Regenerative Energien at Universität Bochum

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

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

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

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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?

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Sortieren Sie die Energieträger nach Ausnutzungsdauer.

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

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

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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?

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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!

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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?

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

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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?

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Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

Sortieren Sie die Energieträger nach Ausnutzungsdauer.

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

Regenerative Energien

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

Leistungsbedarf:

  • Sommermaximum ~ 45 GW
  • Wintermaximum ~ 80 GW

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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

Regenerative Energien

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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