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Innovative Energietechnologien ausgearbeitete Fragen .doc

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Technics
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Energy Management / Energy Business
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Examination questions
University, School
Karl-Franzens-Universität Graz - KFU
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2009
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Energy Management / Energy Business

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Innovative Energietechnik - Prüfungsfragen

Probleme in der Energietechnik:

- Umweltproblematik (CO2, NOx, Feinstaub, ..) => Klimawandel, ..

- Nachfragenproblematik: Nachfrage und Verschwendung steigt in Industrieländern,

Entwicklungsländer haben wenig Zugang zu Energie ->

ungleiche Verteilung

- Ressourcenproblematik: hauptsächlich nicht-erneuerbare=> Verknappung, d.h. steigende

Preise

Strategie: Verschwendung vermeiden, Energie effizient nutzten, erneuerbare Energie,

Aufklärung über Technologie und über

physikalische/wirtschaftliche/ökologische Hintergründe

  1. zukünftig hohe Energiepreise, weil:

steigende Nachfrage weil steigende Bevölkerung, Wirtschaftswachstum ..

Verknappung der Rohstoffe

  1. Deckung des aktuellen Energiebedarfs:

Öl 35%, Kohle 25%, Gas 20%, Holz 5%, Wasser 5%, Kernenergie 5%

  1. Endenergieverbrauch in Österreich:

Endenergie = Bezugsenergie, vermindert um den nicht-energetischen Verbrauch und die Umwandlungsverluste und den Eigenbedarf bei der Stromerzeugung

 

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Elektrische Energie: Standmotoren, Beleuchtung, Industrieanlagen, Heizung

Gas: hauptsächlich Heizung; Dampferzeugung, Industrieöfen

Erneuerbare Energie: hauptsächlich Heizung; Dampferzeugung

Fernwärme: Heizung

Kohle: Industrieöfen

  1. Umwandlungsverluste im Energieflussbild:

Ein wenig in der Mitte des Energieflussbildes (Energieumwandlung im Kraftwerk), aber hauptsächlich am Ende des Flussbildes (Endenergieeinsatz); der größte Teil im Bereich EDV, Beleuchtung und Mobilität

  1. Bestandsentwicklung d. Kraftwerksparks in EU: Prognosen bis 2015

Kernkraft rückläufig; Wasserkraft rückläufig (strengere Richtlinien); Kohle, Gas, Öl rückläufig;

In Österreich (Prognose bis 2015): auch wie in EU; nur fossile in etwa gleich bleibend; Ökostrom steigt;

Zukünftige: Kraftwerke veralten; + 2% mehr Kraftwerksleistung pro Jahr benötigt => viele neue Kraftwerke müssen gebaut werden

 

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a) CO2-freie/arme Kraftwerke (Wind, Wasser..)

b) Wirkungsgradsteigerung (d.h. Effizienzsteigerung der Kraftwerke):

Bsp. Kohlekraftwerk: durchschnittlicher Wirkungsgrad:

Weltweit 30%

EU 38%

Mit heutigen Technologien möglich wären 45%

Zukünftige Technologien (Dampfkraftwerk, CCS-Technologie): 50%

Das entspricht 50% weniger Brennstoff und somit 50 % weniger CO2-Emissionen

  1. Möglichkeiten zur CO2-Verringerung:

CO2-neutrale Energie: nachwachsende Rohstoffe, Wasser-, Windkraft, Solarenergie, Kernkraft (?!)

Wirkungsgradsteigerung im Kraftwerksbereich, bei Autos, bei allen Geräten.. => man braucht weniger Brennstoffe

Regenwaldabholzug stoppen; Aufforstungen

CO2-sparsamer Lebensstil: Produkte mit guter CO2-Bilanz kaufen, sparsam Autofahren, ..

  1. CO2-Vermeidungskosten:

Wie viel kostet es eine Tonne CO2 einzusparen?

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Hohe Vermeidungskosten: Abholzungen stoppen, Aufforstungen, Gas statt Kohle, Solarenergie, CO2-Abtrennung und Speicherung, .. (s. Foliensatz 1, Folie 34)

  1. Begriffe:

-           Energetische Amortisationszeit (EAZ): Wie lange muss Kraftwerk betrieben werden

um Energie zu erhalten, die der Bau gekostet hat (hat den gleichen Aussagewert wie

Energieerntefaktor)

-          Energie-Erntefaktor (E): Energieerzeugung während der Lebensdauer des Kraftwerks/ Primärenergieaufwand für Bau, Wartung, Entsorgung; z.B. Windkraftwerk E=50 d.h. bringt 50 x mehr Energie als hineingesteckt wird

-          Kumulierter nicht-regenerativer Energieaufwand (KEA): wie viel kWh Primärenergie muss man hineinstecken um 1 kWh elektrische Energie zu erhalten

è sehr weiche Größen; kommt immer darauf an wer sie veröffentlicht hat und was er damit bezwecken will; Brennstoffe werden nicht mitgerechnet

 

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Thermische Zustandsgrößen: Druck, Volumen, Temperatur, Dichte

Kalorische Zustandsgrößen: Innere Energie, Enthalpie, Entropie

  1. 1. Hauptsatz der Thermodynamik:

Energieerhaltungssatz

In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe der Energie gleich

Energie kann weder erzeugt noch zerstört werde; nur umgewandelt

Nicht erklärt werde kann damit: welche Vorgänge laufen spontan ab

  1. 2. HS der Thermodynamik:

Wärme kann nicht von selbst von einem kälteren zu einem wärmeren Körper übergehen.

Übertragung von warmen auf kalten Körper ist irreversibel.

Alle Prozesse bei denen Reibung auftritt sind irreversibel.

Wärme kann nie vollständig zu mechanischer Arbeit umgewandelt werden (wegen Reibung).

Alle Energieumwandlungen führen am Ende zu Energieform Wärme.

Die Entropie kann in einem geschlossenen System nicht abnehmen.

 


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