Regenerative Energien at Universität Bochum

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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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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 bezeichnet man in der Elektrizitätswirtschaft als gesicherte Leistung, was als ungesicherte Leistung? Nennen Sie jeweils zwei Beispiele!

Gesichert: Es ist weit im Voraus planbar, wann und wie viel Leistung zur Verfügung steht, z. B. Kohlekraftwerke, Kernkraftwerke, usw.
Ungesichert: Nur bedingt oder gar nicht planbar, z. B. Wind- und Sonnenanlagen

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Welche Energieträger werden vorwiegend in der Grundlaststromerzeugung eingesetzt, welche in der Spitzenstromerzeugung? Wie groß ist die Ausnutzungsdauer in diesen beiden Bereich in etwa?

Grundlast: Kern-, Braunkohle- und Laufwasserkraftwerke, AD 6000-8000 h/a

Mittelllast: Kohle-, Erdgaskraftwerke

Spitzenstromlast: Gasturbinen- und Pumpspeicherkraftwerke, AD <1000 h/a

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Sortieren Sie die Energieträger nach Ausnutzungsdauer.

Ausnutzungsdauer (AD) [h/a]: Kern (6900) > Braunkohle (6400) > Erdgas (3000) > Steinkohle (2800) > Wind (2000) > Photovoltaik (1000)

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Wie hoch sind die Maxima des Leistungsbedarfs Deutschlands im Sommer & Winter in GW?

Leistungsbedarf:

Sommermaximum ~ 45 GW
Wintermaximum ~ 80 GW

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Warum wird die elektrische Energie auf möglichst hohem Spannungsniveau so nah an den Verbraucher herangeführt wie möglich?

Verluste durch Widerstände der Leitungen zu verringern
für Leistungsverluste gilt: Pl ~ 1/U² mit U: Spannungsniveau der Leitung

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Was ist die Ursache dafür, dass in einem elektrischen Netz zu jeder Zeit die eingespeisten und verbrauchten Wirk- und Blindleistungen ausgeglichen sein müssen? Welche Größen werden hierzu als Regelgrößen verwendet?

Wird mehr Wirkleistung verbraucht als eingespeist, fällt die Netzfrequenz und umgekehrt
Netzfrequenz ist hier die Regelgröße
Durch Blindleistung entstehen Ströme im Netz, die zu Verlusten auf den Leitungen führen und Netz unnötig belasten
Regelgröße ist hier der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung, der mit cos(phi) bezeichnet wird
Winkel sollte im Idealfall bei Null liegen, damit der cos(φ) bei eins liegt

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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 wird die Differenz zwischen schwankendem Angebot von Strom aus erneuerbaren Energien und der Nachfrage nach Elektrizität durch den Verbraucher ausgeglichen? Was bezeichnet man in diesem Zusammenhang als Regelleistung?

Durch Kraftwerke, die schnell ihre Leistung variieren können, also regelbar sind (Regelleistung)
z. B. Pumpspeicheranlagen, Gasturbinenanlagen und „angedrosselte“ Dampfkraftwerke
Letztere fahren dann z. B. nur mit 95% ihrer Nennleistung und können relativ schnell um 5% nach oben oder unten ihre Leistung verändern

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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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Welche der im Übersichtsblatt „Erneuerbare Energien“ genannten technischen Optionen existieren bisher nur auf dem Papier bzw. in der Grundlagenforschung im Labor?

Gletschereiskraftwerke
Fotolyseeinrichtungen

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