Regenerative Energien

Karteikarten und Zusammenfassungen für Regenerative Energien an der Universität Bochum

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Beispielhafte Karteikarten für Regenerative Energien an der Universität Bochum auf StudySmarter:

Berechne Übungsblatt 15 (Übung 2), Teilaufgabe b):

Gegeben ist das beigefügte Kennlinienfeld eines 1m² großen PV-Moduls. Die Nennspannung wird mit 40 V angegeben. An das Modul wird bei einer Solarleistung von 600 W/m² ein Verbraucher mit folgenden Daten direkt angeschlossen: UV = 12 V, PV = 48 W.

b.) Handelt es sich um ein Gleich- oder Wechselspannungsverbraucher?

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Welche Rauhigkeitsklassen gibt es?

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Welchen Wirkungsgrad und Kosten pro kWPeak wurden in der Vorlesung für PV-Zellen angenommen?

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Welcher Gesichtspunkt bleibt bei der vereinfachten Jahresbilanz einer PV-Anlage unberücksichtigt?

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Berechne Übungsblatt 14 (Übung 3), Teilaufgabe d):

Erläutern sie die Begriffe Peakleistung, Modulwirkungsgrad, Zellwirkungsgrad und mittlerer Systemwirkungsgrad!

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Energiekosten (allgemein alle Produktionskosten) setzen sich neben z.B. Personal-, Wartungs- und Brennstoffkosten auch aus den anteiligen Investitionen für Maschinen und Gebäude zusammen. Wie werden die getätigten Investitionskosten nun auf die Energiekosten umgelegt?

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Wie wird die Drehzahl eines Generators berechnet?

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Was muss bei der Auslegung von Windenergiekonvertern beachtet werden?

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Von welchen Einflussgrößen hängt der Leistungsbeiwert ab?

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Definieren Sie Wirk-, Schein- und Blindleistung.

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Sortieren Sie die 2017 in Deutschland installierten Energieträger nach Brutto-Leistung [GW].

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Was kann die teilweise Abschattung einer Solaranlage bewirken?

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Beispielhafte Karteikarten für Regenerative Energien an der Universität Bochum auf StudySmarter:

Regenerative Energien

Berechne Übungsblatt 15 (Übung 2), Teilaufgabe b):

Gegeben ist das beigefügte Kennlinienfeld eines 1m² großen PV-Moduls. Die Nennspannung wird mit 40 V angegeben. An das Modul wird bei einer Solarleistung von 600 W/m² ein Verbraucher mit folgenden Daten direkt angeschlossen: UV = 12 V, PV = 48 W.

b.) Handelt es sich um ein Gleich- oder Wechselspannungsverbraucher?

  • PV-Anlage erzeugt Gleichstrom
  • Gleichstromverbraucher

Regenerative Energien

Welche Rauhigkeitsklassen gibt es?

  • Rauhigkeitsklasse 0: Wasserflächen
  • Rauhigkeitsklasse 1: Offenes Gelände wenig Oberflächenerhebungen, keine Hecken, sehr wenig Häuser, nur sanfte Hügel
  • Rauhigkeitsklasse 2: Landwirtschaftlich genutztes Gelände mit Häusern und Hecken (bis 8 m Höhe) im Abstand von ca. 500 m
  • Rauhigkeitsklasse 3: Landwirtschaftlich genutztes Gelände mit vielen Bäumen, Wälder, Dörfer, kleine Städte, sehr unebenes Gelände
  • Rauhigkeitsklasse 4: Städte mit sehr hohen Gebäuden, bergiges Gelände

Regenerative Energien

Welchen Wirkungsgrad und Kosten pro kWPeak wurden in der Vorlesung für PV-Zellen angenommen?

  • WG = 0,1
  • 2015: 1700 €/kWPeak

Regenerative Energien

Welcher Gesichtspunkt bleibt bei der vereinfachten Jahresbilanz einer PV-Anlage unberücksichtigt?

  • kein Speicher, Gleichzeitigkeit
  • Austausch des Frequenzumrichters nach 10 Jahren

Regenerative Energien

Berechne Übungsblatt 14 (Übung 3), Teilaufgabe d):

Erläutern sie die Begriffe Peakleistung, Modulwirkungsgrad, Zellwirkungsgrad und mittlerer Systemwirkungsgrad!

  • Peakleistung:
    • wird bei Standardtestbedingungen ermittelt (AM 1,5 ; 25°C; 1.000 W/m²) 
    • wird nur wenige Stunden im Jahr erreicht 
    • lediglich zu Vergleichszwecken 
  • Modulwirkungsgrad: 
    • 15‐35 % niedriger als Zellwirkungsgrad 
    • Verhältnis von auf das Modul eingestrahlter Leistung zu abgegebener Leistung 
    • enthält Verluste durch Verschattung, Glasabdeckung etc. 
    • meist bei Standardtestbed. ermittelt 
  • Zellwirkungsgrad: 
    • berücksichtigt keine Verluste durch Verschattung und Modul 
    • oft unter Laborbedingungen ermittelt, nicht praxisbezogen 
  • Mittlerer Systemwirkungsgrad: 
    • berücksichtigt neben Modulverlusten auch den Wechselrichter (95% Wirkungsgrad) und Verschaltung der Module (realer Wirkungsgrad) 
  • Beispiele für Wirkungsgrade Monokristalliner Siliziumsolarzellen: 
    • ƞ-Zelle = 22% 
    • ƞ-Modul = 15‐19% 
    • ƞ-System = 13,5%

Regenerative Energien

Energiekosten (allgemein alle Produktionskosten) setzen sich neben z.B. Personal-, Wartungs- und Brennstoffkosten auch aus den anteiligen Investitionen für Maschinen und Gebäude zusammen. Wie werden die getätigten Investitionskosten nun auf die Energiekosten umgelegt?

  • Annuitätenmethode
  • Zahlungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten haben unterschiedliche Wertigkeit bedingt durch z.B. Zinsen oder Inflation
  • Um Zahlungen vergleichbar zu machen, werden sie auf einen Bezugszeitpunkt umgerechnet
  • Methode wird zum Beispiel eingesetzt, um zu entscheiden, ob eine Investition sich lohnt oder ob ein Anlegen des Geldes bei der Bank sinnvoller wäre

Regenerative Energien

Wie wird die Drehzahl eines Generators berechnet?

Frequenz / Polpaarzahl

Regenerative Energien

Was muss bei der Auslegung von Windenergiekonvertern beachtet werden?

  1. Hohe Gleitzahlen bedingen hohe Schnelllaufzahlen und damit großen Leistungsbeiwert. Moderne Konverter mit aerodynamisch guten Profilen drehen schnell.
  2. Einfache Profile mit geringer Gleitzahl haben kleine Schnelllaufzahlen. Deshalb ist für eine Steigerung des Leistungsbeiwerts eine große Völligkeit erforderlich. Langsamläufer haben „schlechte“ Profile und große Blattanzahl („Westernrad“).
  3. Gleitzahl und Schnelllaufzahl haben einen wesentlich größeren Einfluss auf den Leistungsbeiwert als die Völligkeit. Anzahl der Flügel ist bei Schnellläufern von untergeordneter Bedeutung (in der Praxis meistens 2-3).

Regenerative Energien

Von welchen Einflussgrößen hängt der Leistungsbeiwert ab?

cp hängt von 3 Einflussgrößen ab:

  1. Flügelform, d.h. Verhältnis des Auftriebwertes zum Widerstandsbeiwert = sog. Gleitzahl. Die Gleitzahl beeinflusst in erheblichem Umfang die Schnelllaufzahl.
    • Verhältnis Blattspitzengeschw. des Rotors zur Windgeschwindigkeit = Schnelllaufzahl λ (Windmühlen: λ = 2 -4, Moderne 3-blättrige Konverter: λ = 3 -12)
  2. Begrenzung der Schnelllaufzahl in der Praxis durch Schallemission (Blattspitzengeschwindigkeit trägt mit der 6-ten Potenz zur Schallemission bei)
  3. Verhältnis Summe aller Flügelflächen zur Rotorkreisfläche A = Völligkeit. Sie wird vereinfacht durch die Anzahl der Rotorblätter beschrieben.

Regenerative Energien

Definieren Sie Wirk-, Schein- und Blindleistung.

  • Wirkleistung P [W]:
    • tatsächlich in Form von Wärme oder mechanischer Energie umgesetzte elektrische Energie pro Zeit
    • wird vom Generator zum Verbraucher übertragen
    • Berechnungsformel: P = U ∙I ∙ cosφ
  • Scheinleistung S [VA]:
    • auch als Anschlusswert oder Anschlussleistung bezeichnet
    • Berechnungsformel: S = U ∙I
  • Blindleistung Q [Var]:
    • zwischen Generator und Verbraucher pendelnde, im Regelfall unerwünschte und nicht nutzbare Energie pro Zeit
    • verursacht an ohmschen Widerständen der Leitung Wärme (Wirkleistung), die der Netzbetreiber zahlen muss und die die Übertragungskapazität der Leitung begrenzen
    • Berechnungsformel: Q = U ∙I ∙ sinφ

Regenerative Energien

Sortieren Sie die 2017 in Deutschland installierten Energieträger nach Brutto-Leistung [GW].

  • Wind (55) > Photovoltaik (42) > Steinkohle (30) > Erdgas (28) > Braunkohle (23) > Kernenergie (11) > Wasserkraft (10) > Biomasse (8) > Sonstige (Müll) (8) > Öl (3)

Regenerative Energien

Was kann die teilweise Abschattung einer Solaranlage bewirken?

  • Solaranlagen sind mit Hilfe von Bypass-Dioden geschützt, anderenfalls könnte die Abdeckung eines Abschnitts des Kollektors diesen beschädigen
  • Schutzmechanismus koppelt jedoch bei Abdeckung mehrere Zellen vom Kollektor ab – Leistung sinkt deutlich
  • Abdeckung von 1 % der Fläche kann bereits einen Leistungsverlust von 20 % und mehr bewirken

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