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Energietechnik: Systeme zur Energieumwandlung ; Kompaktwissen für Studium und Beruf

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Bibliographic Details
Main Author:	Zahoransky, Richard 1952- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Vieweg 2007
Edition:	3., überarb. und aktualisierte Aufl.
Series:	Studium Technik
Subjects:	Energietechnik Lehrbuch
Online Access:	Beschreibung für Leser Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Auch als Internetausgabe
Physical Description:	XXVII, 360 S. Ill., zahlr. graph. Darst., Kt. Mollier-h,s-Diagramm für Dampfturbinen
ISBN:	3834802158 9783834802156

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adam_text	RICHARD A. ZAHORANSKY ENERGIETECHNIK SYSTEME ZUR ENERGIEUMWANDLUNG. KOMPAKTWISSEN FUER STUDIUM UND BERUF 3., UEBERARBEITETE UND AKTUALISIERTE AUFLAGE MIT 295 ABBILDUNGEN UNTER MITARBEIT VON ELMAR BOLLIN, HELMUT OEHLER UND UDO SCHELLING STUDIUM TECHNIK VIEWEG VII INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER VERWENDETEN FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN XV 1 EINLEITUNG 1 LITERATUR 3 2 ENERGIETECHNISCHE GRUNDLAGEN 5 2.1 ENERGIEFORMEN 5 2.2 ENERGIEERHALTUNG 6 2.3 THERMODYNAMISCHE KREISPROZESSE 6 2.3.1 CARNOT-PROZESS 7 2.3.2 TECHNISCH REALISIERBARE KREISPROZESSE 8 2.3.3 IRREVERSIBILITAETEN 9 2.4 ERSCHOEPFBARES UND NICHT ERSCHOEPFBARES (REGENERATIVES) ENERGIEANGEBOT 9 2.5 PRIMAER- UND SEKUNDAERENERGIEN 10 2.6 WELTENERGIEBEDARF 10 LITERATUR 11 ANHANG 11 3 UEBERBLICK 15 3.1 NUTZ- UND PROZESSWAERME 16 3.2 ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE 17 3.3 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG 19 3.4 KOMBINATIONS-KRAFTWERKE 19 3.5 ERNEUERBARE (REGENERATIVE) UND UNERSCHOEPFBARE ENERGIEQUELLEN 20 LITERATUR 22 4 KONVENTIONELLE DAMPFKRAFTWERKE 23 4.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 24 4.1.1 CLAUSIUS-RANKINE- VERGLEICHSPROZESS 24 4.1.2 UEBERHITZUNG DES FRISCHDAMPFES 25 4.1.3 ZWISCHENUEBERHITZUNG 26 4.1.4 REGENERATIVE SPEISEWASSER-VORWAERMUNG 26 4.1.5 WAERMEAUSKOPPLUNG 28 4.1.6 REGELUNG VON DAMPFKRAFTWERKEN .. 28 4.2 AUFBAU VON DAMPFKRAFTWERKEN DKW 29 4.3 WASSERQUALITAETEN IN DAMPFKRAFTWERKEN 31 4.3.1 ARBEITSFLUID (SPEISEWASSER) 33 4.3.2 RUECKKUEHLWASSER 33 4.3.3 KUEHLWASSER 34 4.3.4 HEIZWASSER 34 4.3.5 WASSERAUFBEREITUNG ? 34 4.4 DAMPFERZEUGER 36 4.4.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 37 4.4.2 FEUERUNG 39 4.4.3 STROEMUNGSFORMEN 39 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4.4.4 SIEDEKRISE 1. ART 41 4.4.5 GROSSWASSERRAUMKESSEL GWRK 42 4.4.6 NATURUMLAUF-DAMPFERZEUGER 42 4.4.7 ZWANGUMLAUF-DAMPFERZEUGER 44 4.4.8 ZWANGDURCHLAUF-DAMPFERZEUGER 45 4.4.9 ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI DAMPFERZEUGERN 47 4.5 REGENERATIVE SPEISEWASSERVORWAERMUNGA^ORWAERMSTRECKE 47 4.5.1 NIEDERDRUCKVORWAERMER 48 4.5.2 MISCHVORWAERMER (SPEISEWASSERBEHAELTER) 48 4.5.3 HOCHDRUCKVORWAERMER 49 4.6 RAUCHGASREINIGUNG 50 4.6.1 ENTSTICKUNG 50 4.6.2 ENTSTAUBUNG 52 4.6.3 RAUCHGASENTSCHWEFELUNGSANLAGE REA 52 4.6.4 CO 2 -ABTRENNUNG UND SEQUESTRIERUNG 54 4.7 KUEHLSYSTEM 55 4.7.1 KONDENSATOR 55 4.7.2 KUEHLTUERME 56 4.7.2.1 NASSKUEHLTURM (NATURZUG-KUEHLTURM) 56 4.7.2.2 TROCKENKUEHLTURM 57 4.7.2.3 HYBRIDKUEHLTURM 57 4.8 TURBINEN 57 4.9 PUMPEN 58 4.10 GENERATOREN, FREQUENZHALTUNG 59 4.11 WEITERE KOMPONENTEN 60 4.12 LEITTECHNIK IN KRAFTWERKEN 60 4.13 ENTWICKLUNGEN 61 LITERATUR 63 5 KERNKRAFTWERKE 65 5.1 KERNTECHNISCHE GRUNDLAGEN 65 5.1.1 KERNREAKTIONEN 65 5.1.2 ENERGIEUMSATZ BEI KERNREAKTIONEN 67 5.1.3 THERMISCHE UND SCHNELLE NEUTRONEN 70 5.1.4 MODERATION DER NEUTRONEN 72 5.1.5 BRUTPROZESSE 73 5.1.6 KERNBRENNSTOFFE 74 5.1.7 SELBSTREGELVERHALTEN, INHAERENTE SICHERHEIT 76 5.1.8 BIOLOGISCHE STRAHLENAUSWIRKUNGEN UND DEREN MASSEINHEITEN 76 5.1.9 RADIONUKLIDBILDUNG IN REAKTOREN 78 5.2 PRINZIPIELLER AUFBAU DES REAKTORS 79 5.2.1 BRENNELEMENT 79 5.2.2 LEISTUNGSVERTEILUNG 80 5.2.3 REAKTORBEHAELTER 82 5.3 SICHERHEITSPHILOSOPHIE ?. 84 5.4 REAKTORTYPEN 86 5.4.1 UEBERSICHT DER REAKTORTYPEN 86 5.4.2 KERNKRAFTWERK MIT SIEDEWASSERREAKTOR 86 5.4.3 KERNKRAFTWERK MIT DRUCKWASSERREAKTOR 91 INHALTSVERZEICHNIS 5.4.4 CANDU REAKTOR 94 5.4.5 SCHNELLE BRUETER 95 5.4.6 GASGEKUEHLTE REAKTOREN, HOCHTEMPERATURREAKTOR 96 5.4.7 KERNKRAFTWERKE DER 4. GENERATION 98 5.5 ENTSORGUNG, WIEDERAUFBEREITUNG, TRANSPORT 99 5.5.1 WIEDERAUFBEREITUNG 100 5.5.2 ENTSORGUNG 101 5.5.3 TRANSPORT 101 5.6 FUSIONSKONZEPTE 103 LITERATUR 105 6 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 107 6.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 107 6.1.1 GASTURBINE MIT ISOCHORER WAERMEZUFUHR 107 6.1.2 GASTURBINE MIT ISOBARER WAERMEZUFUHR 110 6.1.3 THERMODYNAMISCHE VARIANTEN 112 6.1.3.1 ZWISCHENKUEHLUNG 112 6.1.3.2 ZWISCHENERHITZUNG 112 6.1.3.3 LUFTVORWAERMUNG 113 6.1.4 REALER GASTURBINEN-PROZESS 115 6.1.5 UMWELTEINFLUESSE 116 6.2 AUFBAU MODERNER STATIONAERER GASTURBINEN 116 6.3 VERDICHTER 118 6.4 TURBINE IN DER GASTURBINENANLAGE 118 6.5 BRENNKAMMER 120 6.5.1 SILOBRENNKAMMER 120 6.5.2 RINGBRENNKAMMER 121 6.5.3 SCHADSTOFFMINIMIERUNG 121 6.6 SONSTIGE KOMPONENTEN 123 6.7 JET-GASTURBINEN, AERODERIVATE 123 6.8 MIKRO-GASTURBINEN 124 6.9 GASTURBINE MIT GETRENNTER NUTZLEISTUNGSTURBINE 125 6.10 GASTURBINEN MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF. 125 6.11 GASTURBINEN-PUMPSPEICHER-KRAFTWERK 126 6.12 GASTURBINE MIT INTERNER KOHLEVERBRENNUNG 127 6.12.1 GASTURBINE MIT KOHLESTAUBFEUERUNG 127 6.12.2 GASTURBINE MIT KOHLEVERGASUNG 127 6.13 BETRIEBSVERHALTEN .. 128 6.14 ENTWICKLUNGEN 128 LITERATUR ;.' 129 ANHANG 130 7 KOMBINATIONSKRAFTWERKE 133 7.1 SCHALTUNGSMOEGLICHKEITEN 134 7.2 PRINZIPIELLE ZUSAMMENHAENGE 135 7.3 EINDRUCKPROZESS 137 7.4 ZWEI-UND MEHRDRUCKPROZESSE 141 7.5 GASTURBINE MIT INTERNER ABWAERMENUTZUNG (CHENG-CYCLE) 142 7.6 ABHITZEKESSEL 145 INHALTSVERZEICHNIS 7.7 REGELUNG, BETRIEBSVERHALTEN 147 7.8 ENTWICKLUNGEN 148 LITERATUR 150 8 STATIONAERE KOLBENMOTOREN FUER ENERGETISCHEN EINSATZ 151 8.1 OTTO-MOTOR 151 8.2 DIESEL-MOTOR 156 8.3 STIRLING-MOTOR 159 8.4 GASMOTOREN 161 8.4.1 BRENNGASE 162 8.4.2 TECHNISCHE BESONDERHEITEN DES GASMOTORS 164 8.5 NOTSTROMAGGREGATE 165 8.6 EMISSIONSMINDERUNG 166 8.6.1 OTTO-MOTOR 166 8.6.2 DIESEL-MOTOR 167 8.6.3 GASMOTOREN 167 8.7 MOTORREGELUNG FUER ENERGETISCHE ZWECKE 170 LITERATUR 171 9 BRENNSTOFFZELLEN (VON PROF. DR.-ING. U. SCHELLING) 173 9.1 HISTORIE DER BRENNSTOFFZELLEN 173 9.2 FUNKTIONSPRINZIP UND KLASSIFIZIERUNG 174 9.3 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 175 9.4 WIRKUNGSGRAD VON BRENNSTOFFZELLEN 177 9.5 TYPISCHES BETRIEBSVERHALTEN 179 9.6 ANWENDUNGSGEBIETE UND STAND DER ENTWICKLUNG 180 9.6.1 DIE ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP AFC 183 9.6.2 DIE POLYMER-ELEKTROLYT BRENNSTOFFZELLE, TYP PEFC 184 9.6.3 DIE PHOSPHORSAURE BRENNSTOFFZELLE, TYPPAFC 186 9.6.4 DIE SCHMELZKARBONAT BRENNSTOFFZELLE, TYP MCFC 188 9.6.5 DIE OXIDKERAMISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP SOFC 190 LITERATUR 193 10 KRAFT-WAERMEKOPPLUNG UND BLOCKHEIZ-KRAFTWERKE BHKW 195 10.1 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI DAMPFKRAFTWERKEN 196 10.1.1 GEGENDRUCKBETRIEB 196 10.1.2 ENTNAHME- UND ANZAPFBETRIEB # 198 10.2 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI GASTURBINEN 200 10.3 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOMBIKRAFTWERKEN (GUD) 201 10.4 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOLBENMOTOREN 202 10.5 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI AENDEREN PROZESSEN 204 10.6 DIMENSIONIERUNG VON BHKW 205 10.7 KLIMATISIERUNG (KAELTEERZEUGUNG) DURCH ABWAERME UND WAERMEPUMPEN 207 10.7.1 KOMPRESSIONS-KAELTEMASCHINEN 209 10.7.2 ABSORPTIONS-KAELTEMASCHINEN * 209 10.8 WAERMEPUMPEN 211 10.9 KRAFT-WAERME-KAELTE-VERBUND 213 LITERATUR 214 INHALTSVERZEICHNIS XI_ 11 WASSERKRAFTWERKE 215 11.1 NUTZBARE WASSERENERGIE 215 11.2 LAUFWASSERKRAFTWERKE 217 11.3 SPEICHERKRAFTWERKE .' 219 11.4 PUMPSPEICHER-KRAFTWERKE 220 11.5 KRAFTWERKSKETTEN 222 11.6 TURBINEN FUER WASSERKRAFTWERKE 222 11.6.1 KAPLAN-TURBINEN 224 11.6.2 OSSBERGER-TURBINEN (BANKI-TURBINEN) 225 11.6.3 FRANCIS-TURBINEN 226 11.6.4 DERIAZ-TURBINEN 227 11.6.5 PELTON-TURBINEN 227 11.7 GEZEITEN-KRAFTWERKE 228 11.8 MEERESWELLEN-KRAFTWERKE 231 11.9 OZEANTHERMISCHE KRAFTWERKE 232 LITERATUR 233 ANHANG 11.1 HERLEITUNG EULER'SEHE TURBINENHAUPTGLEICHUNG 234 ANHANG 11.2 HERLEITUNG DER ENERGIE VON MEERESWELLEN 235 12 SOLARTECHNIK (VON PROF. DR.-ING. E. BOLLIN) 237 12.1 UEBERBLICK 237 12.2 SOLARE STRAHLUNG 239 12.2.1 GRUNDLAGEN 239 12.2.2 DAS STRAHLUNGSANGEBOT AUF DIE ERDE 239 12.2.3 WICHTIGE BEGRIFFE UND GROESSEN IM UMGANG MIT SOLARSTRAHLUNG 242 12.2.4 MESSGERAETE ZUR ERFASSUNG DER GLOBALSTRAHLUNG 243 12.3 SOLARTHERMISCHE ENERGIENUTZUNG 245 12.3.1 UEBERSICHT 245 12.3.2 SONNENKOLLEKTOREN 246 12.3.3 CHARAKTERISIERUNG VON KOLLEKTOREN ODER DIE BESTIMMUNG DER NUTZLEISTUNGEN UND DES WIRKUNGSGRADES VON KOLLEKTOREN 248 12.3.4 KOLLEKTORTESTVERFAHREN 250 12.3.5 BAUARTEN VON SONNENKOLLEKTOREN 250 12.3.6 SOLARTHERMISCHE SYSTEME 251 12.3.7 SOLARTHERMISCHE GROSSANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 251 12.3.8 SPEZIFISCHE KENNWERTE VON SOLARTHERMISCHEN ANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG * 253 12.3.9 BEISPIEL EINER SOLARTHERMISCHEN GROSSANLAGE ZUR TRINKWASSERBEREITUNG. 255 12.4 PHOTOVOLTAIK , 258 12.4.1 EINFUEHRUNG .! 258 12.4.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER SOLARZELLE 259 12.4.3 SOLARZELLENTECHNOLOGIE 259 12.4.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT VON SOLARZELLEN 260 12.4.5 VERSCHALTEN VON SOLARZELLEN 262 12.4.6 PHOTOVOLTAISCHE SYSTEME :. 266 12.4.7 NETZPARALLELE PV-ANLAGEN 266 12.4.8 EVALUATION VON PV-SYSTEMEN 267 LITERATUR 268 XII INHALTSVERZEICHNIS 13 WINDENERGIE 269 13.1 GRUNDLAGEN 269 13.2 WINDLEISTUNG UND NUTZBARE LEISTUNG 270 13.3 BAUARTEN VON WINDKONVERTERN 271 13.3.1 WIDERSTANDSLAEUFER 271 13.3.2 AUFTRIEBSLAEUFER 271 13.3.3 DARRIEUS-ROTOR 274 13.4 CHARAKTERISTIK VON WINDTURBINEN 275 13.5 REGELUNG UND NETZEINBINDUNG 276 13.6 KONZEPTE, ENTWICKLUNGEN 277 LITERATUR 277 ANHANG 278 14 ENERGETISCHE VERWERTUNG VON BIOMASSE 281 14.1 THERMISCHE VERFAHREN 282 14.1.1 PYROLYSE 282 14.1.2 VERBRENNUNG 282 14.1.3 THERMISCHE VERGASUNG 284 14.2 BAKTERIELLE VERGASUNG 285 LITERATUR 287 15 GEOTHERMIE 289 15.1 POTENZIAL DER GEOTHERMIE 289 15.2 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKSKONZEPTE, UEBERBLICK 291 15.3 DIREKTE DAMPFENTSPANNUNG 292 15.4 FLASHPRINZIP 293 15.5 BINAERPRINZIP: ORC UND KALINA 294 15.5.1 ORGANIC RANKINE CYCLES ORC 294 15.5.2 KALINA-PROZESS 296 15.6 HOT DRY ROCK-VERFAHREN, HDR 298 15.7 GEOKOMPRIMIERTE NASSE FELDER 300 15.8 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG MIT GEOTHEMISCHER ENERGIEQUELLE 300 15.9 HYBRIDSYSTEME 301 15.10 REIN GEOTHERMISCHE NUTZUNG 301 15.11 UMWELTASPEKTE 302 LITERATUR 302 16 ENERGETISCHE MUELLVERWERTUNG # 303 16.1 MUELLKRAFTWERKE MIT TRADITIONELLEN OEFEN 304 16.2 PYROLYSE 305 16.3 THERMOSELECT-VERFAHREN 306 16.4 SCHWEL-BRENN-VERFAHREN 307 16.5 DEPONIEGAS/KLAERGAS-KRAFTWERKE 308 LITERATUR 309 17 ENERGIEVERTEILUNG, ENERGIESPEICHERUNG 311 17.1 ENERGIEVERTEILUNG 311 17.1.1 MINERALOELTRANSPORTE 311 INHALTSVERZEICHNIS XIII 17.1.2 ERDGASTRANSPORTE 312 17.1.3 ELEKTRISCHE VERBUNDNETZE 314 17.1.4 WAERMETRANSPORTE 315 17.2 ENERGIESPEICHERUNG 316 17.2.1 SPEICHERUNG DER BRENNSTOFFE 317 17.2.1.1 KOHLELAGERUNG 317 17.2.1.2 FLUESSIGE BRENNSTOFFE (ERDOEL UND MINERALOELPRODUKTE) 317 17.2.1.3 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE 319 17.2.2 WAERMESPEICHER 321 17.2.2.1 SPEICHERUNG FUEHLBARER WAERME 321 17.2.2.2 SPEICHERUNG LATENTER WAERME 322 17.2.3 ELEKTRISCHE SPEICHER 323 LITERATUR 324 18 LIBERALISIERUNG DER ENERGIEMAERKTE (VON DIPL.-ING. H. OEHLER) 325 18.1 RAHMENBEDINGUNGEN 325 18.1.1 DIE STRUKTUR DER STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND BIS 1998 325 18.1.2 AENDERUNGEN DER RAHMENBEDINGUNGEN SEIT DER LIBERALISIERUNG 327 18.2 ENTWICKLUNG SEIT 1998 331 18.2.1 PREISENTWICKLUNG 331 18.2.2 KONSEQUENZEN FUER DIE UNTERNEHMEN 332 18.3 AUSBLICK 335 LITERATUR 335 19 KYOTO-PROTOKOLL 337 19.1 GLOBALE ERWAERMUNG UND TREIBHAUSGASE GHG 337 19.2 GESCHICHTE DES KYOTO-PROTOKOLLS 338 19.3 MASSNAHMEN ZUR GHG MINDERUNG 339 19.3.1 EMISSIONSHANDEL 340 19.3.2 ALLOKATION DER EMISSIONEN 340 19.3.3 PREIS DER EMISSIONSZERTIFIKATE 341 19.3.4 JOINT IMPLEMENTATION (JI) 341 19.3.5 CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM (CDM) 341 19.3.6 CO 2 -SENKEN, LANDNUTZUNG: LULUCF 342 19.4 KONTROLLE UND ZERTIFIZIERUNG 343 19.4.1 COMPLIANCE COMMITTEE 343 19.4.2 ERNANNTE NATIONALE AUTORITAETEN DESIGNATED NATIONAL AUTHORITIES" DNA 344 19.4.3 ERNANNTE OPERATIVE ORGANISATIONEN DESIGNATED OPERAETIONAL ENTITIES" DOE 344 19.4.4 ROLLE DER WELTBANK 344 19.5 DISKUSSION 344 ANHANG 345 LITERATUR 346 SACHWORTVERZEICHNIS 347
adam_txt	RICHARD A. ZAHORANSKY ENERGIETECHNIK SYSTEME ZUR ENERGIEUMWANDLUNG. KOMPAKTWISSEN FUER STUDIUM UND BERUF 3., UEBERARBEITETE UND AKTUALISIERTE AUFLAGE MIT 295 ABBILDUNGEN UNTER MITARBEIT VON ELMAR BOLLIN, HELMUT OEHLER UND UDO SCHELLING STUDIUM TECHNIK VIEWEG VII INHALTSVERZEICHNIS VERZEICHNIS DER VERWENDETEN FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN XV 1 EINLEITUNG 1 LITERATUR 3 2 ENERGIETECHNISCHE GRUNDLAGEN 5 2.1 ENERGIEFORMEN 5 2.2 ENERGIEERHALTUNG 6 2.3 THERMODYNAMISCHE KREISPROZESSE 6 2.3.1 CARNOT-PROZESS 7 2.3.2 TECHNISCH REALISIERBARE KREISPROZESSE 8 2.3.3 IRREVERSIBILITAETEN 9 2.4 ERSCHOEPFBARES UND NICHT ERSCHOEPFBARES (REGENERATIVES) ENERGIEANGEBOT 9 2.5 PRIMAER- UND SEKUNDAERENERGIEN 10 2.6 WELTENERGIEBEDARF 10 LITERATUR 11 ANHANG 11 3 UEBERBLICK 15 3.1 NUTZ- UND PROZESSWAERME 16 3.2 ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE 17 3.3 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG 19 3.4 KOMBINATIONS-KRAFTWERKE 19 3.5 ERNEUERBARE (REGENERATIVE) UND UNERSCHOEPFBARE ENERGIEQUELLEN 20 LITERATUR 22 4 KONVENTIONELLE DAMPFKRAFTWERKE 23 4.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 24 4.1.1 CLAUSIUS-RANKINE- VERGLEICHSPROZESS 24 4.1.2 UEBERHITZUNG DES FRISCHDAMPFES 25 4.1.3 ZWISCHENUEBERHITZUNG 26 4.1.4 REGENERATIVE SPEISEWASSER-VORWAERMUNG 26 4.1.5 WAERMEAUSKOPPLUNG 28 4.1.6 REGELUNG VON DAMPFKRAFTWERKEN .. 28 4.2 AUFBAU VON DAMPFKRAFTWERKEN DKW 29 4.3 WASSERQUALITAETEN IN DAMPFKRAFTWERKEN 31 4.3.1 ARBEITSFLUID (SPEISEWASSER) 33 4.3.2 RUECKKUEHLWASSER 33 4.3.3 KUEHLWASSER 34 4.3.4 HEIZWASSER 34 4.3.5 WASSERAUFBEREITUNG ? 34 4.4 DAMPFERZEUGER 36 4.4.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 37 4.4.2 FEUERUNG 39 4.4.3 STROEMUNGSFORMEN 39 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4.4.4 SIEDEKRISE 1. ART 41 4.4.5 GROSSWASSERRAUMKESSEL GWRK 42 4.4.6 NATURUMLAUF-DAMPFERZEUGER 42 4.4.7 ZWANGUMLAUF-DAMPFERZEUGER 44 4.4.8 ZWANGDURCHLAUF-DAMPFERZEUGER 45 4.4.9 ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI DAMPFERZEUGERN 47 4.5 REGENERATIVE SPEISEWASSERVORWAERMUNGA^ORWAERMSTRECKE 47 4.5.1 NIEDERDRUCKVORWAERMER 48 4.5.2 MISCHVORWAERMER (SPEISEWASSERBEHAELTER) 48 4.5.3 HOCHDRUCKVORWAERMER 49 4.6 RAUCHGASREINIGUNG 50 4.6.1 ENTSTICKUNG 50 4.6.2 ENTSTAUBUNG 52 4.6.3 RAUCHGASENTSCHWEFELUNGSANLAGE REA 52 4.6.4 CO 2 -ABTRENNUNG UND SEQUESTRIERUNG 54 4.7 KUEHLSYSTEM 55 4.7.1 KONDENSATOR 55 4.7.2 KUEHLTUERME 56 4.7.2.1 NASSKUEHLTURM (NATURZUG-KUEHLTURM) 56 4.7.2.2 TROCKENKUEHLTURM 57 4.7.2.3 HYBRIDKUEHLTURM 57 4.8 TURBINEN 57 4.9 PUMPEN 58 4.10 GENERATOREN, FREQUENZHALTUNG 59 4.11 WEITERE KOMPONENTEN 60 4.12 LEITTECHNIK IN KRAFTWERKEN 60 4.13 ENTWICKLUNGEN 61 LITERATUR 63 5 KERNKRAFTWERKE 65 5.1 KERNTECHNISCHE GRUNDLAGEN 65 5.1.1 KERNREAKTIONEN 65 5.1.2 ENERGIEUMSATZ BEI KERNREAKTIONEN 67 5.1.3 THERMISCHE UND SCHNELLE NEUTRONEN 70 5.1.4 MODERATION DER NEUTRONEN 72 5.1.5 BRUTPROZESSE 73 5.1.6 KERNBRENNSTOFFE 74 5.1.7 SELBSTREGELVERHALTEN, INHAERENTE SICHERHEIT 76 5.1.8 BIOLOGISCHE STRAHLENAUSWIRKUNGEN UND DEREN MASSEINHEITEN 76 5.1.9 RADIONUKLIDBILDUNG IN REAKTOREN 78 5.2 PRINZIPIELLER AUFBAU DES REAKTORS 79 5.2.1 BRENNELEMENT 79 5.2.2 LEISTUNGSVERTEILUNG 80 5.2.3 REAKTORBEHAELTER 82 5.3 SICHERHEITSPHILOSOPHIE ?. 84 5.4 REAKTORTYPEN 86 5.4.1 UEBERSICHT DER REAKTORTYPEN 86 5.4.2 KERNKRAFTWERK MIT SIEDEWASSERREAKTOR 86 5.4.3 KERNKRAFTWERK MIT DRUCKWASSERREAKTOR 91 INHALTSVERZEICHNIS 5.4.4 CANDU REAKTOR 94 5.4.5 SCHNELLE BRUETER 95 5.4.6 GASGEKUEHLTE REAKTOREN, HOCHTEMPERATURREAKTOR 96 5.4.7 KERNKRAFTWERKE DER 4. GENERATION 98 5.5 ENTSORGUNG, WIEDERAUFBEREITUNG, TRANSPORT 99 5.5.1 WIEDERAUFBEREITUNG 100 5.5.2 ENTSORGUNG 101 5.5.3 TRANSPORT 101 5.6 FUSIONSKONZEPTE 103 LITERATUR 105 6 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 107 6.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 107 6.1.1 GASTURBINE MIT ISOCHORER WAERMEZUFUHR 107 6.1.2 GASTURBINE MIT ISOBARER WAERMEZUFUHR 110 6.1.3 THERMODYNAMISCHE VARIANTEN 112 6.1.3.1 ZWISCHENKUEHLUNG 112 6.1.3.2 ZWISCHENERHITZUNG 112 6.1.3.3 LUFTVORWAERMUNG 113 6.1.4 REALER GASTURBINEN-PROZESS 115 6.1.5 UMWELTEINFLUESSE 116 6.2 AUFBAU MODERNER STATIONAERER GASTURBINEN 116 6.3 VERDICHTER 118 6.4 TURBINE IN DER GASTURBINENANLAGE 118 6.5 BRENNKAMMER 120 6.5.1 SILOBRENNKAMMER 120 6.5.2 RINGBRENNKAMMER 121 6.5.3 SCHADSTOFFMINIMIERUNG 121 6.6 SONSTIGE KOMPONENTEN 123 6.7 JET-GASTURBINEN, AERODERIVATE 123 6.8 MIKRO-GASTURBINEN 124 6.9 GASTURBINE MIT GETRENNTER NUTZLEISTUNGSTURBINE 125 6.10 GASTURBINEN MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF. 125 6.11 GASTURBINEN-PUMPSPEICHER-KRAFTWERK 126 6.12 GASTURBINE MIT INTERNER KOHLEVERBRENNUNG 127 6.12.1 GASTURBINE MIT KOHLESTAUBFEUERUNG 127 6.12.2 GASTURBINE MIT KOHLEVERGASUNG 127 6.13 BETRIEBSVERHALTEN .. 128 6.14 ENTWICKLUNGEN 128 LITERATUR ;.' 129 ANHANG 130 7 KOMBINATIONSKRAFTWERKE 133 7.1 SCHALTUNGSMOEGLICHKEITEN 134 7.2 PRINZIPIELLE ZUSAMMENHAENGE 135 7.3 EINDRUCKPROZESS 137 7.4 ZWEI-UND MEHRDRUCKPROZESSE 141 7.5 GASTURBINE MIT INTERNER ABWAERMENUTZUNG (CHENG-CYCLE) 142 7.6 ABHITZEKESSEL 145 INHALTSVERZEICHNIS 7.7 REGELUNG, BETRIEBSVERHALTEN 147 7.8 ENTWICKLUNGEN 148 LITERATUR 150 8 STATIONAERE KOLBENMOTOREN FUER ENERGETISCHEN EINSATZ 151 8.1 OTTO-MOTOR 151 8.2 DIESEL-MOTOR 156 8.3 STIRLING-MOTOR 159 8.4 GASMOTOREN 161 8.4.1 BRENNGASE 162 8.4.2 TECHNISCHE BESONDERHEITEN DES GASMOTORS 164 8.5 NOTSTROMAGGREGATE 165 8.6 EMISSIONSMINDERUNG 166 8.6.1 OTTO-MOTOR 166 8.6.2 DIESEL-MOTOR 167 8.6.3 GASMOTOREN 167 8.7 MOTORREGELUNG FUER ENERGETISCHE ZWECKE 170 LITERATUR 171 9 BRENNSTOFFZELLEN (VON PROF. DR.-ING. U. SCHELLING) 173 9.1 HISTORIE DER BRENNSTOFFZELLEN 173 9.2 FUNKTIONSPRINZIP UND KLASSIFIZIERUNG 174 9.3 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 175 9.4 WIRKUNGSGRAD VON BRENNSTOFFZELLEN 177 9.5 TYPISCHES BETRIEBSVERHALTEN 179 9.6 ANWENDUNGSGEBIETE UND STAND DER ENTWICKLUNG 180 9.6.1 DIE ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP AFC 183 9.6.2 DIE POLYMER-ELEKTROLYT BRENNSTOFFZELLE, TYP PEFC 184 9.6.3 DIE PHOSPHORSAURE BRENNSTOFFZELLE, TYPPAFC 186 9.6.4 DIE SCHMELZKARBONAT BRENNSTOFFZELLE, TYP MCFC 188 9.6.5 DIE OXIDKERAMISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP SOFC 190 LITERATUR 193 10 KRAFT-WAERMEKOPPLUNG UND BLOCKHEIZ-KRAFTWERKE BHKW 195 10.1 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI DAMPFKRAFTWERKEN 196 10.1.1 GEGENDRUCKBETRIEB 196 10.1.2 ENTNAHME- UND ANZAPFBETRIEB # 198 10.2 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI GASTURBINEN 200 10.3 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOMBIKRAFTWERKEN (GUD) 201 10.4 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOLBENMOTOREN 202 10.5 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI AENDEREN PROZESSEN 204 10.6 DIMENSIONIERUNG VON BHKW 205 10.7 KLIMATISIERUNG (KAELTEERZEUGUNG) DURCH ABWAERME UND WAERMEPUMPEN 207 10.7.1 KOMPRESSIONS-KAELTEMASCHINEN 209 10.7.2 ABSORPTIONS-KAELTEMASCHINEN * 209 10.8 WAERMEPUMPEN 211 10.9 KRAFT-WAERME-KAELTE-VERBUND 213 LITERATUR 214 INHALTSVERZEICHNIS XI_ 11 WASSERKRAFTWERKE 215 11.1 NUTZBARE WASSERENERGIE 215 11.2 LAUFWASSERKRAFTWERKE 217 11.3 SPEICHERKRAFTWERKE .' 219 11.4 PUMPSPEICHER-KRAFTWERKE 220 11.5 KRAFTWERKSKETTEN 222 11.6 TURBINEN FUER WASSERKRAFTWERKE 222 11.6.1 KAPLAN-TURBINEN 224 11.6.2 OSSBERGER-TURBINEN (BANKI-TURBINEN) 225 11.6.3 FRANCIS-TURBINEN 226 11.6.4 DERIAZ-TURBINEN 227 11.6.5 PELTON-TURBINEN 227 11.7 GEZEITEN-KRAFTWERKE 228 11.8 MEERESWELLEN-KRAFTWERKE 231 11.9 OZEANTHERMISCHE KRAFTWERKE 232 LITERATUR 233 ANHANG 11.1 HERLEITUNG EULER'SEHE TURBINENHAUPTGLEICHUNG 234 ANHANG 11.2 HERLEITUNG DER ENERGIE VON MEERESWELLEN 235 12 SOLARTECHNIK (VON PROF. DR.-ING. E. BOLLIN) 237 12.1 UEBERBLICK 237 12.2 SOLARE STRAHLUNG 239 12.2.1 GRUNDLAGEN 239 12.2.2 DAS STRAHLUNGSANGEBOT AUF DIE ERDE 239 12.2.3 WICHTIGE BEGRIFFE UND GROESSEN IM UMGANG MIT SOLARSTRAHLUNG 242 12.2.4 MESSGERAETE ZUR ERFASSUNG DER GLOBALSTRAHLUNG 243 12.3 SOLARTHERMISCHE ENERGIENUTZUNG 245 12.3.1 UEBERSICHT 245 12.3.2 SONNENKOLLEKTOREN 246 12.3.3 CHARAKTERISIERUNG VON KOLLEKTOREN ODER DIE BESTIMMUNG DER NUTZLEISTUNGEN UND DES WIRKUNGSGRADES VON KOLLEKTOREN 248 12.3.4 KOLLEKTORTESTVERFAHREN 250 12.3.5 BAUARTEN VON SONNENKOLLEKTOREN 250 12.3.6 SOLARTHERMISCHE SYSTEME 251 12.3.7 SOLARTHERMISCHE GROSSANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 251 12.3.8 SPEZIFISCHE KENNWERTE VON SOLARTHERMISCHEN ANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG * 253 12.3.9 BEISPIEL EINER SOLARTHERMISCHEN GROSSANLAGE ZUR TRINKWASSERBEREITUNG. 255 12.4 PHOTOVOLTAIK , 258 12.4.1 EINFUEHRUNG .! 258 12.4.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER SOLARZELLE 259 12.4.3 SOLARZELLENTECHNOLOGIE 259 12.4.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT VON SOLARZELLEN 260 12.4.5 VERSCHALTEN VON SOLARZELLEN 262 12.4.6 PHOTOVOLTAISCHE SYSTEME :. 266 12.4.7 NETZPARALLELE PV-ANLAGEN 266 12.4.8 EVALUATION VON PV-SYSTEMEN 267 LITERATUR 268 XII INHALTSVERZEICHNIS 13 WINDENERGIE 269 13.1 GRUNDLAGEN 269 13.2 WINDLEISTUNG UND NUTZBARE LEISTUNG 270 13.3 BAUARTEN VON WINDKONVERTERN 271 13.3.1 WIDERSTANDSLAEUFER 271 13.3.2 AUFTRIEBSLAEUFER 271 13.3.3 DARRIEUS-ROTOR 274 13.4 CHARAKTERISTIK VON WINDTURBINEN 275 13.5 REGELUNG UND NETZEINBINDUNG 276 13.6 KONZEPTE, ENTWICKLUNGEN 277 LITERATUR 277 ANHANG 278 14 ENERGETISCHE VERWERTUNG VON BIOMASSE 281 14.1 THERMISCHE VERFAHREN 282 14.1.1 PYROLYSE 282 14.1.2 VERBRENNUNG 282 14.1.3 THERMISCHE VERGASUNG 284 14.2 BAKTERIELLE VERGASUNG 285 LITERATUR 287 15 GEOTHERMIE 289 15.1 POTENZIAL DER GEOTHERMIE 289 15.2 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKSKONZEPTE, UEBERBLICK 291 15.3 DIREKTE DAMPFENTSPANNUNG 292 15.4 FLASHPRINZIP 293 15.5 BINAERPRINZIP: ORC UND KALINA 294 15.5.1 ORGANIC RANKINE CYCLES ORC 294 15.5.2 KALINA-PROZESS 296 15.6 HOT DRY ROCK-VERFAHREN, HDR 298 15.7 GEOKOMPRIMIERTE NASSE FELDER 300 15.8 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG MIT GEOTHEMISCHER ENERGIEQUELLE 300 15.9 HYBRIDSYSTEME 301 15.10 REIN GEOTHERMISCHE NUTZUNG 301 15.11 UMWELTASPEKTE 302 LITERATUR 302 16 ENERGETISCHE MUELLVERWERTUNG # 303 16.1 MUELLKRAFTWERKE MIT TRADITIONELLEN OEFEN 304 16.2 PYROLYSE 305 16.3 THERMOSELECT-VERFAHREN 306 16.4 SCHWEL-BRENN-VERFAHREN 307 16.5 DEPONIEGAS/KLAERGAS-KRAFTWERKE 308 LITERATUR 309 17 ENERGIEVERTEILUNG, ENERGIESPEICHERUNG 311 17.1 ENERGIEVERTEILUNG 311 17.1.1 MINERALOELTRANSPORTE 311 INHALTSVERZEICHNIS XIII 17.1.2 ERDGASTRANSPORTE 312 17.1.3 ELEKTRISCHE VERBUNDNETZE 314 17.1.4 WAERMETRANSPORTE 315 17.2 ENERGIESPEICHERUNG 316 17.2.1 SPEICHERUNG DER BRENNSTOFFE 317 17.2.1.1 KOHLELAGERUNG 317 17.2.1.2 FLUESSIGE BRENNSTOFFE (ERDOEL UND MINERALOELPRODUKTE) 317 17.2.1.3 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE 319 17.2.2 WAERMESPEICHER 321 17.2.2.1 SPEICHERUNG FUEHLBARER WAERME 321 17.2.2.2 SPEICHERUNG LATENTER WAERME 322 17.2.3 ELEKTRISCHE SPEICHER 323 LITERATUR 324 18 LIBERALISIERUNG DER ENERGIEMAERKTE (VON DIPL.-ING. H. OEHLER) 325 18.1 RAHMENBEDINGUNGEN 325 18.1.1 DIE STRUKTUR DER STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND BIS 1998 325 18.1.2 AENDERUNGEN DER RAHMENBEDINGUNGEN SEIT DER LIBERALISIERUNG 327 18.2 ENTWICKLUNG SEIT 1998 331 18.2.1 PREISENTWICKLUNG 331 18.2.2 KONSEQUENZEN FUER DIE UNTERNEHMEN 332 18.3 AUSBLICK 335 LITERATUR 335 19 KYOTO-PROTOKOLL 337 19.1 GLOBALE ERWAERMUNG UND TREIBHAUSGASE GHG 337 19.2 GESCHICHTE DES KYOTO-PROTOKOLLS 338 19.3 MASSNAHMEN ZUR GHG MINDERUNG 339 19.3.1 EMISSIONSHANDEL 340 19.3.2 ALLOKATION DER EMISSIONEN 340 19.3.3 PREIS DER EMISSIONSZERTIFIKATE 341 19.3.4 JOINT IMPLEMENTATION (JI) 341 19.3.5 CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM (CDM) 341 19.3.6 CO 2 -SENKEN, LANDNUTZUNG: LULUCF 342 19.4 KONTROLLE UND ZERTIFIZIERUNG 343 19.4.1 COMPLIANCE COMMITTEE 343 19.4.2 ERNANNTE NATIONALE AUTORITAETEN DESIGNATED NATIONAL AUTHORITIES" DNA 344 19.4.3 ERNANNTE OPERATIVE ORGANISATIONEN DESIGNATED OPERAETIONAL ENTITIES" DOE 344 19.4.4 ROLLE DER WELTBANK 344 19.5 DISKUSSION 344 ANHANG 345 LITERATUR 346 SACHWORTVERZEICHNIS 347
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