Regenerative Energien at Universität Bochum

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

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

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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?

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

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

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

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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 hoch ist die Solarkonstante und was beschreibt sie?

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

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

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


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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 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

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

Regenerative Energien

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

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

Regenerative Energien

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

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

Regenerative Energien

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

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

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 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

Regenerative Energien

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

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

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

Regenerative Energien

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


  • Die Tangentialkomponente

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