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Umweltaspekte von Energie Anlagen > Modul 1 (Gampe) > Flashcards

Modul 1 (Gampe) Flashcards

1
Q

Definition von Primär- bzw. Rohenergie

A

natürlich vorkommende Energieform
(Fossile Brennstoffe, Nukleare Brennstoffe, Sonnenstrahlung, Biomasse, Wasserkraft, Erdwärme, Meereswellen und Meeresströme)

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2
Q

Definition von End- bzw. Sekundärenergie

A

von Nutzer eingesetzte Energieform

Elektroenergie, Koks, Briketts, Benzin, Diesel, Dampf, Heisswasser, Wasserstoff

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3
Q

Nutz- bzw. Gebrauchsenergie

A

gebrauchsgerechte Energieform

Licht, Wärme, Kälte, Mech. Energie, Elektroenergie, Elektromagnetische Wellen, Schallwellen

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4
Q

Diagramme von Einteilung von Energie nach Verarbeitungsstufen und Beispiele.

A

sehe Folie 1

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5
Q

Definition von Vermögensenergie

A

Gespeicherte Energie, die nur einmal verbraucht werden kann.

  1. Fossile Energieträger
  2. Kernbrennstoffe
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6
Q

Definition von Einkommensenergie

A

Energiequellen, die auf absehbare Zeit unerschöpflich sind.

  1. Sonne
  2. Wind
  3. Wasserkraft
  4. Biomasse
  5. Gezeitenströmung
  6. Geothermie
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7
Q

Was ist der Anteil der fossilen Energieträger bei dem Primärenergieverbrauch Deutschlands?

A

78%

Mineralöl und Erdgas die Mehrheit

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8
Q

Was ist der Anteil Deutschlands am Primärenergieverbrauch in der Welt?

A

3%

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9
Q

Anteil (%) fossiler Energieträger an Elektroenergieerzeugung?

A

rund 2/3 (66%)

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10
Q

Welcher Energieträger ist der wichtigste bei Elektroenergieerzeugung?

A

Kohle, mit 40% Anteil bei Energieerzeugung

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11
Q

Anteil von fossilen Energieträgern zwischen 2010-2035?

A

Kohle, Gas, rund 50%

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12
Q

Wie alt ist das Kraftwerkpark Europas?

A

65% sind älter als 20 Jahre (d.h. in der zweiten Hälfte ihrer Lebensdauer) und über 35% sind älter als 30 Jahre.

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13
Q

Welche Energieträger werden für Europa die wichtigsten bis 2020 sein?

A
  1. Gas
  2. Kernenergie
  3. Windkraft
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14
Q

Was sind die Ziele der Bundesregierung an der Nettoelektroenergieerzeugung bis 2050?

A

sehe Folie 16

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15
Q

Definition von Reserven

A

Sicher nachgewiesene und gegenwärtig wirtschaftlich gewinnbare und nutzbare Vorkommen

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16
Q

Definition von Ressourcen

A

Summer aller Vorkommen

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17
Q

Was ist die Definition von anthropogenem Treibhauseffekt?

A

Mensch beeinflusst das natürliche System von Strahlungsenergiebilanz durch Treinhausgase

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18
Q

Was wäre die Temperatur der Erdoberfläche ohne jegliche Treibhausgase?

A

-19 Celsius

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19
Q

Was ist die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche wegen des natürlichen Treibhauseffektes?

A

14 Celsius

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20
Q

Was ist die 2 Grad Zielstellung der EU Politik?

A

Begrenzung der durchschnittlichen Temperaturerhöhung auf 2 Celsius gegenüber vorindustrieller Zeit.

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21
Q

Was bedeutet 2C Ziel?

A
  1. Begrenzung der Treibhausgasekonzentration in der Atmosphäre auf 450 ppm CO2-Äquivalent
  2. Das CO2 dient als Vergleichsgrösse für das Treibhauspotenzial der unterschiedlichen Treibhausgase.
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22
Q

Bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Rohbraunkohle (C-Gehalt 30%) entstehen…

A

…rund 1,1 kg Kohlendioxid.

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23
Q

IEA Referenzszenario = “business as usual”

A

42 –> 23 Ml tonnen CO2 (450 ppm in Atmosphäre)

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24
Q

Diagramme eines Dampfkraftwerkes auf fossiler Brennstoffbasis (ohne Wärmeauskopplung)

A

Folie 26

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25
Q

Was sind die Prozessdaten moderner Dampfkraftwerke?

A

Frischdampfparameter
Steinkohle, Erdgas, Öl: p= 24-40 MPa, T=540-600C bei
Rohbraunkohle: p=25-27,5 MPa, T=540-580C

Blockleistungen
P <= 1000MW

Nettowirkungsgrad
η = 42-47%

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26
Q

Was sind die Probleme, die wegen eines Dampfkraftwerken verursacht werden?

A
  1. CO2 Emissionen
  2. Schadstoffemissionen (NOx, SO2, CO, etc)
  3. Verbrennungsrückstände
  4. Erwärmung von Gewässern
  5. Veränderung der Landschaft (Tagebau)
  6. ggf. Lärmeemissionen
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27
Q

Warum sind CO2 Emissionen ein wichtiger Parameter?

A

CO2 = Schwerpunkt in Bezug auf Umweltverträglichkeit

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28
Q

Welcher Energieträger produzieren mehr CO2 bei gleichem Umwandlungswirkungsgrad?

A
  1. Braunkohle
  2. Steinkohle
  3. Heizöl
  4. Erdgas
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29
Q

Wie kann man CO2 Emissionen reduzieren?

A
  1. Weg: Effizienzsteigerung, d.h. mehr Nutzenergie bei gleichem Brennstoffeinsatz.

ηnetto = Pkl / BHu * ηEig

ηnetto = Nettowirkungsgrad
PKL = abgegebene elektrische Leistung 
BHu = Brennstoffmassenstrom * Heizwert
ηeig = Wirkungsgrad zur Berücksichtigung des Eigenbedarfes

MASSNAHMEN
1. HOHE PROZESSPARAMETER (FRISCHDAMPFDRÜCKE UND TEMPERATUREN = P, T)

  1. OPTIMIERUNG ANLAGENTECHNIK
    (OPTIMIERTE PROZESSE, HOHE WIRKUNGSGRADE DER ANLAGENKOMPONENTEN)
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30
Q

Was sind die Entwicklungsziele für die Effizienzsteigerung von Dampfkraftwerken?

A
  1. Frischdampfparameter: P = 350 Bar, T = 700/720 Celsius
    ηnetto = 50-51% (für Steinkohle)
    Überwindung der Stahlschranke, d.h. Übergang zu Ni-Basis-Legierungen

BIS 2020 ηnetto = 53%
Weiteres Potenzial für Braunkohle durch Kohltrocknung (+3-5%)

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31
Q

Was ist auch wichtig für die Effizienzsteigerung fossiler Kraftwerke?

A

Wirkungsgradziele = Anlagenbetrieb im Bestpunkt
HEUTE EBENSO WICHTIG
1. Hohe Teillastwirkungsgrade und Betriebsflexibilität
2. Beherrschung einer grösseren Breiten an Brennstoffqualitäten

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32
Q

Was verursacht der Ausbau der installierten Kapazitäten im Bereich Photovoltaik und Windenergie?

A

Die Ausbau erfordert thermische Kraftwerke und Speichersysteme zur Deckung der Reisdual-Last (Spitzenlast). Das bedeutet das ein verändertes Anforderungsprofil an thermische Kraftwerke geben wird

33
Q

Was sind die möglichen Massnahmen zur Reduzierung der CO2-Emissionen?

A
  1. Wirkungsgradsteigerung durch
    a) Braunkohlevortrocknung
    b) 700C Kraftwerke
  2. Brennstoffwechsel:
    a) Mitverbrennung von Biomasse und Ersatzbrennstoffen
  3. Abtrennung des CO2 im Kraftwerksprozess und dessen Speicherung
34
Q

Was sind die Merkmale der Brenngasdekarbonisierung?

A
  1. Abtrennung des Kohlendioxids bereits vor der Verbrennung: Erzeugung des Brennstoffs Wasserstoff (H2) über mehrere Prozesstuffen aus der Kohle
  2. Gasturbine mit H2 als Brennstoff
35
Q

Was passiert bei der Rauchgasdekarbonisierung?

A
  1. Bevorzugtes Verfahren: Chemische Absorption: Bindung des CO2 des Rauchgases durch chemische Reaktion an ein Absorptions-/”Wasch”-Mittel.
  2. Regenerationsschritt: Trennung des CO2 vom Absorptionsmittel durch Energiezufuhr (ND-Dampf aus dem Kraftwerksprozess)
36
Q

Was passiert bei dem Regenerationsschritt in einem Rauchgasdekarbonierungprozess?

A

Trennung des CO2 vom Absorptionsmittel durch Energiezufuhr (ND-Dampf aus dem Kraftwerksprozess)

37
Q

Listen Sie alle CCS Technologien

A
  1. Brenngasdekarbonisierung
  2. Rauchgasdekarbonisierung
  3. Verbrennung mit Sauerstoff (Oxyfuel-Prozess)
38
Q

Wo kann man CO2 speichern?

A
  1. Tiefe Salzwasserführende Gesteine

2. Erschöpfte Erdgaslageranlage

39
Q

Was sind die Merkmale der Verbrennung mit Sauerstoff (Oxyfuel-prozess)?

A
  1. Kohleverbrennung mit Sauerstoff aus Luftzerlegungsanlage (LZA)
  2. Hohe CO2-Konzentration des Rauchgases am Dampferzeugeraustritt (bis 90%) für effiziente CO2-Abtrennung
40
Q

Wo kann man am besten CO2 speichern?

A

in porösen Speichergesteinen, zwischen den Sandkörpern zur Speicherung

41
Q

Bespiele von dichten Deckschichten

A
  1. Ton
  2. Tonstein
  3. Mergel
  4. Steinsalz
42
Q

In welcher Tiefe gibt es Sedimentegesteine?

A

> = 1000 m

43
Q

Was ist das Ziel und Weisen der EU Emissionshandelsrichtlinie?

A

Verringerung von Treibhausgasemissionen auf Kostenbasis

44
Q

Was ist der Geltungsbereich des Emissionsrechthandelsgesetzes?

A

Anlagen mit Feuerungswärmeleistung > 20 MWth

45
Q

Was hat die letzte Emissionshandelsperiode angefangen?

A

2013

46
Q

Was sind die Emissionsgrenzwerte nach Feuerukgswärmeleistung und Brennstoff?

A

Beispiel: Tagesmittelwerte für kohlgefeuerte Anlagen > 100 MW nach GFAV
mNox <= 200 mg/m^3

47
Q

Was sind 3 wichtige Gasreinigungprozesse?

A
  1. Entstaubung
  2. Entschwefelung
  3. Entstickung
48
Q

Verfahren zur Senkung SO2 Emissionen

A

Entschwefelung:

  1. durch Brennstoffentschwefelung oder Additivzugabe zum Brennstoff oder Feuerraum.
  2. durch Rauchgasnachbehandlung: (Trockenwäsche, Wirbelschicht, Aktivkoks) oder (Nasswäsche (alkalisch), Ammoniumverfahren, Sprühtrockner)
49
Q

Was ist der Entschwefelungsgrad von Nass-verfahren?

A

90-95%

50
Q

Beschreiben Sie die Nassverfahren zur Senkung SO2

A

2 Typen:
1. Ohne Regeneration des Absorptionmittels
a) Kalk-Verfahren (END PRODUKT: GIPS)
Absorption mit Branntkalk, Kalkhydrat, Kalkstein
b) Ammoniak-Verfahren (END PRODUKT: DÜNGEMITTEL)
Absorption mit Ammoniak
2. Mit Regeneration des Absorptionmittels
a) Doppelalkali-Verfahren (END PRODUKT: GIPS)
Absorption mit Natron- oder Kalilauge
Regeneration mit Kalk
b) Natriumsulfitverfahren (ZWISCHEN PRODUKT: SO2 Gas - -> Schwefel, Schwefelsäure, SO2-Flüssig)
Absorption mit Natriumsulfit, Regeneration mit Kalk

51
Q

Beschreiben Sie die verfahren zur Senkung NOx

A 
Primärmassnahmen 
(Ziel: Reduzierung der NOx Bildung)
1. NOx arme Brenner
2. Brenneranordnung
3. Luftstufung im Feuerraum
4. Rauchgasrücksaugung
Sekundärmassnahmen (Ziel: Rauchgasentstickung)
1. vorwiegend SCR-Verfahren (selektive katalytische Reinigung)
52
Q

Was ist das Ziel der Primärmassnahmen zur NOx Senkung?

A

Reduzierung der NOx Bildung

53
Q

Was ist das Ziel der Sekundärmassnahmen zur NOx Senkung?

A

Rauchgasentstickung

54
Q

Was sind die Primärmassnahmen zur NOx Senkung?

A
  1. NOx arme Brenner
  2. Brenneranordnung
  3. Luftstufung im Feuerraum
  4. Rauchgasrücksaugung
55
Q

Was sind die Sekundärmassnahmen zur NOx Senkung?

A
  1. vorwiegend SCR-Verfahren (selektive katalytische Reinigung)
56
Q

Was ist das Prinzip der offenen Gasturbineanlage?

A
  1. Ansaugung Luft aus Umgebung und Verdichtung
  2. Wärmezufuhr durch Verbrennung gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe
  3. Expansion der Verbrennungsgase in Turbine (Energieübertragung) und Austritt in Atmosphäre
57
Q

Was sind die max Prozessdaten stationären GTA in Schwerbauweise für Energieanlagen?

A

P <= 40%

58
Q

Was ist der durchschnittliche Nettoanlagewirkungsgrade moderner Gasturbineanlage?

A

40%

59
Q

Was ist die Umweltbeeinflussung moderner Gasturbine- und GuD-Anlagen?

A
  1. NOx Emissionen durch Abgase (hohe Verbrennungstemperaturen)
  2. CO und CO2 Emissionen durch Abgase der GTA
  3. Lärmeemissionen
60
Q

Woher kommen die Stickoxidemissionen? Wie werden produziert?

A

Die NOx Emissionen resultieren nicht primär aus dem Brennstoff, sondern vorrangig aus der Umsetzung eines Teils des Luftstickstoffs in NOx, der wesentlich von der Temperatur in der Brennkammer abhängt.

61
Q

Nach welchem Mechanismus passiert die thermische NO-Bildung?

A

ZELDOVICH

62
Q

Was führt zu höheren NOx-Emissionen?

A
  1. Höhere Verbrennungstemperatur
  2. Höherer Druck
  3. Längere Verweilzeit in der Brennkammer
63
Q

Was passiert bei gleicher Verbrennungstemperatur und Verweilzeit und höherer Druck in einer Gasturbineanlage bezüglich ihrer NOx Emissionen?

A

Anstieg der NOx Emissionen

64
Q

Welche Anlagetyp hat die grösste Wirkungsgrade?

A

Kombinierte Gasdampfkraftwerke mit 60.75% Wirkungsgrad

65
Q

Was sind die Grenzwerte für Gasturbine- und GuD-Anlagen bezüglich ihrer Emissionen?

A

Kohlenmonoxid 100 mg/m^3

66
Q

Was sind die Massnahmen zur Emissionsminderung in Gasturbinen- und GuD Anlagen?

A
  1. Magere Vormischverbrennung
  2. Wasser- oder Dampfinjektion in die Brennkammer
  3. Emulsionstechnik
67
Q

Was sind die Merkmale von der mageren Vormischverbrennung?

A
  1. Niedrige Schadstoffemissionen

2. Erdgas: Stand der Technik, Heizöl: Prototypen

68
Q

Was sind die Merkmale von Wasser- und Dampfinjektion in die Brennkammer?

A
  1. Erheblicher Deionatverbrauch

2. Erdgas: auch bei Altlagen verwendbar, Heizöl: auch noch bei neuen Anlagen üblich

69
Q

Was sind die Merkmale von Emulsionstechnik?

A
  1. 25% bis 30% geringerer Wasserbedarf gegenüber klassische Wasserinjektion
  2. Heizöl: Stand der Technik
70
Q

Was ist die Definition von Kraft-Wärme Kopplung?

A

Gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und Nutzwärme in einer ortsfesten Anlage.

71
Q

Gesamtwirkungsgrad, bzw. Primärenergieausnutzungsgrad

A

ηges = P +Q / m*H = ηel + ηw

72
Q

Stromkennzahl

A

σ = P/Q

73
Q

Was sind die 4 Gründe für Wachstum erneuerbarer Energien?

A
  1. Klimaveränderung (2C Zielstellung der EU KIima-politik)
  2. Erschöpfbarkeit fossiler Energieträger (Sparsamer Umgang mit den Energieträgern –> Naturressourcenschonung für nachfolgende Generationen)
  3. Steigender Energiebedarf
  4. Importabhängigkeit
74
Q

Was ist der Status des Energiemixs in der Elektroenergieerzeugung?

A

Dominanz der fossilen, d.h. C- und CH-basierten, erschöpfbaren Energieträger im Energiemix zur Elektroenergieerzeugung

75
Q

Was ist die Hauptzielstellung der EU bezüglich erneuerbarer Energien?

A

bis 2020 die Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien an der Deckung des Energiebedarfs auf 20%

76
Q

Was sind die zu berücksichtigende Aspekte beim Ausbau erneuerbarer Energien?

A
  1. Potenziale (regional, technisch, wirtschaftlich, gesellschaftliche Akzeptanz)
  2. Systemintegration, bedarfsgerechte Energiebereitstellung
77
Q

Merkmale des SHCC systems

A

SHCC - SOLAR HYBRID COMBINED CYCLE

Solarturmkraftwerk mit primärer Einspeisung von Hochtemperatursolarwärme in die Gasturbine

78
Q

Merkmale des ISCC

A

ISCC - INTEGRATED SOLAR COMBINED CYCLE
Parabolrinnenkraftwerk mit Solarwärmeeinkopplung ausschliesslich in den Dampfkreisprozess eines kombinierten Gas-Dampf-Prozesses.

79
Q

Wie wird die Wärme bei Solar-hybridem Gasturbinensysteme zugeführt?

A 
solarthermisch (RECEIVER)
oder thermochemisch (BRENNKAMMER)

Umweltaspekte von Energie Anlagen (2 decks)

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