Wärmetechnische Bewertung von Kraftwerkskonzeptionen auf der Basis von Brennstoffzellen:
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|---|---|
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INHALT
S
VERZEICHNIS
NOMENKLATUR
.
IV
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
ENERGIEVERBRAUCH
UND
ENERGIEBEREITSTELLUNG
.
1
1.2
OEKOLOGISCHE
ASPEKTE
DER
ENERGIEVERSORGUNG
.
2
1.3
ASPEKTE
ZUKUENFTIGER
ENERGIEVERSORGUNGSKONZEPTE
.
3
1.4
BRENNSTOFFZELLEN
-
POTENTIAL
FUER
DIE
ZUKUENFTIGE
ENERGIEVERSORGUNG
?
.
.
4
1.5
ZIEL
DER
ARBEIT
.
5
2
GRUNDLAGEN
DER
BRENNSTOFFZELLENTECHNIK
.
8
2.1
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
.
8
2.1.1
ARBEITSPRINZIP
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
8
2.1.2
DAS
THEORETISCHE
POTENTIAL
VON
BRENNSTOFFZELLENREAKTIONEN
.
9
2.1.3
WIRKUNGSGRADDEFINITIONEN
.
11
2.1.4
ALLGEMEINES
BETRIEBSVERHALTEN
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
13
2.2
BRENNSTOFFZELLEN-VARIANTEN
.
15
2.2.1
ALLGEMEINE
EINTEILUNGSKRITERIEN
.
15
2.2.2
BRENNSTOFFE
UND
OXIDATIONSMITTEL
.
16
2.2.3
GRUNDLEGENDE
ANLAGENKONZEPTIONEN
.
19
2.2.4
ZUSAMMENSETZUNG
DER
STOFFSTROEME
.
23
2.3
DIE
KUEHLUNG
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
24
2.3.1
ALLGEMEINE
EINTEILUNG
DER
KUEHLSYSTEME
.
24
2.3.2
BERECHNUNGSGRUNDLAGEN
FUER
DIE
KUEHLUNG
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
.
25
2.3.3
WAERMETECHNISCHES
VERHALTEN
DER
KUEHLUNG
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
28
2.3.4
DEFINITION
DER
BETRIEBSTEMPERATUR
.
30
2.4
WAERMETECHNISCHES
VERHALTEN
VON
BRENNSTOFFZELLENSYSTEMEN
.
32
2.4.1
GRUNDLEGENDE
SCHALTUNGEN
.
32
2.4.2
WAERMETECHNISCHE
AUSLEGUNG
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
33
2.4.2.1
HOCHTEMPERATUR-BRENNSTOFFZELLE
.
34
2.4.2.2
HOCHTEMPERATUR-BRENNSTOFFZELLEN
MIT
KUEHLSYSTEM
.
38
2.4.3
BETRIEBSVERHALTEN
.
39
2.4.3.1
ALLGEMEINE
ZUSAMMENHAENGE
.
39
2.4.3.2
LASTVERHALTEN
DER
BRENNSTOFFZELLE
.
40
2.4.3.3
KUEHLUNG
DER
BRENNSTOFFZELLE
.
41
II
INHALTSVERZEICHNIS
3
GRUNDLAGEN
ZUR
OPTIMIERUNG
VON
KOMBINIERTEN
ANLAGEN
.
43
3.1
ALLGEMEINE
BEURTEILUNGSKRITERIEN
.
43
3.2
OPTIMIERUNG
VON
KOMBINIERTEN
PROZESSEN
.
45
3.2.1
AUSLEGUNGSKRITERIUM:
MAXIMALER
WIRKUNGSGRAD
.
46
3.2.2
AUSLEGUNGSKRITERIUM:
OPTIMIERTES
LASTVERHALTEN
.
49
3.3
NACHSCHALTPROZESSE
ZUR
GEWINNUNG
ELEKTRISCHER
LEISTUNG
.
51
3.3.1
DAMPFKRAFTPROZESS
.
51
3.3.1.1
FOSSIL
BEFEUERTE
DAMPFKRAFTPROZESSE
.
52
3.3.1.2
OPTIMIERUNG
VON
ABWAERMEPROZESSEN
.
53
3.3.1.3
REGENERATIVE
SPEISEWASSERVORWAERMUNG
BEI
ABWAERME
PROZESSEN
.
56
3.3.1.4
SONDERFAELLE
DER
ABWAERMENUTZUNG
.
57
3.3.2
GASTURBINENANLAGEN
.
58
3.3.2.1
OPTIMIERUNG
VON
GASTURBINENANLAGEN
.
58
3.3.2.2
GASTURBINENANLAGEN
ZUR
NUTZUNG
VON
ABWAERME
.
59
3.3.3
KOMBINIERTE
GAS
UND
DAMPFKRAFTANLAGEN
.
60
3.3.3.1
VORBEMERKUNG
.
60
3.3.3.2
OPTIMIERUNG
VON
GUD-ANLAGEN
.
61
3.3.3.3
GUD-ANLAGEN
MIT
ZUSATZFEUERUNG
.
62
3.3.3.4
GUD-ANLAGEN
ZUR
NUTZUNG
VON
ABWAERME
.
62
3.4
POTENTIAL
VON
KOMBIANLAGEN
AUF
BRENNSTOFFZELLENBASIS
.
63
4
KOMBIANLAGEN
AUF
DER
BASIS
VON
FESTSTOFFELEKTROLYT-BRENNSTOFFZELLEN
.
65
4.1
VORBEMERKUNG
.
65
4.2
DARSTELLUNG
DES
POTENTIALS
VON
KOMBIANLAGEN
.
66
4.2.1
NUTZUNG
DER
ABWAERME
FUER
WAERMEVERBRAUCHER
.
68
4.2.2
NUTZUNG
DER
ABWAERME
FUER
KRAFTANLAGEN
.
71
4.2.3
NUTZUNG
DER
ABWAERME
FUER
KRAFTANLAGEN
UND
WAERMEVERBRAUCHER
73
4.3
BETRIEB
MIT
WASSERSTOFF
.
74
4.3.1
VORBEMERKUNG
.
74
4.3.2
SCHALTUNGSVARIANTEN
FUER
WASSERSTOFF-BETRIEB
.
75
4.3.3
BRENNSTOFFZELLE
UND
GASTURBINE
.
76
4.3.4
BRENNSTOFFZELLE
UND
DAMPFKRAFTANLAGEN
.
78
4.3.4.1
BRENNSTOFFZELLENANLAGE
OHNE
KUEHLSYSTEM
.
78
4.3.4.2
BRENNSTOFFZELLENANLAGE
MIT
KUEHLSYSTEM
.
79
4.3.5
BRENNSTOFFZELLE
UND
GUD-ANLAGEN
.
81
4.3.6
EINFLUSS
DER
BRENNSTOFFZELLE
.
82
INHALTSVERZEICHNIS
III
4.4
BETRIEB
MIT
METHAN
.
83
4.4.1
BESONDERHEITEN
DES
METHANBETRIEBES
.
84
4.4.1.1
METHANREFORMIERUNG
.
84
4.4.1.2
DER
ANLAGENWIRKUNGSGRAD
BEI
METHAN
ALS
BRENNSTOFF
.
85
4.4.1.3
BRENNSTOFFZELLENKONZEPTIONEN
MIT
METHANREFORMIERUNG
88
4.4.2
WIRKUNGSGRADPOTENTIAL
VON
KOMBIANLAGEN
IM
METHANBETRIEB
.
.
89
4.4.2.1
BRENNSTOFFZELLE
UND
DAMPFKRAFTANLAGEN
.
90
4.4.2.2
BRENNSTOFFZELLE
UND
GUD-ANLAGEN
.
90
5
AUSLEGUNGSKRITERIEN
FUER
KOMBIANLAGEN
AUF
DER
BASIS
VON
BRENNSTOFFZELLEN
.
.
92
5.1
VORBEMERKUNG
.
92
5.2
VERGLEICHENDE
BEWERTUNG
DER
KRAFTWERKSKONZEPTE
.
92
5.2.1
SYSTEMVERHALTEN
UND
OPTIMALE
KONZEPTIONEN
.
92
5.2.2
EINFLUSS
DES
KUEHLSYSTEMS
.
94
5.2.3
FOLGERUNGEN
FUER
WEITERE
ENTWICKLUNGEN
.
96
5.3
WIRTSCHAFTLICHE
ASPEKTE
.
97
5.3.1
GRUNDSAETZLICHE
UEBERLEGUNGEN
.
97
5.3.2
LEISTUNGSANTEILE
DER
EINZELSYSTEME
VON
KOMBIANLAGEN
.
98
5.3.3
BEWERTUNG
DER
KOMBIANLAGEN
UND
AUSBLICK
.
99
6
ZUSAMMENFASSUNG
.
102
7
LITERATURVERZEICHNIS
.
105
8
TABELLEN
UND
BILDER
.
111
8.1
TABELLEN
VERZEICHNIS
.
111
8.2
BILDVERZEICHNIS
.
111 |
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