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Lernmaterialien für Energietechnik an der Karlsruher Institut für Technologie

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen Energietechnik Kurs an der Karlsruher Institut für Technologie zu.

TESTE DEIN WISSEN

Biomasse

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TESTE DEIN WISSEN
  • regenerativer & speicherfähiger Energieträger
    • direkte Verbrennung der Biomasse
    • Gewinnung von Kraftstoffen aus Biomasse
  • Vorteil
    • Erneuerbarkeit
    • Verringerung der Treibhausgasemissionen
    • Versorgungssicherheit
    • regelbare Leistungsabgabe als Ergänzung
    • dezentrale Energieversorgung
  • Nachteil
    • Flächenkonkurrenz mit Nahrungs- & Futtermittelerzeugung
    • Gefährdung der Biodiversität
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TESTE DEIN WISSEN

Begriffe

  • Primärenergieträger
  • Sekundärer Energieträger
  • Endenergie
  • Nutzenergie
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Primärenergieträger

  • in Natur existierende, nicht durch Menschen veränderte Energieform
  • Bsp.: Kohle, Holz, Rohöl, Erdgas

Sekundäre Energieträger

  • alle durch Menschen veränderte Energieformen
  • Bsp.: Heizöl, Benzin, angereichertes Uran

Endenergie

  • am Ort der Nutzung beim Verbraucher vorliegend (z.B. elektr. Energie)

Nutzenergie

  • Energie, die in eigentliche Nutzung fließt & zur Verfügung steht (z.B. Licht, Wärme, mech. Energie)
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Wasser ein guter Moderator - Warum?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Wasser hat durch Wasserstoffanteil viele Protonen
  • Neutronen von Kernspaltung werden an Protonen gebremst
  • Wasser verdampft beim Siedewasserreaktor => Protonendichte nimmt ab => Wahrscheinlichkeit für Abbremsen geringer
    • Folge: Mehr Verbrauch von angereichertem Uran, damit Kettenreaktion weiterläuft
      • (variable) Kosten = Brennstoffkoste nhöher
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Grund-, Mittel- & Spitzenlast-KW

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KW-Typen abhängig von Kostenstruktur


  • Grundlastbetrieb
    • Kapitalintensiv, aber geringe Brennstoffkosten
    • Kernkraft-, Braunkohle- und Laufwasser-KW
    • Ausnutzung von > 5000 h pro Jahr
      • Grund: Kosten für Verzinsung des Anlagekapitals & Abschreibungen als Festkosten ständig anfallen
  • Mittellastbetrieb
    • Arbeitsausnutzung von 3700 bis 5000 h pro Jahr
    • Steinkohle-KW mit hohem Brennstoffkosten, aber geringen Anlagekosten
  • Spitzenlastbetrieb
    • Leistung schnell verfügbar
    • mehrmals Anfahren & schnelle Laständerungen
    • Arbeitsvermögen nur wenige Stunden
    • Pumpspeicher-KW


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Wärmetransport

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  • Unterschiedung thermischer Leistung
    • Dampf & Heißwasser
  • Druckverluste in Heißdampfleitungen


Wärmeverlustleistung

  • erdverlegte Rohrleitung
    • therm. Widerstand Wärmedämmung (Isolation)
    • therm. Widerstand Erdreich
  • freiverlegte Leitungen
    • äußerer therm. Widerstand


Wassertemperatur nach Transportentfernung

  • abhängig von Umgebungs-, Vorlautemperatur und Zeit


Wirtschaftlichkeit

  • Netzkosten = Festkosten + Betriebs- /variable Kosten
  • Festkosten => Rohrleitungen
  • Betriebskosten => Pumpen, Elektroenergie


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Rauchgasreinigiung

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  • Luftschadstoffe bei Verbrennung
    • Kohlenstoff, Wasserstoff
    • mineralische Verunreinigungen
      • Stickstoff- & Schwefelverbindungen
  • Entschwefelung
  • Entstickung
    • Entfernung von Stickoxide
  • Entstaubung
    • Entfernung der inerten Bestandteile (Asche)
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Energieformen & -Umwandlung (7x)

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1. Kinetische Energie

  • gerichtete Bewegung eines Körpers/Fluid
  • Bsp.: Wasserströmung, Wind, Schwungradspeicher

2. Potentielle Energie

  • Lage eines Körpers in Kraftfeld
  • Bsp.: Speicherseen, gespannt Feder

3. Thermische Energie

  • kin. & pot. Energie der ungerichteten Bewegung von Atomen & Molekülen im Körper
  • Bsp.: Geothermie, Wärmespeicher

4. Chemische Energie

  • Bindungsenergie von Molekülen
  • Bsp.: Biomasse, fossile Brennstoffe

5. Elektrische Energie

  • Potentielle Energie der Ladung eines Körpers im E-Feld
  • Bsp.: Batterien, Kondensatoren

6. Strahlungsenergie

  • Kinetische Energie von (Teilchen-)Strahlung / Wellen
  • Bsp.: Wärmestrahlung, Licht

7. Kernenergie

  • Bindungsenergie des Atomkerns durch Kernspaltung/-fusion
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Strömung: Druckabfall/-änderung (4 Teile)

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TESTE DEIN WISSEN
  • Druckabfall durch Gravitation => Höhenänderung
  • Beschleunigungsdruckabfall => Geschwindigkeitsänderung
  • Reibungsdruckabfall
  • Lokaler Druckabfall
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Physikalische Grundlagen - Kettenreaktion

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TESTE DEIN WISSEN
  • Ungesteuerte Kettenreaktion
    • frei werdenden Neutronen mit "richtiger" Geschwindigkeit rufen weitere Kernspaltungen hervor
    • z.B. Atombombe
  • Gesteuerte Kettenreaktion
    • Beschränken & Beeinflussen der Kettenreaktionen durch bestimmte Materialien
    • z.B. Kernreaktoren von Kern-KW
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Definition von Systemen & Prozessen

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geschlossenes System

  • keine Massenströme über Grenzen

offenes System

  • Massenströme über Grenzen

isoliertes System

  • keine Massen- & Energieströme über Grenzen

adiabatisches System

  • keine Wärmeübertragung über Grenzen


Isentrope Prozesse

  • Entropie konstant

Isotherme Prozesse

  • Temperatur konstant

Isobare Prozesse

  • Druck konstant

Isochore Prozesse

  • Volumen konstant

Irreversibel / reversible Prozesse

  • umkehrbare / unumkehrbare Prozesse
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Einteilung Kraftwerke nach Lastspielzahlen

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  • Grundlast => geringe Brennstoffkosten
    • Braunkohle-KW
    • Laufwasser-KW
    • Kernkraft-KW
    • Gas- & Dampf-KW (GuD)
  • Mittellast => höhere Brennstoffkosten, aber geringe Anlagenkosten
    • Steinkohle-KW
    • Gas- & Dampf-KW (GuD)
    • Pumpspeicher-KW
  • Spitzenlast => Leistung schnell verfügbar, mehrmals täglich Anfahren & schnelle Laständerungen
    • Gasturbinen-KW (schnelles Anfahren)
    • Druckluftspeicher-KW
    • Pumpspeicher-KW
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Konventionelle Fossile-Kraftwerke - Brennstoff & Verbrennung

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  • Fossile Brennstoffe
    • Kohle (Stein-, Braunkohle), Erdgas & Erdöl
    • Unterscheiden sich in Zündtemperatur & Wärmeabgabe bei Verbrennung
  • Verbrennung
    • Reaktion von Stoffen mit Sauerstoff unter Wämreabgabe
    • Voraussetzung
      • Brennbarer Stoff vorhanden
      • Sauerstoffzufuhr
      • Entzündungstemperatur muss erreicht werden


  • Brennwert (obere Heizwert)
    • abgegebene Reaktionsenthalpie
  • Heizwert (unterer Heizwert)
    • Reaktionsenthalpie abzüglich im Abgas verlorene Wärmemenge
    • Maß für nutzbare Wärmemenge
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  • 160886 Karteikarten
  • 2741 Studierende
  • 204 Lernmaterialien

Beispielhafte Karteikarten für deinen Energietechnik Kurs an der Karlsruher Institut für Technologie - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Biomasse

A:
  • regenerativer & speicherfähiger Energieträger
    • direkte Verbrennung der Biomasse
    • Gewinnung von Kraftstoffen aus Biomasse
  • Vorteil
    • Erneuerbarkeit
    • Verringerung der Treibhausgasemissionen
    • Versorgungssicherheit
    • regelbare Leistungsabgabe als Ergänzung
    • dezentrale Energieversorgung
  • Nachteil
    • Flächenkonkurrenz mit Nahrungs- & Futtermittelerzeugung
    • Gefährdung der Biodiversität
Q:

Begriffe

  • Primärenergieträger
  • Sekundärer Energieträger
  • Endenergie
  • Nutzenergie
A:

Primärenergieträger

  • in Natur existierende, nicht durch Menschen veränderte Energieform
  • Bsp.: Kohle, Holz, Rohöl, Erdgas

Sekundäre Energieträger

  • alle durch Menschen veränderte Energieformen
  • Bsp.: Heizöl, Benzin, angereichertes Uran

Endenergie

  • am Ort der Nutzung beim Verbraucher vorliegend (z.B. elektr. Energie)

Nutzenergie

  • Energie, die in eigentliche Nutzung fließt & zur Verfügung steht (z.B. Licht, Wärme, mech. Energie)
Q:

Wasser ein guter Moderator - Warum?

A:
  • Wasser hat durch Wasserstoffanteil viele Protonen
  • Neutronen von Kernspaltung werden an Protonen gebremst
  • Wasser verdampft beim Siedewasserreaktor => Protonendichte nimmt ab => Wahrscheinlichkeit für Abbremsen geringer
    • Folge: Mehr Verbrauch von angereichertem Uran, damit Kettenreaktion weiterläuft
      • (variable) Kosten = Brennstoffkoste nhöher
Q:

Grund-, Mittel- & Spitzenlast-KW

A:

KW-Typen abhängig von Kostenstruktur


  • Grundlastbetrieb
    • Kapitalintensiv, aber geringe Brennstoffkosten
    • Kernkraft-, Braunkohle- und Laufwasser-KW
    • Ausnutzung von > 5000 h pro Jahr
      • Grund: Kosten für Verzinsung des Anlagekapitals & Abschreibungen als Festkosten ständig anfallen
  • Mittellastbetrieb
    • Arbeitsausnutzung von 3700 bis 5000 h pro Jahr
    • Steinkohle-KW mit hohem Brennstoffkosten, aber geringen Anlagekosten
  • Spitzenlastbetrieb
    • Leistung schnell verfügbar
    • mehrmals Anfahren & schnelle Laständerungen
    • Arbeitsvermögen nur wenige Stunden
    • Pumpspeicher-KW


Q:

Wärmetransport

A:
  • Unterschiedung thermischer Leistung
    • Dampf & Heißwasser
  • Druckverluste in Heißdampfleitungen


Wärmeverlustleistung

  • erdverlegte Rohrleitung
    • therm. Widerstand Wärmedämmung (Isolation)
    • therm. Widerstand Erdreich
  • freiverlegte Leitungen
    • äußerer therm. Widerstand


Wassertemperatur nach Transportentfernung

  • abhängig von Umgebungs-, Vorlautemperatur und Zeit


Wirtschaftlichkeit

  • Netzkosten = Festkosten + Betriebs- /variable Kosten
  • Festkosten => Rohrleitungen
  • Betriebskosten => Pumpen, Elektroenergie


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Q:

Rauchgasreinigiung

A:
  • Luftschadstoffe bei Verbrennung
    • Kohlenstoff, Wasserstoff
    • mineralische Verunreinigungen
      • Stickstoff- & Schwefelverbindungen
  • Entschwefelung
  • Entstickung
    • Entfernung von Stickoxide
  • Entstaubung
    • Entfernung der inerten Bestandteile (Asche)
Q:

Energieformen & -Umwandlung (7x)

A:

1. Kinetische Energie

  • gerichtete Bewegung eines Körpers/Fluid
  • Bsp.: Wasserströmung, Wind, Schwungradspeicher

2. Potentielle Energie

  • Lage eines Körpers in Kraftfeld
  • Bsp.: Speicherseen, gespannt Feder

3. Thermische Energie

  • kin. & pot. Energie der ungerichteten Bewegung von Atomen & Molekülen im Körper
  • Bsp.: Geothermie, Wärmespeicher

4. Chemische Energie

  • Bindungsenergie von Molekülen
  • Bsp.: Biomasse, fossile Brennstoffe

5. Elektrische Energie

  • Potentielle Energie der Ladung eines Körpers im E-Feld
  • Bsp.: Batterien, Kondensatoren

6. Strahlungsenergie

  • Kinetische Energie von (Teilchen-)Strahlung / Wellen
  • Bsp.: Wärmestrahlung, Licht

7. Kernenergie

  • Bindungsenergie des Atomkerns durch Kernspaltung/-fusion
Q:

Strömung: Druckabfall/-änderung (4 Teile)

A:
  • Druckabfall durch Gravitation => Höhenänderung
  • Beschleunigungsdruckabfall => Geschwindigkeitsänderung
  • Reibungsdruckabfall
  • Lokaler Druckabfall
Q:

Physikalische Grundlagen - Kettenreaktion

A:
  • Ungesteuerte Kettenreaktion
    • frei werdenden Neutronen mit "richtiger" Geschwindigkeit rufen weitere Kernspaltungen hervor
    • z.B. Atombombe
  • Gesteuerte Kettenreaktion
    • Beschränken & Beeinflussen der Kettenreaktionen durch bestimmte Materialien
    • z.B. Kernreaktoren von Kern-KW
Q:

Definition von Systemen & Prozessen

A:

geschlossenes System

  • keine Massenströme über Grenzen

offenes System

  • Massenströme über Grenzen

isoliertes System

  • keine Massen- & Energieströme über Grenzen

adiabatisches System

  • keine Wärmeübertragung über Grenzen


Isentrope Prozesse

  • Entropie konstant

Isotherme Prozesse

  • Temperatur konstant

Isobare Prozesse

  • Druck konstant

Isochore Prozesse

  • Volumen konstant

Irreversibel / reversible Prozesse

  • umkehrbare / unumkehrbare Prozesse
Q:

Einteilung Kraftwerke nach Lastspielzahlen

A:
  • Grundlast => geringe Brennstoffkosten
    • Braunkohle-KW
    • Laufwasser-KW
    • Kernkraft-KW
    • Gas- & Dampf-KW (GuD)
  • Mittellast => höhere Brennstoffkosten, aber geringe Anlagenkosten
    • Steinkohle-KW
    • Gas- & Dampf-KW (GuD)
    • Pumpspeicher-KW
  • Spitzenlast => Leistung schnell verfügbar, mehrmals täglich Anfahren & schnelle Laständerungen
    • Gasturbinen-KW (schnelles Anfahren)
    • Druckluftspeicher-KW
    • Pumpspeicher-KW
Q:

Konventionelle Fossile-Kraftwerke - Brennstoff & Verbrennung

A:
  • Fossile Brennstoffe
    • Kohle (Stein-, Braunkohle), Erdgas & Erdöl
    • Unterscheiden sich in Zündtemperatur & Wärmeabgabe bei Verbrennung
  • Verbrennung
    • Reaktion von Stoffen mit Sauerstoff unter Wämreabgabe
    • Voraussetzung
      • Brennbarer Stoff vorhanden
      • Sauerstoffzufuhr
      • Entzündungstemperatur muss erreicht werden


  • Brennwert (obere Heizwert)
    • abgegebene Reaktionsenthalpie
  • Heizwert (unterer Heizwert)
    • Reaktionsenthalpie abzüglich im Abgas verlorene Wärmemenge
    • Maß für nutzbare Wärmemenge
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