Modul 1 (Gampe) Flashcards
(79 cards)
1
Q
Definition von Primär- bzw. Rohenergie
A
natürlich vorkommende Energieform
(Fossile Brennstoffe, Nukleare Brennstoffe, Sonnenstrahlung, Biomasse, Wasserkraft, Erdwärme, Meereswellen und Meeresströme)
2
Q
Definition von End- bzw. Sekundärenergie
A
von Nutzer eingesetzte Energieform
Elektroenergie, Koks, Briketts, Benzin, Diesel, Dampf, Heisswasser, Wasserstoff
3
Q
Nutz- bzw. Gebrauchsenergie
A
gebrauchsgerechte Energieform
Licht, Wärme, Kälte, Mech. Energie, Elektroenergie, Elektromagnetische Wellen, Schallwellen
4
Q
Diagramme von Einteilung von Energie nach Verarbeitungsstufen und Beispiele.
A
sehe Folie 1
5
Q
Definition von Vermögensenergie
A
Gespeicherte Energie, die nur einmal verbraucht werden kann.
- Fossile Energieträger
- Kernbrennstoffe
6
Q
Definition von Einkommensenergie
A
Energiequellen, die auf absehbare Zeit unerschöpflich sind.
- Sonne
- Wind
- Wasserkraft
- Biomasse
- Gezeitenströmung
- Geothermie
7
Q
Was ist der Anteil der fossilen Energieträger bei dem Primärenergieverbrauch Deutschlands?
A
78%
Mineralöl und Erdgas die Mehrheit
8
Q
Was ist der Anteil Deutschlands am Primärenergieverbrauch in der Welt?
A
3%
9
Q
Anteil (%) fossiler Energieträger an Elektroenergieerzeugung?
A
rund 2/3 (66%)
10
Q
Welcher Energieträger ist der wichtigste bei Elektroenergieerzeugung?
A
Kohle, mit 40% Anteil bei Energieerzeugung
11
Q
Anteil von fossilen Energieträgern zwischen 2010-2035?
A
Kohle, Gas, rund 50%
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.
13
Q
Welche Energieträger werden für Europa die wichtigsten bis 2020 sein?
A
- Gas
- Kernenergie
- Windkraft
14
Q
Was sind die Ziele der Bundesregierung an der Nettoelektroenergieerzeugung bis 2050?
A
sehe Folie 16
15
Q
Definition von Reserven
A
Sicher nachgewiesene und gegenwärtig wirtschaftlich gewinnbare und nutzbare Vorkommen
16
Q
Definition von Ressourcen
A
Summer aller Vorkommen
17
Q
Was ist die Definition von anthropogenem Treibhauseffekt?
A
Mensch beeinflusst das natürliche System von Strahlungsenergiebilanz durch Treinhausgase
18
Q
Was wäre die Temperatur der Erdoberfläche ohne jegliche Treibhausgase?
A
-19 Celsius
19
Q
Was ist die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche wegen des natürlichen Treibhauseffektes?
A
14 Celsius
20
Q
Was ist die 2 Grad Zielstellung der EU Politik?
A
Begrenzung der durchschnittlichen Temperaturerhöhung auf 2 Celsius gegenüber vorindustrieller Zeit.
21
Q
Was bedeutet 2C Ziel?
A
- Begrenzung der Treibhausgasekonzentration in der Atmosphäre auf 450 ppm CO2-Äquivalent
- Das CO2 dient als Vergleichsgrösse für das Treibhauspotenzial der unterschiedlichen Treibhausgase.
22
Q
Bei der vollständigen Verbrennung von 1 kg Rohbraunkohle (C-Gehalt 30%) entstehen…
A
…rund 1,1 kg Kohlendioxid.
23
Q
IEA Referenzszenario = “business as usual”
A
42 –> 23 Ml tonnen CO2 (450 ppm in Atmosphäre)
24
Q
Diagramme eines Dampfkraftwerkes auf fossiler Brennstoffbasis (ohne Wärmeauskopplung)
A
Folie 26
25
Was sind die Prozessdaten moderner Dampfkraftwerke?
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%
26
Was sind die Probleme, die wegen eines Dampfkraftwerken verursacht werden?
1. CO2 Emissionen
2. Schadstoffemissionen (NOx, SO2, CO, etc)
3. Verbrennungsrückstände
4. Erwärmung von Gewässern
5. Veränderung der Landschaft (Tagebau)
6. ggf. Lärmeemissionen
27
Warum sind CO2 Emissionen ein wichtiger Parameter?
CO2 = Schwerpunkt in Bezug auf Umweltverträglichkeit
28
Welcher Energieträger produzieren mehr CO2 bei gleichem Umwandlungswirkungsgrad?
1. Braunkohle
2. Steinkohle
3. Heizöl
4. Erdgas
29
Wie kann man CO2 Emissionen reduzieren?
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)
2. OPTIMIERUNG ANLAGENTECHNIK
(OPTIMIERTE PROZESSE, HOHE WIRKUNGSGRADE DER ANLAGENKOMPONENTEN)
30
Was sind die Entwicklungsziele für die Effizienzsteigerung von Dampfkraftwerken?
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%)
31
Was ist auch wichtig für die Effizienzsteigerung fossiler Kraftwerke?
Wirkungsgradziele = Anlagenbetrieb im Bestpunkt
HEUTE EBENSO WICHTIG
1. Hohe Teillastwirkungsgrade und Betriebsflexibilität
2. Beherrschung einer grösseren Breiten an Brennstoffqualitäten
32
Was verursacht der Ausbau der installierten Kapazitäten im Bereich Photovoltaik und Windenergie?
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
Was sind die möglichen Massnahmen zur Reduzierung der CO2-Emissionen?
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
Was sind die Merkmale der Brenngasdekarbonisierung?
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
Was passiert bei der Rauchgasdekarbonisierung?
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
Was passiert bei dem Regenerationsschritt in einem Rauchgasdekarbonierungprozess?
Trennung des CO2 vom Absorptionsmittel durch Energiezufuhr (ND-Dampf aus dem Kraftwerksprozess)
37
Listen Sie alle CCS Technologien
1. Brenngasdekarbonisierung
2. Rauchgasdekarbonisierung
3. Verbrennung mit Sauerstoff (Oxyfuel-Prozess)
38
Wo kann man CO2 speichern?
1. Tiefe Salzwasserführende Gesteine
| 2. Erschöpfte Erdgaslageranlage
39
Was sind die Merkmale der Verbrennung mit Sauerstoff (Oxyfuel-prozess)?
1. Kohleverbrennung mit Sauerstoff aus Luftzerlegungsanlage (LZA)
2. Hohe CO2-Konzentration des Rauchgases am Dampferzeugeraustritt (bis 90%) für effiziente CO2-Abtrennung
40
Wo kann man am besten CO2 speichern?
in porösen Speichergesteinen, zwischen den Sandkörpern zur Speicherung
41
Bespiele von dichten Deckschichten
1. Ton
2. Tonstein
3. Mergel
4. Steinsalz
42
In welcher Tiefe gibt es Sedimentegesteine?
>= 1000 m
43
Was ist das Ziel und Weisen der EU Emissionshandelsrichtlinie?
Verringerung von Treibhausgasemissionen auf Kostenbasis
44
Was ist der Geltungsbereich des Emissionsrechthandelsgesetzes?
Anlagen mit Feuerungswärmeleistung > 20 MWth
45
Was hat die letzte Emissionshandelsperiode angefangen?
2013
46
Was sind die Emissionsgrenzwerte nach Feuerukgswärmeleistung und Brennstoff?
Beispiel: Tagesmittelwerte für kohlgefeuerte Anlagen > 100 MW nach GFAV
mNox <= 200 mg/m^3
47
Was sind 3 wichtige Gasreinigungprozesse?
1. Entstaubung
2. Entschwefelung
3. Entstickung
48
Verfahren zur Senkung SO2 Emissionen
Entschwefelung:
1. durch Brennstoffentschwefelung oder Additivzugabe zum Brennstoff oder Feuerraum.
2. durch Rauchgasnachbehandlung: (Trockenwäsche, Wirbelschicht, Aktivkoks) oder (Nasswäsche (alkalisch), Ammoniumverfahren, Sprühtrockner)
49
Was ist der Entschwefelungsgrad von Nass-verfahren?
90-95%
50
Beschreiben Sie die Nassverfahren zur Senkung SO2
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
Beschreiben Sie die verfahren zur Senkung NOx
```
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
Was ist das Ziel der Primärmassnahmen zur NOx Senkung?
Reduzierung der NOx Bildung
53
Was ist das Ziel der Sekundärmassnahmen zur NOx Senkung?
Rauchgasentstickung
54
Was sind die Primärmassnahmen zur NOx Senkung?
1. NOx arme Brenner
2. Brenneranordnung
3. Luftstufung im Feuerraum
4. Rauchgasrücksaugung
55
Was sind die Sekundärmassnahmen zur NOx Senkung?
1. vorwiegend SCR-Verfahren (selektive katalytische Reinigung)
56
Was ist das Prinzip der offenen Gasturbineanlage?
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
Was sind die max Prozessdaten stationären GTA in Schwerbauweise für Energieanlagen?
P <= 40%
58
Was ist der durchschnittliche Nettoanlagewirkungsgrade moderner Gasturbineanlage?
40%
59
Was ist die Umweltbeeinflussung moderner Gasturbine- und GuD-Anlagen?
1. NOx Emissionen durch Abgase (hohe Verbrennungstemperaturen)
2. CO und CO2 Emissionen durch Abgase der GTA
3. Lärmeemissionen
60
Woher kommen die Stickoxidemissionen? Wie werden produziert?
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
Nach welchem Mechanismus passiert die thermische NO-Bildung?
ZELDOVICH
62
Was führt zu höheren NOx-Emissionen?
1. Höhere Verbrennungstemperatur
2. Höherer Druck
3. Längere Verweilzeit in der Brennkammer
63
Was passiert bei gleicher Verbrennungstemperatur und Verweilzeit und höherer Druck in einer Gasturbineanlage bezüglich ihrer NOx Emissionen?
Anstieg der NOx Emissionen
64
Welche Anlagetyp hat die grösste Wirkungsgrade?
Kombinierte Gasdampfkraftwerke mit 60.75% Wirkungsgrad
65
Was sind die Grenzwerte für Gasturbine- und GuD-Anlagen bezüglich ihrer Emissionen?
Kohlenmonoxid 100 mg/m^3
66
Was sind die Massnahmen zur Emissionsminderung in Gasturbinen- und GuD Anlagen?
1. Magere Vormischverbrennung
2. Wasser- oder Dampfinjektion in die Brennkammer
3. Emulsionstechnik
67
Was sind die Merkmale von der mageren Vormischverbrennung?
1. Niedrige Schadstoffemissionen
| 2. Erdgas: Stand der Technik, Heizöl: Prototypen
68
Was sind die Merkmale von Wasser- und Dampfinjektion in die Brennkammer?
1. Erheblicher Deionatverbrauch
| 2. Erdgas: auch bei Altlagen verwendbar, Heizöl: auch noch bei neuen Anlagen üblich
69
Was sind die Merkmale von Emulsionstechnik?
1. 25% bis 30% geringerer Wasserbedarf gegenüber klassische Wasserinjektion
2. Heizöl: Stand der Technik
70
Was ist die Definition von Kraft-Wärme Kopplung?
Gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter Energie in elektrische Energie und Nutzwärme in einer ortsfesten Anlage.
71
Gesamtwirkungsgrad, bzw. Primärenergieausnutzungsgrad
ηges = P +Q / m*H = ηel + ηw
72
Stromkennzahl
σ = P/Q
73
Was sind die 4 Gründe für Wachstum erneuerbarer Energien?
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
Was ist der Status des Energiemixs in der Elektroenergieerzeugung?
Dominanz der fossilen, d.h. C- und CH-basierten, erschöpfbaren Energieträger im Energiemix zur Elektroenergieerzeugung
75
Was ist die Hauptzielstellung der EU bezüglich erneuerbarer Energien?
bis 2020 die Erhöhung des Anteils der erneuerbaren Energien an der Deckung des Energiebedarfs auf 20%
76
Was sind die zu berücksichtigende Aspekte beim Ausbau erneuerbarer Energien?
1. Potenziale (regional, technisch, wirtschaftlich, gesellschaftliche Akzeptanz)
2. Systemintegration, bedarfsgerechte Energiebereitstellung
77
Merkmale des SHCC systems
SHCC - SOLAR HYBRID COMBINED CYCLE
| Solarturmkraftwerk mit primärer Einspeisung von Hochtemperatursolarwärme in die Gasturbine
78
Merkmale des ISCC
ISCC - INTEGRATED SOLAR COMBINED CYCLE
Parabolrinnenkraftwerk mit Solarwärmeeinkopplung ausschliesslich in den Dampfkreisprozess eines kombinierten Gas-Dampf-Prozesses.
79
Wie wird die Wärme bei Solar-hybridem Gasturbinensysteme zugeführt?
```
solarthermisch (RECEIVER)
oder thermochemisch (BRENNKAMMER)
```
