Anlagentechnik Flashcards

Question

Wärmepumpe | Betriebsweisen - Bivalent alternativ

Answer 1

-WP deckt bis zum Bivalenzpunkt allein die Heizlast des Objektes - übergibt dann die gesamte Wärmeerzeugung an den zweiten Wärmeerzeuger → WP ist ab diesem Bivalenzpunkt ausgeschaltet - zweiter Wärmeerzeuger kann die gesamte Heizlast bei dem jeweils geforderten Temperaturniveau abdecken.

Answer 2

- WP deckt bis zum Bivalenzpunkt allein die Heizlast des Objektes - Unterhalb des Bivalenzpunktes: Zuschaltung zweiter Wärmeerzeuger → Bis max. Vorlauftemperatur arbeitet WP parallel zum zweiten Wärmeerzeuger mit, sie wird dann abgeschaltet.

Answer 3

= theoretisch maximal erreichbare Leistungszahl - in Abhängigkeit von den verwendeten Temperaturen begrenzt auf den Kehrwert des Carnot-Wirkungsgrades für eine verlustfrei arbeitende Kraftwärmemaschine - ε_c = T_h / T_h-T_n = COP_max

Answer 4

= Verhältnis der tatsächlichen Leistungszahl bezogen auf die ideale Leistungszahl bei den verwendeten Temperaturniveaus - gibt den Grad der Annäherung an die Carnot-Leistungszahl ε_c an (Üblw. 45-55%). - η_WP = ε / ε_c

Answer 5

= Wirkungsgrad (Verhältnis von Nutzen zu Aufwand) - Nutzen ist die auf hohem Temperaturniveau abgegebene Wärmeleistung (Verflüssigung) - Aufwand ist die dazu erforderliche Antriebsleistung (Verdichtung) - dient zur Vergleichbarkeit von Wärmepumpen hinsichtlich Effizienz – COP gilt jedoch nur in einem bestimmten Betriebspunkt unter definierten Temperaturbedingungen - COP = abgegebene Heizleistung / aufgewendete elektrische Leistung = Q_h / P_el

Answer 6

Je geringer der Temperaturhub (Temperaturdifferenz zwischen Quellentemperatur und Vorlauftemperatur der Heizung), desto weniger Arbeit muss der Verdichter leisten und desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe ! Vorsicht: Herstellerangaben! In der Realität liegen die Leistungszahlen in der Regel niedriger

Answer 7

JAZ = abgeg. Heizenergie bzw. Wärmemenge [kWh/a] / aufgewendete elektrische Energie [kWh/a] - für Planung muss Betrieb des gesamtes Jahres betrachtet werden - abgegebene Wärmemenge über das Jahr ins Verhältnis zur aufgenommenen elektrischen Arbeit setzen ! Bilanzgrenze beachten (evtl. auch Berücksichtigung von Pumpen, Regelungen, etc.)

Answer 8

1. Buchstabe: Medium Wärmequelle → B = brine (Sole) Geothermie → W = water (Wasser) Grundwasser → A = air (Luft) Außenluft 1. Zahl: Temperatur Wärmequelle [°C] 2. Buchstabe: Medium Wärmenutzungsanlage → W = Wasser 2. Zahl: Temperatur Wärmenutzungsanlage → 35 = 35°C im Vorlauf → 50 = 50°C im Vorlauf

Answer 9

+ Emittiert lokal keine klimaschädlichen Gase + kein Brennstofflager oder Gasanschluss erforderlich + kein Schornstein, keine Abgasmessung + geeignet zur Warmwasser- und Heizwassererwärmung + Wartungsarm - Hohe Effizienz nur bei relativ geringem Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Wärmenutzung - Betriebsgeräusche des Verdichters, bei Luft-Wasser Wärmpumpen auch Geräusch des Ventilators, sind zu beachten

Answer 10

- abgehängte Deckenpaneele - Oberflächennahe Aktivierung - Fußbodentemperierung - Betonkernaktivierung → abnehmendes Temperaturniveau von oben nach unten

Answer 11

Netzentgelt: „Netznutzungsgebühr“ die jeder Netznutzer an den Netzbetreiber zahlen muss: - Mehrwertsteuer - Stromsteuer - Umlage nach KWKG - Konzessionsabgabe → Preisstabilität ist fraglich → Netzentgelte variieren je nach Region → Hohe Volatilität der Strom- und Gaspreise

Answer 12

- Finanzieller Anreiz den Verbrauch in Zeiten mit hohem EE-Ertrag zu verschieben - Reduzierung von Überkapazitäten - Erhöhung des EE-Anteils an der Gesamtenergieversorgung - Beitrag der Gebäude zur Stabilisierung des Stromnetzes → Netzdienlichkeit Ziel: Regelung der Wärmepumpe zur optimalen Anpassung an das Eingangssignal → Zielgröße kann ökonomisch und/ oder ökologisch sein

Answer 13

- Standardtarif - Time of Use Tarif (TOU) - Real Time Pricing (RTP) - Critical Peak Pricing (CPP)

Answer 14

Schaubild: y-Achse: Gutschrift > Verbrauch x-Achse: Gutschrift < Verbrauch - Linie im 45° Winkel: Nullenergiegebäude Verwendung regenerativer Energien (2 zu 3): Je größer der Abstand, desto… - schwieriger ist die Energieverteilung - mehr installierte Leistung und/oder Speicherkapazität wird benötigt

Answer 15

- Dampfkessel 19. Jh - Heizkessel 20. Jh - Nieder-Temperaturkessel 1981 - Brennwert Kessel 1982 - Gas Brennwert Wandgeräte 2024

Answer 16

Heizwert H_i (lat. „inferior“ = unterer, minderwertig); früher: H_u (unter Heizwert) Der Heizwert ist ein Kennzeichen für die Energie, die bei der Verbrennung eines Stoffes freigesetzt wird.„Heizwert“, da dieser für lange Zeit den einzig nutzbaren Energieanteil zur Raumbeheizung darstellte.

Answer 17

Brennwert H_s (lat. „superior“ = oberer, höherwertig); früher: H_o (oberer Heizwert) Wie der Heizwert ist auch der Brennwert ein Maß für die Energie eines Brennstoffs. Neben der reinen Verbrennungswärme berücksichtigt er jedoch auch die Wärmeenergie, die bei der Kondensation des Wassers im Abgas freigesetzt wird.

Answer 18

Heizwert < Brennwert ! Die Nutzung der Kondensationswärme in Verbrennungsanlagen zur Wärmeerzeugung wird als Brennwerttechnik bezeichnet.

Answer 19

- Nutzung der sensiblen Wärme bei der Verbrennung eines Energieträgers - Ermittlung des Wärmeertrags durch Abgasmessung des Schornsteinfegers Bsp.: Heizöl (leicht) | Heizwert: 8,6 kWh/kg → Wärmeertrag: 8,0 kWh → Wirkungsgrad: 90 %

Answer 20

- Zusätzliche Nutzung der latenten Energie durch Abkühlung und Kondensation des Wasserdampfanteils im Abgas Bsp.: Heizöl (leicht) | Heizwert: 8,6 kWh/kg Brennwert: 9,1 kWh/kg → Wärmeertrag: 9,03 kWh → Wirkungsgrad: 105 % Fehler: - Wirkungsgrad kann physikalisch nicht größer als 100% sein - Heizwertbezug ist jedoch in Praxis üblich→ Wirkungsgrad: 99%

Answer 21

- Momentaufnahme - gibt an, wie viel der im Brennstoff enthaltenen Energie verbrannt wird

Answer 22

- gibt an, wie viel der im Energieträger gespeicherten Energie im Verlaufe eines Jahres tatsächlich als Wärme genutzt werden kann Folgende Verluste sind maßgeblich: - Abstrahlung von Wärme am Kessel - Wärmeverluste in den Rohrleitungen - Auskühlung bei Taktbetrieb - Verluste durch unvollständige Verbrennung

Answer 23

- Geopolitische Krisen haben extremen Einfluss auf die Preisentwicklung - Heizölpreis stark abhängig vom Rohölpreis u.a. auf Grund von politischen Faktoren - Starke Fluktuation der Preise → Prognoseunsicherheit bei Lebenszykluskosten und ökologischem Impact

Answer 24

- Kombination von verschiedenen Energieträgern → Regenerative Energieträger = umweltfreundlich → Fossile Energieträger  Sicherheit + Komfort - Anforderungen: → Intelligentes Regelungskonzept (gemeinsame Steuerung) → Bivalenter oder Betrieb → Monoenergetischer Betrieb (Hybrid-Kompaktgerät → selten verwendet, wegen schlechten Wirkungsgrad von elektrischen Nachheizgerät) → (Pufferspeicher) - Beispiele: → Gasheizung mit Solarthermie für TWW → Gasheizung und wassergeführter Ofen → Wärmepumpe + Brennwerttherme

Answer 25

- erzeugt unter Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung sowohl Strom, als auch Wärme

Answer 26

Energieeffizienz: 55% | 87% Energieeinsatz: 157% | 100% Energieverlust: 70% | 13% → Einsparung Primärenergie BHKW = 36%

Answer 27

- fördert Errichtung von BHKW - reduziert Investitionskosten sowohl für BHKW-Anlagen, als auch für Wärmespeicher sowie Nah- und Fernnetze

Answer 28

EEG, GEG: - BHKW erfüllen die Anforderungen der Gesetze und Verordnung Klimaschutzziele: - KWK-Anlagen tragen zur Erfüllung der Klimaschutzziele bei Ziel: - Erhöhung des KWK-Stromanteils

Answer 29

- liefert stets sowohl Strom als auch Wärme als Koppelprodukt - wird in einem festen Verhältnis geliefert, deshalb ist entweder der Strom- oder der Wärmebedarf Führungsgröße

Answer 30

Verfahren A: Bilanzierung von Brennstoff und Strom - die KWK-Netto-Stromproduktion Q_f,prod,CHP,a zur Verrechnung als produzierte Energiemenge; - der brennwertbezogene Endenergiebedarf der KWK-Anlage Q_f,CHP,a zur Verrechnung als brennwertbezogene Endenergie; - der brennwertbezogene Endenergiebedarf des Wärmeerzeugers (Spitzenlastbrenner, -kessel), Q_f,HP,a zur Verrechnung als brennwertbezogene Endenergie Verfahren B : Bilanzierung Primärenergiefaktor der Wärme - Alternativ darf die von der KWK-Anlage gelieferte Wärme bilanziert werden, in diesem Fall wird ein zugehöriger Primärenergiefaktor ermittelt

Answer 31

Allokation von Emissionen: BHKW liefern sowohl Strom als auch Wärme. Wie können die entstehenden Emissionen einem Energiefluss zugeordnet werden? ! Es gibt keine verpflichtend zu nutzenden bzw. wissenschaftlich validierten Allokationsmethoden (VDI 4661).

Answer 32

Erneuerbare = 45,6% - Photovoltaik = 12,7% - Wind an Land = 17,0% - Wind auf See = 3,9 % - Biomasse = 8,0% - Mineralölprodukte = 3,0% Kernenergie = 6,0% Braunkohle = 20,0% Steinkohle = 11,0% Erdgas = 13,4% sonstige...

Answer 33

- α_s = Sonnenazimut (Süd - Achse Sonne/PV-Generator) - γ_s = Sonnenhöhenwinkel (Flach - Sonne) - α = Azimut des PV-Generators (Süd - Ausrichtung-PV) - β = Neigung des PV-Generators (Vertikale - PV-Generator)

Answer 34

- Freiaufstellung - Aufständerung auf Flachdach - Dachziegel - Aufdachmontage - Aufdachmontage hinterlüftet - Dachintegration

Answer 35

100% eingestrahlte Sonnenenergie - 3%: Reflexion und Abschattung durch Frontkontakte - 20%: zu geringe Photonen-Energie der langwelligen Strahlung - 30%: überschüssige Photonen-Energie der kurzwelligen Strahlung - 15%: Rekombination - 10%: Potenzialgefälle besonders in der Raumladungszone - 5,5%: Kennliniencharakteristik - 0,5%: Stromwärmeverluste + 16%: Nutzbare elektrische Energie

Answer 36

- maximale Leistung wird in kWp (Kilowatt peak) angegeben - diese Nennleistung wird unter genormten Bedingungen im Labor gemessen (IEC 60904-3 – 2016): → Sonnenstrahlung: 1.000 Watt/m² → Kollektortemperatur: 25°C → Ausrichtung: 90° - In Deutschland: 1 kWp → 800 bis 950 kWh Strom/Jahr

Answer 37

A: PV-Module zur Umwandlung von Licht in elektrischen Strom (Gleichstrom) B: Wechselrichter zur Aufbereitung des Solarstroms in Netzqualität. Gleichstrom → Wechselstrom C, D: Wechselstromzähler zur Erfassung des Stromertrags E: Öffentliches Netz

Answer 38

A. PV-Module zur Umwandlung von Licht in elektrischen Strom (Gleichstrom) B: Wechselrichter zur Aufbereitung des Solarstroms in Netzqualität Gleichstrom → Wechselstrom C: Laderegler zur Kontrolle der Lade- und Entladevorgänge in der Solarbatterie E: Solarbatterie zur Speicherung des erzeugten Gleichstroms

Answer 39

- "Mindestpreissystem": → ermöglicht Erzeugungsformen in Markt zu integrieren, die nicht alleine über ihren Marktpreis mit anderen Erzeugungsformen konkurrieren können - Planungssicherheit für Investoren - Verlauf degressiv fallend → steigender Kostendruck auf Anbieter

Answer 40

(1) Marktprämien, Einspeisevergütungen oder Mieterstromzuschläge sind jeweils für die Dauer von 20 Jahren zu zahlen. (2) Abweichend von Absatz 1 ist die Einspeisevergütung nach § 19 Absatz 1 Nr. 2 in Verbindung mit § 21 Absatz 1 Nr. 3 bei ausgeförderten Anlagen bis zum 31. Dezember 2027 zu zahlen. ! Vergütet wird dieser in Höhe des Marktwertes (= durchschnittlicher Börsenstrompreis) abzüglich einer Vergütungspauschale → erzielbare Vergütungssätze pro kWh zwischen 3 und 4 Cent. Selbst erzeugter Strom sollte weitestgehend in den Eigenverbrauch fließen.

Answer 41

EEG 2021: bis 2030 = 65% EEG 2023: bis 2030 = 80% → Absenkung der EEG-Umlage zum 1. Juli 2022 auf 0 Cent pro Kilowattstunde. → EEG-Novelle 2023: dauerhafte Abschaffung der EEG-Umlage ab 1. Januar 2023

Answer 42

Bestandsanalyse Potenzialanalyse Aufstellung Zielszenario 2045 Wärmewendungsstrategie - Strategisches Instrument für die treibhausgasneutralen Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudebestands einer Kommune - örtliche Wärmepotenziale und –senken miteinander verknüpfen → ein lokal spezifischer Transformationspfad für das gesamte Gemeindegebiet - gebietsscharfe kartografische Darstellung bietet sowohl für Bereiche mit netzgebundener als auch für Bereiche mit dezentraler Wärmeversorgung Orientierung für zukünftige Planungs- und Investitionsentscheidungen auf teilräumlicher Ebene - Kommunale Wärmeplanung ist nicht nur ein Instrument, sondern auch ein auf mehrere Jahrzehnte angelegter Multiakteurs-Prozess unter Federführung der Kommune

Answer 43

- Reduktion des Wärmebedarfs - Thermische Netze (Wärme, Kälte) - Einzelheizungen - Infrastrukturen der Energieverteilung (Wärme- und Gasnetze) → Wärmenetze konventionell → Wärmenetze Niedertemperatur → Kalte Nahwärmenetze → Gasnetze und Biogasleitungen (Transportleitungen zu BHKWs) - Speichertechnologien für die Wärmeversorgung → Pufferspeicher (Stunden-, Tagesspeicher) → Saisonalspeicher

Answer 44

- Biomasse-Heiz(kraft)werke - Groß-Wärmepumpen Umweltwärme/ Abwärme (niederkalorisch) - Geothermieanlagen - Solarthermie – Freiflächenanlagen - Direkte Abwärmenutzung (Hochtemperatur-Abwärme) - Spitzenlastabdeckung (Gas- und Ölkessel)

Answer 45

- Gas-Brennwertkessel - Heizöl-Brennwertkessel - Hausstationen für Wärmeübergabe aus Wärmenetzen - Biomassekessel – automatisch beschickt - Elektrische Wärmepumpen: - Blockheizkraftwerke (BHKW, dezentrale Anlagen) - Dach-Solarthermie-Anlagen - Stromdirektheizungen - Dach-PV-Anlagen (Stromheizung und/oder Warmwasserbereitung)

Answer 46

- in Kraft getreten am 1. Januar 2024 - Bis 2045 müssen alle Wärmenetze klimaneutral sein → Wärmepläne bis spätestens Mitte 2028 → Für Gemeindegebiete mit mehr als 100.000 Einwohner:innen müssen bis 30. Juni 2026 Wärmepläne erstellt werden. → Für alle anderen Gemeindegebiete müssen spätestens bis zum 30. Juni 2028 Wärmepläne erstellt werden. → Für die Gebiete kleiner Gemeinden bis 10.000 Einwohner:innen ist ein vereinfachtes Verfahren möglich. - Wärmeplanung auf vorhandenen Daten aufbauen - Ausbau Fernwärmenetz - Klimaneutrale Fernwärme bis 2045

Answer 47

Modul 1: Transformationspläne und Machbarkeitsstudien Modul 2: Systemische Förderung (Investitions- und Betriebskostenförderung) Modul 3: Einzelmaßnahmen ! Kommunen können Zuschüsse erhalten, wenn diese ein Nahwärmenetz mit hohen Anteilen an erneuerbaren Energien im Neubaugebiet errichten oder auch gefördert werden, wenn diese bestehende Fernwärmenetze auf erneuerbare Energien und Abwärme umrüsten.

Answer 48

- § 27 Gemeinsame Heizungsanlage für mehrere Gebäude - § 90 Geförderte Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien - § 107 Wärmeversorgung im Quartier

Answer 49

Intelligente Vernetzung von Gebäuden, Anlagen, Quartieren, Energieträgern, Informationen um die Effizienz im Verbund zu erhöhen.

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