kWh/m²a Globalstrahlung bei 40 % Direktstrahlung in Deutschland

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Welche der im Übersichtsblatt „Erneuerbare Energien“ angeführten Techniken sind technisch erprobt und werden im energiewirtschaftlichen Maßstab angewendet? (12)

Geothermisches Kraftwerk
Geothermisches Heizwerk
Laufwasserkraftwerk
Windenergiekonverter
Wärmepumpenanlagen
Biomassekraftwerke
Biomassekonversionsanlagen
Holz-Strohöfen
Solarzelle
Thermischer Kollektor
Thermisches Kraftwerk
Gezeitenkraftwerk

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Welchen Einfluss hat eine selektive Beschichtung auf den Absorptionskoeffizienten und den Emissionskoeffizienten?

Absorptionskoeffizient steigt und Emissionskoeffizient fällt
Koeffizienten sind in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen wirksam
Abstrahlung liegt überwiegend im roten bis infraroten Bereich, Einstrahlung im sichtbaren Bereich
selektive Absorber-Beschichtung muss möglichst viel sichtbares Licht absorbieren und möglichst wenig infrarote Wärmestrahlung emittieren

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Welche der beiden Komponenten der resultierenden Kraft am Flügelprofil erzeugt das Drehmoment, die Tangential- oder die Axialkomponente?

Die Tangentialkomponente

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