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Energietechnik: Systeme zur Energieumwandlung ; Kompaktwissen für Studium und Beruf ; mit ... 44 Tabellen

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Bibliographic Details
New Title:	Energietechnik
Main Author:	Zahoransky, Richard 1952- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Vieweg + Teubner 2009
Edition:	4., aktualisierte und erw. Aufl.
Series:	Studium Technik : Energie und Umwelt
Subjects:	Energie (exacte wetenschappen) Energietechnik - Lehrbuch Energietechnik Lehrbuch
Online Access:	Beschreibung für Leser Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis
Item Description:	Beil. u.d.T.: Mollier-h,s-Diagramm für Dampfturbinen
Physical Description:	XXVII, 454 S. Ill., zahlr. graph. Darst. 1 Faltbl.: Mollier-h,s-Diagramm von Wasserdampf
ISBN:	3834804886 9783834804884

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adam_text	RICHARD A. ZAHORANSKY ENERGIETECHNIK SYSTEME ZUR ENERGIEUMWANDLUNG. KOMPAKTWISSEN FUER STUDIUM UND BERUF 4., AKTUALISIERTE UND ERWEITERTE AUFLAGE MIT 389 ABBILDUNGEN UND 44 TABELLEN UNTER MITARBEIT VON ELMAR BOLLIN, HELMUT OEHLER UND UDO SCHELLING STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER 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 7 2.3.1 CARNOT-PROZESS 8 2.3.2 TECHNISCH REALISIERBARE KREISPROZESSE 9 2.3.3 IRREVERSIBILITAETEN , 10 2.4 ERSCHOEPFBARES UND NICHT ERSCHOEPFBARES (REGENERATIVES) ENERGIEANGEBOT 10 2.5 PRIMAER- UND SEKUNDAERENERGIEN 11 2.6 WELTENERGIEBEDARF 12 UEBUNGSAUFGABEN 12 LITERATUR 13 ANHANG 14 3 UEBERBLICK 17 3.1 NUTZ- UND PROZESSWAERME 18 3.2 ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE 19 3.3 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG 21 3.4 KOMBINATIONS-KRAFTWERKE 21 3.5 ERNEUERBARE (REGENERATIVE) UND UNERSCHOEPFBARE ENERGIEQUELLEN 22 3.6 ENTWICKLUNGEN IN DER ENERGIETECHNIK 25 UEBUNGSAUFGABEN 26 LITERATUR 27 4 KONVENTIONELLE DAMPFKRAFTWERKE 28 4.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 29 4.1.1 CLAUSIUS-RANKINE-VERGLEICHSPROZESS 29 4.1.2 UEBERHITZUNG DES FRISCHDAMPFES 30 4.1.3 ZWISCHENUEBERHITZUNG 31 4.1.4 REGENERATIVE SPEISEWASSER-VORWAERMUNG 31 4.1.5 EXERGETISCHE BETRACHTUNG 33 4.1.6 WAERMEAUSKOPPLUNG 34 4.1.7 REGELUNG VON DAMPFKRAFTWERKEN 34 4.2 AUFBAU VON DAMPFKRAFTWERKEN DKW 35 4.3 WASSERQUALITAETEN IN DAMPFKRAFTWERKEN 37 4.3.1 ARBEITSFLUID (SPEISEWASSER) 39 4.3.2 RUECKKUEHLWASSER 39 4.3.3 KUEHLWASSER 40 4.3.4 HEIZWASSER 40 4.3.5 WASSERAUFBEREITUNG .-. 40 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4.4 DAMPFERZEUGER 42 4.4.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 43 4.4.2 FEUERUNG 45 4.4.3 STROEMUNGSFORMEN 45 4.4.4 SIEDEKRISE 1. ART 47 4.4.5 GROSSWASSERRAUMKESSEL GWRK 48 4.4.6 NATURUMLAUF-DAMPFERZEUGER 48 4.4.7 ZWANGUMLAUF-DAMPFERZEUGER 51 4.4.8 ZWANGDURCHLAUF-DAMPFERZEUGER 51 4.4.9 ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI DAMPFERZEUGERN 54 4.5 REGENERATIVE SPEISEWASSERVORWAERMUNG/VORWAERMSTRECKE 55 4.5.1 NIEDERDRUCKVORWAERMER 55 4.5.2 MISCHVORWAERMER (SPEISEWASSERBEHAELTER) 55 4.5.3 HOCHDRUCKVORWAERMER 56 4.6 RAUCHGASREINIGUNG 57 4.6.1 ENTSTICKUNG 58 4.6.2 ENTSTAUBUNG 59 4.6.3 RAUCHGASENTSCHWEFELUNGSANLAGE REA 60 4.6.4 CO 2 -ABTRENNUNG UND SEQUESTRIERUNG 61 4.7 KUEHLSYSTEM 63 4.7.1 KONDENSATOR 63 4.7.2 KUEHLTUERME 63 4.7.2.1 NASSKUEHLTURM (NATURZUG-KUEHLTURM) 63 4.7.2.2 TROCKENKUEHLTURM 64 4.7.2.3 HYBRIDKUEHLTURM 64 4.8 TURBINEN 64 4.9 PUMPEN 65 4.10 GENERATOREN, FREQUENZHALTUNG 66 4.11 WEITERE KOMPONENTEN 67 4.12 LEITTECHNIK IN KRAFTWERKEN 67 4.13 ENTWICKLUNGEN 68 UEBUNGSAUFGABEN 70 LITERATUR 73 5 KERNKRAFTWERKE 75 5.1 KERNTECHNISCHE GRUNDLAGEN 75 5.1.1 KERNREAKTIONEN 75 5.1.2 ENERGIEUMSATZ BEI KERNREAKTIONEN 77 5.1.3 THERMISCHE UND SCHNELLE NEUTRONEN 80 5.1.4 MODERATION DER NEUTRONEN 82 5.1.5 BRUTPROZESSE 83 5.1.6 KERNBRENNSTOFFE 84 5.1.7 SELBSTREGELVERHALTEN, INHAERENTE SICHERHEIT 86 5.1.8 BIOLOGISCHE STRAHLENAUSWIRKUNGEN UND DEREN MASSEINHEITEN 86 5.1.9 RADIONUKLIDBILDUNG IN REAKTOREN 88 5.2 PRINZIPIELLER AUFBAU DES REAKTORS 89 5.2.1 BRENNELEMENT 89 5.2.2 LEISTUNGSVERTEILUNG . _ :.'. 90 5.2.3 REAKTORBEHAELTER ^ 92 INHALTSVERZEICHNIS ~ IX_ 5.3 SICHERHEITSPHILOSOPHIE 94 5.4 REAKTORTYPEN 96 5.4.1 UEBERSICHT DER REAKTORTYPEN 96 5.4.2 KERNKRAFTWERK MIT SIEDEWASSERREAKTOR 96 5.4.3 KERNKRAFTWERK MIT DRUCKWASSERREAKTOR 101 5.4.4 CANDU REAKTOR 104 5.4.5 SCHNELLE BRUETER ; 105 5.4.6 GASGEKUEHLTE REAKTOREN, HOCHTEMPERATURREAKTOR 106 5.4.7 KERNKRAFTWERKE DER 4. GENERATION 108 5.5 ENTSORGUNG, WIEDERAUFBEREITUNG, TRANSPORT 109 5.5.1 WIEDERAUFBEREITUNG 110 5.5.2 ENTSORGUNG 111 5.5.3 TRANSPORT 111 5.6 FUSIONSKONZEPTE 113 UEBUNGSAUFGABEN 116 LITERATUR 118 6 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 120 6.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 120 6.1.1 GASTURBINE MIT ISOCHORER WAERMEZUFUHR 120 6.1.2 GASTURBINE MIT ISOBARER WAERMEZUFUHR 123 6.1.3 THERMODYNAMISCHE VARIANTEN 125 6.1.3.1 ZWISCHENKUEHLUNG 125 6.1.3.2 ZWISCHENERHITZUNG 125 6.1.3.3 LUFTVORWAERMUNG 126 6.1.4 REALER GASTURBINEN-PROZESS 128 6.1.5 UMWELTEINFLUESSE 129 6.2 AUFBAU MODERNER STATIONAERER GASTURBINEN 129 6.3 VERDICHTER ". '. 131 6.4 TURBINE IN DER GASTURBINENANLAGE 131 6.5 BRENNKAMMER 133 6.5.1 SILOBRENNKAMMER 133 6.5.2 RINGBRENNKAMMER 134 6.5.3 SCHADSTOFFMINIMIERUNG 134 6.6 SONSTIGE KOMPONENTEN 136 6.7 JET-GASTURBINEN, AERODERIVATE 136 6.8 MIKRO-GASTURBINEN 137 6.9 GASTURBINE MIT GETRENNTER NUTZLEISTUNGSTURBINE 138 6.10 GASTURBINEN MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF 138 6.11 GASTURBINEN-PUMPSPEICHER-KRAFTWERK .I 139 6.12 GASTURBINE MIT INTERNER KOHLEVERBRENNUNG 140 6.12.1 GASTURBINE MIT KOHLESTAUBFEUERUNG 140 6.12.2 GASTURBINE MIT KOHLEVERGASUNG 140 6.13 BETRIEBSVERHALTEN 141 6.14 ENTWICKLUNGEN 141 UEBUNGSAUFGABEN 141 LITERATUR 144 ANHANG 145 X - INHALTSVERZEICHNIS 7 KOMBINATIONSKRAFTWERKE 147 7.1 SCHALTUNGSMOEGLICHKEITEN 148 7.2 PRINZIPIELLE ZUSAMMENHAENGE 149 7.3 EINDRUCKPROZESS 151 7.4 ZWEI- UND MEHRDRUCKPROZESSE 155 7.5 GASTURBINE MIT INTERNER ABWAERMENUTZUNG (CHENG-CYCLE) 156 7.6 ABHITZEKESSEL 159 7.7 REGELUNG, BETRIEBSVERHALTEN 161 7.8 ENTWICKLUNGEN 162 UEBUNGSAUFGABEN 163 LITERATUR 166 8 STATIONAERE KOLBENMOTOREN FUER ENERGETISCHEN EINSATZ 167 8.1 OTTO-MOTOR 167 8.2 DIESEL-MOTOR 172 8.3 STIRLING-MOTOR 175 8.4 GASMOTOREN 178 8.4.1 BRENNGASE 178 8.4.2 TECHNISCHE BESONDERHEITEN DES GASMOTORS 180 8.5 DUAL FUEL (ZWEISTOFF-MOTOR, FEUERSTRAHL-MOTOR) 183 8.6 HYBRIDMOTOREN 183 8.7 NOTSTROMAGGREGATE 187 8.8 EMISSIONSMINDERUNG 188 8.8.1 OTTO-MOTOR 188 8.8.2 DIESEL-MOTOR 189 8.8.3 GASMOTOREN 189 8.9 MOTORREGELUNG FUER ENERGETISCHE ZWECKE 192 UEBUNGSAUFGABEN 193 LITERATUR 194 9 BRENNSTOFFZELLEN (VON PROF. DR.-ING. U. SCHELLING) 196 9.1 HISTORIE DER BRENNSTOFFZELLEN 196 9.2 FUNKTIONSPRINZIP UND KLASSIFIZIERUNG 197 9.3 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 198 9.4 WIRKUNGSGRAD VON BRENNSTOFFZELLEN 200 9.5 TYPISCHES BETRIEBSVERHALTEN 202 9.6 ANWENDUNGSGEBIETE UND STAND DER ENTWICKLUNG 203 9.6.1 DIE ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP AFC 206 9.6.2 DIE POLYMER-ELEKTROLYT BRENNSTOFFZELLE, TYP PEFC 207 9.6.3 DIE PHOSPHORSAURE BRENNSTOFFZELLE, TYP PAFC 209 9.6.4 DIE SCHMELZKARBONAT BRENNSTOFFZELLE, TYP MCFC 211 9.6.5 DIE OXIDKERAMISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP SOFC 213 UEBUNGSAUFGABEN 217 LITERATUR 218 10 KRAFT-WAERMEKOPPLUNG UND BLOCKHEIZ-KRAFTWERKE BHKW 219 10.1 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI DAMPFKRAFTWERKEN 220 10.1.1 GEGENDRUCKBETRIEB 220 10.1.2 ENTNAHME- UND ANZAPFBETRIEB 222 INHALTSVERZEICHNIS XI 10.2 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI GASTURBINEN 224 10.3 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOMBIKRAFTWERKEN (GUD) 225 10.4 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOLBENMOTOREN 226 10.5 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI ANDEREN PROZESSEN 228 10.6 DIMENSIONIERUNG VON BHKW 229 10.7 KLIMATISIERUNG (KAELTEERZEUGUNG) DURCH ABWAERME UND WAERMEPUMPEN 231 10.7.1 KOMPRESSIONS-KAELTEMASCHINEN 233 10.7.2 ABSORPTIONS-KAELTEMASCHINEN 233 10.8 WAERMEPUMPEN 235 10.9 KRAFT-WAERME-KAELTE-VERBUND 237 UEBUNGSAUFGABEN 238 LITERATUR 241 11 WASSERKRAFTWERKE 242 11.1 NUTZBARE WASSERENERGIE 242 11.2 LAUFWASSERKRAFTWERKE 244 11.3 SPEICHERKRAFTWERKE : 246 11.4 PUMPSPEICHER-KRAFTWERKE 247 11.5 KRAFTWERKSKETTEN 249 11.6 TURBINEN FUER WASSERKRAFTWERKE 249 11.6.1 KAPLAN-TURBINEN 251 11.6.2 OSSBERGER-TURBINEN (BANKI-TURBINEN) 252 11.6.3 FRANCIS-TURBINEN 253 11.6.4 DERIAZ-TURBINEN 254 11.6.5 PELTON-TURBINEN 254 11.7 GEZEITEN-KRAFTWERKE 255 11.8 MEERESWELLEN-KRAFTWERKE 258 11.9 OZEANTHERMISCHE KRAFTWERKE 259 UEBUNGSAUFGABEN 260 LITERATUR 262 ANHANG 11.1 HERLEITUNG EULER'SEHE TURBINENHAUPTGLEICHUNG 262 ANHANG 11.2 HERLEITUNG DER ENERGIE VON MEERESWELLEN 264 12 SOLARTECHNIK (VON PROF. DR.-ING. E. BOLLIN) 265 12.1 UEBERBLICK 265 12.2 SOLARE STRAHLUNG 267 12.2.1 GRUNDLAGEN 267 12.2.2 DAS STRAHLUNGSANGEBOT AUF DIE ERDE 267 12.2.3 WICHTIGE BEGRIFFE UND GROESSEN IM UMGANG MIT SOLARSTRAHLUNG 270 12.2.4 MESSGERAETE ZUR ERFASSUNG DER GLOBALSTRAHLUNG 271 12.3 SOLARTHERMISCHE ENERGIENUTZUNG 273 12.3.1 UEBERSICHT 273 12.3.2 SONNENKOLLEKTOREN 274 12.3.3 CHARAKTERISIERUNG VON KOLLEKTOREN ODER DIE BESTIMMUNG DER NUTZLEISTUNGEN UND DES WIRKUNGSGRADES VON KOLLEKTOREN 276 12.3.4 KOLLEKTORTESTVERFAHREN 278 12.3.5 BAUARTEN VON SONNENKOLLEKTOREN 278 12.3.6 SOLARTHERMISCHE SYSTEME 279 12.3.7 SOLARTHERMISCHE GROSSANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 279 XII , INHALTSVERZEICHNIS I 12.3.8 SPEZIFISCHE KENNWERTE VON SOLARTHERMISCHEN ANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 281 12.3.9 BEISPIEL EINER SOLARTHERMISCHEN GROSSANLAGE ZUR TRINKWASSERBEREITUNG . 283 12.4 PHOTOVOLTAIK 286 12.4.1 EINFUEHRUNG 286 12.4.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER SOLARZELLE 287 12.4.3 SOLARZELLENTECHNOLOGIE 287 12.4.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT VON SOLARZELLEN 288 12.4.5 VERSCHALTEN VON SOLARZELLEN 290 12.4.6 PHOTOVOLTAISCHE SYSTEME 294 12.4.7 NETZPARALLELE PV-ANLAGEN 294 12.4.8 EVALUATION VON PV-SYSTEMEN 295 12.5 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE '. 296 12.5.1 ZUR EINFUEHRUNG 296 12.5.2 SOLARTURMKRAFTWERKE 297 12.5.3 PARABOLRINNENKRAFTWERKE 298 12.5.4 FRESNEL-KOLLEKTOREN 299 12.5.5 DISH-STIRLING-SYSTEME 299 12.5.6 AUFWINDKRAFTWERKE 300 UEBUNGSAUFGABEN 300 LITERATUR 301 13 WINDENERGIE 302 13.1 GRUNDLAGEN 302 13.2 WINDLEISTUNG UND NUTZBARE LEISTUNG 303 13.3 BAUARTEN VON WINDKONVERTERN 304 13.3.1 WIDERSTANDSLAEUFER 304 13.3.2 AUFTRIEBSLAEUFER 304 13.3.3 DARRIEUS-ROTOR 307 13.4 CHARAKTERISTIK VON WINDTURBINEN 308 13.5 REGELUNG UND NETZEINBINDUNG 309 13.6 KONZEPTE, ENTWICKLUNGEN 310 UEBUNGSAUFGABEN 311 LITERATUR 314 ANHANG 314 14 ENERGETISCHE VERWERTUNG VON BIOMASSE 316 14.1 THERMISCHE VERFAHREN 317 14.1.1 PYROLYSE 318 14.1.2 VERBRENNUNG 318 14.1.3 THERMISCHE VERGASUNG 319 14.2 BAKTERIELLE VERGASUNG 321 UEBUNGSAUFGABEN 323 LITERATUR 324 15 GEOTHERMIE 326 15.1 POTENZIAL DER GEOTHERMIE 326 15.2 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKSKONZEPTE, UEBERBLICK 328 15.3 DIREKTE DAMPFENTSPANNUNG ?.'. 329 INHALTSVERZEICHNIS XIII 15.4 FLUSHPRINZIP 330 15.5 BINAERPRINZIP: ORC UND KALINA 331 15.5.1 ORGANIC RANKINE CYCLES ORC 331 15.5.2 KALINA-PROZESS 333 15.6 HOT DRY ROCK-VERFAHREN, HDR 335 15.7 GEOKOMPRIMIERTE NASSE FELDER 337 15.8 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG MIT GEOTHERMISCHER ENERGIEQUELLE 337 15.9 HYBRIDSYSTEME 338 15.10 REIN GEOTHEMISCHE NUTZUNG 339 15.11 UMWELTASPEKTE ." 339 UEBUNGSAUFGABEN 339 LITERATUR 341 16 ENERGETISCHE MUELLVERWERTUNG 342 16.1 MUELLKRAFTWERKE MIT TRADITIONELLEN OEFEN 343 16.2 PYROLYSE 344 16.3 THERMOSELECT-VERFAHREN 345 16.4 SCHWEL-BRENN-VERFAHREN 346 16.5 DEPPNIEGAS/KLAERGAS-KRAFTWERKE 347 UEBUNGSAUFGABEN 349 LITERATUR . 350 17 ENERGIEVERTEILUNG, ENERGIESPEICHERUNG 351 17.1 ENERGIEVERTEILUNG 351 17.1.1 MINERALOELTRANSPORTE 351 17.1.2 ERDGASTRANSPORTE 352 17.1.3 ELEKTRISCHE VERBUNDNETZE 354 17.1.4 WAERMETRANSPORTE 355 17.2 ENERGIESPEICHERUNG 356 17.2.1 SPEICHERUNG DER BRENNSTOFFE 357 17.2.1.1 KOHLELAGERUNG 357 17.2.1.2 FLUESSIGE BRENNSTOFFE (ERDOEL UND MINERALOELPRODUKTE) 357 17.2.1.3 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE 359 17.2.2 WAERMESPEICHER 361 17.2.2.1 SPEICHERUNG FUEHLBARER WAERME 361 17.2.2.2 SPEICHERUNG LATENTER WAERME 362 17.2.3 ELEKTRISCHE SPEICHER 363 UEBUNGSAUFGABEN 364 LITERATUR 366 18 LIBERALISIERUNG DER ENERGIEMAERKTE (VON DIPL.-ING. H OEHLER) 367 18.1 RAHMENBEDINGUNGEN 367 18.1.1 DIE STRUKTUR DER STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND BIS 1998 367 18.1.2 AENDERUNGEN DER RAHMENBEDINGUNGEN SEIT DER LIBERALISIERUNG 369 18.2 ENTWICKLUNG SEIT 1998 373 18.2.1 PREISENTWICKLUNG 374 18.2.2 KONSEQUENZEN FUER DIE UNTERNEHMEN 375 18.3 AUSBLICK , 377 UEBUNGSAUFGABEN 378 LITERATUR .: 378 XIV INHALTSVERZEICHNIS 19 KYOTO-PROTOKOLL 380 19.1 GLOBALE ERWAERMUNG UND TREIBHAUSGASE GHG 380 19.2 GESCHICHTE DES KYOTO-PROTOKOLLS 381 19.3 MASSNAHMEN ZUR GHG MINDERUNG 383 19.3.1 EMISSIONSHANDEL 383 19.3.2 ALLOKATION DER EMISSIONEN 384 19.3.3 PREIS DER EMISSIONSZERTIFIKATE 384 19.3.4 JOINT IMPLEMENTATION (JI) 385 19.3.5 CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM (CDM) 385 19.3.6 CO 2 -SENKEN, LANDNUTZUNG: LULUCF 386 19.4 KONTROLLE UND ZERTIFIZIERUNG 387 19.4.1 COMPLIANCE COMMITTEE 387 19.4.2 ERNANNTE NATIONALE AUTORITAETEN DESIGNATED NATIONAL AUTHORITIES" DNA 387 19.4.3 ERNANNTE OPERATIVE ORGANISATIONEN DESIGNATED OPERATIONAL ENTITIES" DOE 387 19.4.4 ROLLE DER WELTBANK 388 19.5 DISKUSSION 388 UEBUNGSAUFGABEN 389 LITERATUR 390 ANHANG 391 LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN 39 3 SACHWORTVERZEICHNIS 441
adam_txt	RICHARD A. ZAHORANSKY ENERGIETECHNIK SYSTEME ZUR ENERGIEUMWANDLUNG. KOMPAKTWISSEN FUER STUDIUM UND BERUF 4., AKTUALISIERTE UND ERWEITERTE AUFLAGE MIT 389 ABBILDUNGEN UND 44 TABELLEN UNTER MITARBEIT VON ELMAR BOLLIN, HELMUT OEHLER UND UDO SCHELLING STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER 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 7 2.3.1 CARNOT-PROZESS 8 2.3.2 TECHNISCH REALISIERBARE KREISPROZESSE 9 2.3.3 IRREVERSIBILITAETEN , 10 2.4 ERSCHOEPFBARES UND NICHT ERSCHOEPFBARES (REGENERATIVES) ENERGIEANGEBOT 10 2.5 PRIMAER- UND SEKUNDAERENERGIEN 11 2.6 WELTENERGIEBEDARF 12 UEBUNGSAUFGABEN 12 LITERATUR 13 ANHANG 14 3 UEBERBLICK 17 3.1 NUTZ- UND PROZESSWAERME 18 3.2 ERZEUGUNG ELEKTRISCHER ENERGIE 19 3.3 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG 21 3.4 KOMBINATIONS-KRAFTWERKE 21 3.5 ERNEUERBARE (REGENERATIVE) UND UNERSCHOEPFBARE ENERGIEQUELLEN 22 3.6 ENTWICKLUNGEN IN DER ENERGIETECHNIK 25 UEBUNGSAUFGABEN 26 LITERATUR 27 4 KONVENTIONELLE DAMPFKRAFTWERKE 28 4.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 29 4.1.1 CLAUSIUS-RANKINE-VERGLEICHSPROZESS 29 4.1.2 UEBERHITZUNG DES FRISCHDAMPFES 30 4.1.3 ZWISCHENUEBERHITZUNG 31 4.1.4 REGENERATIVE SPEISEWASSER-VORWAERMUNG 31 4.1.5 EXERGETISCHE BETRACHTUNG 33 4.1.6 WAERMEAUSKOPPLUNG 34 4.1.7 REGELUNG VON DAMPFKRAFTWERKEN 34 4.2 AUFBAU VON DAMPFKRAFTWERKEN DKW 35 4.3 WASSERQUALITAETEN IN DAMPFKRAFTWERKEN 37 4.3.1 ARBEITSFLUID (SPEISEWASSER) 39 4.3.2 RUECKKUEHLWASSER 39 4.3.3 KUEHLWASSER 40 4.3.4 HEIZWASSER 40 4.3.5 WASSERAUFBEREITUNG .-. 40 VIII INHALTSVERZEICHNIS 4.4 DAMPFERZEUGER 42 4.4.1 ALLGEMEINE ZUSAMMENHAENGE 43 4.4.2 FEUERUNG 45 4.4.3 STROEMUNGSFORMEN 45 4.4.4 SIEDEKRISE 1. ART 47 4.4.5 GROSSWASSERRAUMKESSEL GWRK 48 4.4.6 NATURUMLAUF-DAMPFERZEUGER 48 4.4.7 ZWANGUMLAUF-DAMPFERZEUGER 51 4.4.8 ZWANGDURCHLAUF-DAMPFERZEUGER 51 4.4.9 ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI DAMPFERZEUGERN 54 4.5 REGENERATIVE SPEISEWASSERVORWAERMUNG/VORWAERMSTRECKE 55 4.5.1 NIEDERDRUCKVORWAERMER 55 4.5.2 MISCHVORWAERMER (SPEISEWASSERBEHAELTER) 55 4.5.3 HOCHDRUCKVORWAERMER 56 4.6 RAUCHGASREINIGUNG 57 4.6.1 ENTSTICKUNG 58 4.6.2 ENTSTAUBUNG 59 4.6.3 RAUCHGASENTSCHWEFELUNGSANLAGE REA 60 4.6.4 CO 2 -ABTRENNUNG UND SEQUESTRIERUNG 61 4.7 KUEHLSYSTEM 63 4.7.1 KONDENSATOR 63 4.7.2 KUEHLTUERME 63 4.7.2.1 NASSKUEHLTURM (NATURZUG-KUEHLTURM) 63 4.7.2.2 TROCKENKUEHLTURM 64 4.7.2.3 HYBRIDKUEHLTURM 64 4.8 TURBINEN 64 4.9 PUMPEN 65 4.10 GENERATOREN, FREQUENZHALTUNG 66 4.11 WEITERE KOMPONENTEN 67 4.12 LEITTECHNIK IN KRAFTWERKEN 67 4.13 ENTWICKLUNGEN 68 UEBUNGSAUFGABEN 70 LITERATUR 73 5 KERNKRAFTWERKE 75 5.1 KERNTECHNISCHE GRUNDLAGEN 75 5.1.1 KERNREAKTIONEN 75 5.1.2 ENERGIEUMSATZ BEI KERNREAKTIONEN 77 5.1.3 THERMISCHE UND SCHNELLE NEUTRONEN 80 5.1.4 MODERATION DER NEUTRONEN 82 5.1.5 BRUTPROZESSE 83 5.1.6 KERNBRENNSTOFFE 84 5.1.7 SELBSTREGELVERHALTEN, INHAERENTE SICHERHEIT 86 5.1.8 BIOLOGISCHE STRAHLENAUSWIRKUNGEN UND DEREN MASSEINHEITEN 86 5.1.9 RADIONUKLIDBILDUNG IN REAKTOREN 88 5.2 PRINZIPIELLER AUFBAU DES REAKTORS 89 5.2.1 BRENNELEMENT 89 5.2.2 LEISTUNGSVERTEILUNG . _ :.'. 90 5.2.3 REAKTORBEHAELTER ^ 92 INHALTSVERZEICHNIS ~ IX_ 5.3 SICHERHEITSPHILOSOPHIE 94 5.4 REAKTORTYPEN 96 5.4.1 UEBERSICHT DER REAKTORTYPEN 96 5.4.2 KERNKRAFTWERK MIT SIEDEWASSERREAKTOR 96 5.4.3 KERNKRAFTWERK MIT DRUCKWASSERREAKTOR 101 5.4.4 CANDU REAKTOR 104 5.4.5 SCHNELLE BRUETER ; 105 5.4.6 GASGEKUEHLTE REAKTOREN, HOCHTEMPERATURREAKTOR 106 5.4.7 KERNKRAFTWERKE DER 4. GENERATION 108 5.5 ENTSORGUNG, WIEDERAUFBEREITUNG, TRANSPORT 109 5.5.1 WIEDERAUFBEREITUNG 110 5.5.2 ENTSORGUNG 111 5.5.3 TRANSPORT 111 5.6 FUSIONSKONZEPTE 113 UEBUNGSAUFGABEN 116 LITERATUR 118 6 GASTURBINEN-KRAFTWERKE 120 6.1 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 120 6.1.1 GASTURBINE MIT ISOCHORER WAERMEZUFUHR 120 6.1.2 GASTURBINE MIT ISOBARER WAERMEZUFUHR 123 6.1.3 THERMODYNAMISCHE VARIANTEN 125 6.1.3.1 ZWISCHENKUEHLUNG 125 6.1.3.2 ZWISCHENERHITZUNG 125 6.1.3.3 LUFTVORWAERMUNG 126 6.1.4 REALER GASTURBINEN-PROZESS 128 6.1.5 UMWELTEINFLUESSE 129 6.2 AUFBAU MODERNER STATIONAERER GASTURBINEN 129 6.3 VERDICHTER ". '. 131 6.4 TURBINE IN DER GASTURBINENANLAGE 131 6.5 BRENNKAMMER 133 6.5.1 SILOBRENNKAMMER 133 6.5.2 RINGBRENNKAMMER 134 6.5.3 SCHADSTOFFMINIMIERUNG 134 6.6 SONSTIGE KOMPONENTEN 136 6.7 JET-GASTURBINEN, AERODERIVATE 136 6.8 MIKRO-GASTURBINEN 137 6.9 GASTURBINE MIT GETRENNTER NUTZLEISTUNGSTURBINE 138 6.10 GASTURBINEN MIT GESCHLOSSENEM KREISLAUF 138 6.11 GASTURBINEN-PUMPSPEICHER-KRAFTWERK .I 139 6.12 GASTURBINE MIT INTERNER KOHLEVERBRENNUNG 140 6.12.1 GASTURBINE MIT KOHLESTAUBFEUERUNG 140 6.12.2 GASTURBINE MIT KOHLEVERGASUNG 140 6.13 BETRIEBSVERHALTEN 141 6.14 ENTWICKLUNGEN 141 UEBUNGSAUFGABEN 141 LITERATUR 144 ANHANG 145 X - INHALTSVERZEICHNIS 7 KOMBINATIONSKRAFTWERKE 147 7.1 SCHALTUNGSMOEGLICHKEITEN 148 7.2 PRINZIPIELLE ZUSAMMENHAENGE 149 7.3 EINDRUCKPROZESS 151 7.4 ZWEI- UND MEHRDRUCKPROZESSE 155 7.5 GASTURBINE MIT INTERNER ABWAERMENUTZUNG (CHENG-CYCLE) 156 7.6 ABHITZEKESSEL 159 7.7 REGELUNG, BETRIEBSVERHALTEN 161 7.8 ENTWICKLUNGEN 162 UEBUNGSAUFGABEN 163 LITERATUR 166 8 STATIONAERE KOLBENMOTOREN FUER ENERGETISCHEN EINSATZ 167 8.1 OTTO-MOTOR 167 8.2 DIESEL-MOTOR 172 8.3 STIRLING-MOTOR 175 8.4 GASMOTOREN 178 8.4.1 BRENNGASE 178 8.4.2 TECHNISCHE BESONDERHEITEN DES GASMOTORS 180 8.5 DUAL FUEL (ZWEISTOFF-MOTOR, FEUERSTRAHL-MOTOR) 183 8.6 HYBRIDMOTOREN 183 8.7 NOTSTROMAGGREGATE 187 8.8 EMISSIONSMINDERUNG 188 8.8.1 OTTO-MOTOR 188 8.8.2 DIESEL-MOTOR 189 8.8.3 GASMOTOREN 189 8.9 MOTORREGELUNG FUER ENERGETISCHE ZWECKE 192 UEBUNGSAUFGABEN 193 LITERATUR 194 9 BRENNSTOFFZELLEN (VON PROF. DR.-ING. U. SCHELLING) 196 9.1 HISTORIE DER BRENNSTOFFZELLEN 196 9.2 FUNKTIONSPRINZIP UND KLASSIFIZIERUNG 197 9.3 THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN 198 9.4 WIRKUNGSGRAD VON BRENNSTOFFZELLEN 200 9.5 TYPISCHES BETRIEBSVERHALTEN 202 9.6 ANWENDUNGSGEBIETE UND STAND DER ENTWICKLUNG 203 9.6.1 DIE ALKALISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP AFC 206 9.6.2 DIE POLYMER-ELEKTROLYT BRENNSTOFFZELLE, TYP PEFC 207 9.6.3 DIE PHOSPHORSAURE BRENNSTOFFZELLE, TYP PAFC 209 9.6.4 DIE SCHMELZKARBONAT BRENNSTOFFZELLE, TYP MCFC 211 9.6.5 DIE OXIDKERAMISCHE BRENNSTOFFZELLE, TYP SOFC 213 UEBUNGSAUFGABEN 217 LITERATUR 218 10 KRAFT-WAERMEKOPPLUNG UND BLOCKHEIZ-KRAFTWERKE BHKW 219 10.1 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI DAMPFKRAFTWERKEN 220 10.1.1 GEGENDRUCKBETRIEB 220 10.1.2 ENTNAHME- UND ANZAPFBETRIEB 222 INHALTSVERZEICHNIS XI 10.2 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI GASTURBINEN 224 10.3 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOMBIKRAFTWERKEN (GUD) 225 10.4 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI KOLBENMOTOREN 226 10.5 WAERMEAUSKOPPLUNG BEI ANDEREN PROZESSEN 228 10.6 DIMENSIONIERUNG VON BHKW 229 10.7 KLIMATISIERUNG (KAELTEERZEUGUNG) DURCH ABWAERME UND WAERMEPUMPEN 231 10.7.1 KOMPRESSIONS-KAELTEMASCHINEN 233 10.7.2 ABSORPTIONS-KAELTEMASCHINEN 233 10.8 WAERMEPUMPEN 235 10.9 KRAFT-WAERME-KAELTE-VERBUND 237 UEBUNGSAUFGABEN 238 LITERATUR 241 11 WASSERKRAFTWERKE 242 11.1 NUTZBARE WASSERENERGIE 242 11.2 LAUFWASSERKRAFTWERKE 244 11.3 SPEICHERKRAFTWERKE : 246 11.4 PUMPSPEICHER-KRAFTWERKE 247 11.5 KRAFTWERKSKETTEN 249 11.6 TURBINEN FUER WASSERKRAFTWERKE 249 11.6.1 KAPLAN-TURBINEN 251 11.6.2 OSSBERGER-TURBINEN (BANKI-TURBINEN) 252 11.6.3 FRANCIS-TURBINEN 253 11.6.4 DERIAZ-TURBINEN 254 11.6.5 PELTON-TURBINEN 254 11.7 GEZEITEN-KRAFTWERKE 255 11.8 MEERESWELLEN-KRAFTWERKE 258 11.9 OZEANTHERMISCHE KRAFTWERKE 259 UEBUNGSAUFGABEN 260 LITERATUR 262 ANHANG 11.1 HERLEITUNG EULER'SEHE TURBINENHAUPTGLEICHUNG 262 ANHANG 11.2 HERLEITUNG DER ENERGIE VON MEERESWELLEN 264 12 SOLARTECHNIK (VON PROF. DR.-ING. E. BOLLIN) 265 12.1 UEBERBLICK 265 12.2 SOLARE STRAHLUNG 267 12.2.1 GRUNDLAGEN 267 12.2.2 DAS STRAHLUNGSANGEBOT AUF DIE ERDE 267 12.2.3 WICHTIGE BEGRIFFE UND GROESSEN IM UMGANG MIT SOLARSTRAHLUNG 270 12.2.4 MESSGERAETE ZUR ERFASSUNG DER GLOBALSTRAHLUNG 271 12.3 SOLARTHERMISCHE ENERGIENUTZUNG 273 12.3.1 UEBERSICHT 273 12.3.2 SONNENKOLLEKTOREN 274 12.3.3 CHARAKTERISIERUNG VON KOLLEKTOREN ODER DIE BESTIMMUNG DER NUTZLEISTUNGEN UND DES WIRKUNGSGRADES VON KOLLEKTOREN 276 12.3.4 KOLLEKTORTESTVERFAHREN 278 12.3.5 BAUARTEN VON SONNENKOLLEKTOREN 278 12.3.6 SOLARTHERMISCHE SYSTEME 279 12.3.7 SOLARTHERMISCHE GROSSANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 279 XII , INHALTSVERZEICHNIS I 12.3.8 SPEZIFISCHE KENNWERTE VON SOLARTHERMISCHEN ANLAGEN ZUR TRINKWARMWASSERBEREITUNG 281 12.3.9 BEISPIEL EINER SOLARTHERMISCHEN GROSSANLAGE ZUR TRINKWASSERBEREITUNG . 283 12.4 PHOTOVOLTAIK 286 12.4.1 EINFUEHRUNG 286 12.4.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER SOLARZELLE 287 12.4.3 SOLARZELLENTECHNOLOGIE 287 12.4.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT VON SOLARZELLEN 288 12.4.5 VERSCHALTEN VON SOLARZELLEN 290 12.4.6 PHOTOVOLTAISCHE SYSTEME 294 12.4.7 NETZPARALLELE PV-ANLAGEN 294 12.4.8 EVALUATION VON PV-SYSTEMEN 295 12.5 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE '. 296 12.5.1 ZUR EINFUEHRUNG 296 12.5.2 SOLARTURMKRAFTWERKE 297 12.5.3 PARABOLRINNENKRAFTWERKE 298 12.5.4 FRESNEL-KOLLEKTOREN 299 12.5.5 DISH-STIRLING-SYSTEME 299 12.5.6 AUFWINDKRAFTWERKE 300 UEBUNGSAUFGABEN 300 LITERATUR 301 13 WINDENERGIE 302 13.1 GRUNDLAGEN 302 13.2 WINDLEISTUNG UND NUTZBARE LEISTUNG 303 13.3 BAUARTEN VON WINDKONVERTERN 304 13.3.1 WIDERSTANDSLAEUFER 304 13.3.2 AUFTRIEBSLAEUFER 304 13.3.3 DARRIEUS-ROTOR 307 13.4 CHARAKTERISTIK VON WINDTURBINEN 308 13.5 REGELUNG UND NETZEINBINDUNG 309 13.6 KONZEPTE, ENTWICKLUNGEN 310 UEBUNGSAUFGABEN 311 LITERATUR 314 ANHANG 314 14 ENERGETISCHE VERWERTUNG VON BIOMASSE 316 14.1 THERMISCHE VERFAHREN 317 14.1.1 PYROLYSE 318 14.1.2 VERBRENNUNG 318 14.1.3 THERMISCHE VERGASUNG 319 14.2 BAKTERIELLE VERGASUNG 321 UEBUNGSAUFGABEN 323 LITERATUR 324 15 GEOTHERMIE 326 15.1 POTENZIAL DER GEOTHERMIE 326 15.2 GEOTHERMISCHE KRAFTWERKSKONZEPTE, UEBERBLICK 328 15.3 DIREKTE DAMPFENTSPANNUNG ?.'. 329 INHALTSVERZEICHNIS XIII 15.4 FLUSHPRINZIP 330 15.5 BINAERPRINZIP: ORC UND KALINA 331 15.5.1 ORGANIC RANKINE CYCLES ORC 331 15.5.2 KALINA-PROZESS 333 15.6 HOT DRY ROCK-VERFAHREN, HDR 335 15.7 GEOKOMPRIMIERTE NASSE FELDER 337 15.8 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG MIT GEOTHERMISCHER ENERGIEQUELLE 337 15.9 HYBRIDSYSTEME 338 15.10 REIN GEOTHEMISCHE NUTZUNG 339 15.11 UMWELTASPEKTE ." 339 UEBUNGSAUFGABEN 339 LITERATUR 341 16 ENERGETISCHE MUELLVERWERTUNG 342 16.1 MUELLKRAFTWERKE MIT TRADITIONELLEN OEFEN 343 16.2 PYROLYSE 344 16.3 THERMOSELECT-VERFAHREN 345 16.4 SCHWEL-BRENN-VERFAHREN 346 16.5 DEPPNIEGAS/KLAERGAS-KRAFTWERKE 347 UEBUNGSAUFGABEN 349 LITERATUR . 350 17 ENERGIEVERTEILUNG, ENERGIESPEICHERUNG 351 17.1 ENERGIEVERTEILUNG 351 17.1.1 MINERALOELTRANSPORTE 351 17.1.2 ERDGASTRANSPORTE 352 17.1.3 ELEKTRISCHE VERBUNDNETZE 354 17.1.4 WAERMETRANSPORTE 355 17.2 ENERGIESPEICHERUNG 356 17.2.1 SPEICHERUNG DER BRENNSTOFFE 357 17.2.1.1 KOHLELAGERUNG 357 17.2.1.2 FLUESSIGE BRENNSTOFFE (ERDOEL UND MINERALOELPRODUKTE) 357 17.2.1.3 GASFOERMIGE BRENNSTOFFE 359 17.2.2 WAERMESPEICHER 361 17.2.2.1 SPEICHERUNG FUEHLBARER WAERME 361 17.2.2.2 SPEICHERUNG LATENTER WAERME 362 17.2.3 ELEKTRISCHE SPEICHER 363 UEBUNGSAUFGABEN 364 LITERATUR 366 18 LIBERALISIERUNG DER ENERGIEMAERKTE (VON DIPL.-ING. H OEHLER) 367 18.1 RAHMENBEDINGUNGEN 367 18.1.1 DIE STRUKTUR DER STROMVERSORGUNG IN DEUTSCHLAND BIS 1998 367 18.1.2 AENDERUNGEN DER RAHMENBEDINGUNGEN SEIT DER LIBERALISIERUNG 369 18.2 ENTWICKLUNG SEIT 1998 373 18.2.1 PREISENTWICKLUNG 374 18.2.2 KONSEQUENZEN FUER DIE UNTERNEHMEN 375 18.3 AUSBLICK , 377 UEBUNGSAUFGABEN 378 LITERATUR .: 378 XIV INHALTSVERZEICHNIS 19 KYOTO-PROTOKOLL 380 19.1 GLOBALE ERWAERMUNG UND TREIBHAUSGASE GHG 380 19.2 GESCHICHTE DES KYOTO-PROTOKOLLS 381 19.3 MASSNAHMEN ZUR GHG MINDERUNG 383 19.3.1 EMISSIONSHANDEL 383 19.3.2 ALLOKATION DER EMISSIONEN 384 19.3.3 PREIS DER EMISSIONSZERTIFIKATE 384 19.3.4 JOINT IMPLEMENTATION (JI) 385 19.3.5 CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM (CDM) 385 19.3.6 CO 2 -SENKEN, LANDNUTZUNG: LULUCF 386 19.4 KONTROLLE UND ZERTIFIZIERUNG 387 19.4.1 COMPLIANCE COMMITTEE 387 19.4.2 ERNANNTE NATIONALE AUTORITAETEN DESIGNATED NATIONAL AUTHORITIES" DNA 387 19.4.3 ERNANNTE OPERATIVE ORGANISATIONEN DESIGNATED OPERATIONAL ENTITIES" DOE 387 19.4.4 ROLLE DER WELTBANK 388 19.5 DISKUSSION 388 UEBUNGSAUFGABEN 389 LITERATUR 390 ANHANG 391 LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN 39 3 SACHWORTVERZEICHNIS 441
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