Regenerative Energiesysteme: Grundlagen, Systemtechnik und Analysen ausgeführter Beispiele nachhaltiger Energiesysteme
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
2015
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| Ausgabe: | 4., überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Klappentext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVII, 457 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783658096373 |
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| adam_text | giesysteme darzustellen, Einflussparameter zu erläutern und Potentiale durch Über֊
ßeispi^anl^eti aus de# Praxis geben zuverlässige
Informationen für die tägliche Arbeit, dabei liegt der Schwerpunkt auf kleinen,
dezentralen Anlagen. Übungen mit Lösungen erleichtern den Zugang zu den ver-
schiedenen Stoffgebieten, in der 4. Auflage wurde das Kapitel Speichertechnologien
neu aufgenommen sowie? das Kapitel Verbrennungsmotoren um Kenngrößen zur
Beurteilung von Motoren sowie um zwei Übungen erweitert.
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Der Inhalt
Photovoltaik * Solarthermie · Windenergie · Wasserkraft - Erdwärme und Wärme-
pumpe - Biomasse * Biogas * Biokraftstoffe • Geothermische Strom֊ und Wärme-
erzeugung ♦ Solare Kraftwerke · Kraft-Wärmekoppluhg mittels Motoren* Gas- oder
Dampfturbinen, Stirling-Motor* Brennstoffzellen u.a. · Wasserstoff als Energieträger -
Speichertechnologien · Beispieldaten · Lösungen
• Studierende in Bachelor- und Masterstudiengängen des Maschinenbaus,
der Energie- und Umwelttechnik sowie artverwandter Studiengänge
an Fachhochschulen, Technischen Hochschulen und Universitäten mit
den Schwerpunkten erneuerbare Energie, nachhaltige und regenerative
Energiesysteme
• Berater und Sachverständige für das Marktsegment
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung................................................................ 1
2 Photovoltaik.............................................................. 7
2.1 Grundlagen........................................................ 10
2.2 Funktionsprinzip.................................................. 15
2.3 Beispielanlagen................................................... 26
2.4 Übungen........................................................... 31
3 Solar thermie............................................................ 33
3.1 Grundlagen........................................................ 33
3.2 Funktionsprinzip.................................................. 36
3.3 Beispielanlage ................................................... 45
3.4 Übungen........................................................... 50
4 Windenergie ............................................................. 53
4.1 Auswertung von Standortmessungen.................................. 56
4.2 Grundlagen........................................................ 57
4.3 Funktionsprinzip.................................................. 63
4.3.1 Leistungsregelung.......................................... 73
4.3.2 Gitterteilung/Flügelzahl................................... 74
4.3.3 Turbulenzen und dynamische Belastungen..................... 76
4.3.4 Standsicherheit und Turbulenzgutachten..................... 82
4.3.5 Normen und Richtlinien..................................... 82
4.4 Beispielanlagen................................................... 83
4.4.1 Vertikalachsenrotor (Darrieus-Rotor) ...................... 83
4.4.2 Widerstandsläufer (SAVONIUS-Rotor) ........................ 84
4.4.3 Kleinstwindkraftanlage..................................... 86
4.4.4 Großanlage................................................. 87
4.5 Generatorbauweise und -betriebskennlinie.......................... 91
4.6 Übungen........................................................... 99
XIII
XIV Inhaltsverzeichnis
5 Wasserkraft..........................................................103
5.1 Grundlagen......................................................103
5.1.1 Wasserrad...............................................106
5.1.2 Wasserturbine...........................................108
5.2 Funktionsprinzip................................................116
5.2.1 Laufwasserkraftwerk.....................................117
5.2.2 Speicherkraftwerk.......................................118
5.2.3 Gezeitenkraftwerk.......................................119
5.2.4 Wellenkraftwerk.........................................122
5.2.5 Meereswärmekraftwerk....................................127
5.2.6 Osmosekraftwerk.........................................129
5.3 Beispielanlagen.................................................130
5.3.1 Pelton-Turbine..........................................130
5.3.2 Francis-Turbine.........................................131
5.3.3 Beispiele für Laufkraftwerke............................131
5.3.4 Gezeitenkraftwerk /.....................................132
5.3.5 Pumpspeicherkraftwerk...................................133
5.4 Übungen.........................................................134
6 Erdwärme und Wärmepumpe..............................................137
6.1 Grundlagen......................................................137
6.1.1 Camot-Prozess...........................................138
6.1.2 Kältemittel............................................ 144
6.2 Funktionsprinzip................................................153
6.2.1 Erdkollektor und Rückwirkungen auf das Erdreich.........155
6.2.2 Wärmeträgermedium.......................................159
6.2.3 Anfahren der Anlage/Instationäre Betriebszustände/
Leistungsregelung........................................160
6.2.4 Nachhaltigkeit und Effizienz............................161
6.2.5 Absorptionskälteanlage..................................163
6.3 Beispielanlagen.................................................166
6.3.1 Messdaten einer Beispielanlage im Taunus................166
6.3.2 Messdaten einer Beispielanlage in Nordfriesland.........167
6.3.3 Daten aus einer Herstelleranimation.....................168
6.3.4 Daten eines Kompressorherstellers.......................171
6.4 Übungen.........................................................172
Inhaltsverzeichnis
XV
7 Biomasse..............................................................175
7.1 Grundlagen......................................................175
7.1.1 Biochemische Grundlagen.................................175
7.1.2 Verbrennung von Biomasse................................183
7.1.3 Thermochemische Umwandlung..............................189
7.2 Funktionsprinzipien.............................................200
7.2.1 Holzvergasersysteme.....................................200
7.2.2 Verkokung ..............................................206
7.2.3 Hausfeuerungsanlagen....................................206
7.3 Anwendungsbeispiele.............................................212
7.4 Übungen.........................................................222
8 Biogas................................................................227
8.1 Anlagenbeschreibung.............................................227
8.2 Fermentation....................................................228
8.3 Gaszusammensetzung und Aufbereitung.............................233
8.4 Kraft-Wärme-Kopplung ...........................................239
8.5 Betriebliche Aspekte ...........................................241
8.6 Gasprognose ....................................................247
8.7 Anlagenbeispiel ................................................250
8.8 Betriebsdatenüberwachung........................................252
8.9 Übungen.........................................................255
9 Biokraftstoffe........................................................257
9.1 Biokraftstoffe der 1. Generation................................258
9.1.1 Biodiesel (Rapsölmethylester, RME)......................258
9.1.2 Bioethanol .............................................260
9.1.3 Pflanzenöl .............................................263
9.1.4 Dimethylether (DME) ....................................264
9.1.5 Biogas..................................................264
9.2 Biokraftstoffe der 2. Generation................................265
9.2.1 Biomass-to-Liquid (BtL)-Kraftstoffe.....................265
9.2.2 Bioethanol der 2. Generation............................274
9.3 Übungen.........................................................276
10 Geothermische Stromerzeugung .........................................279
10.1 Grundlagen.................................................... 279
10.1.1 Hochenthalpie-Lagerstätten..............................281
10.1.2 Niederenthalpie-Lagerstätten............................283
10.2 Funktionsbeschreibung...........................................288
10.2.1 Entspannungsverdampfung (Flash-Evaporation).............288
10.2.2 ORC- und KALINA-Prozess.................................290
XVI
Inhaltsverzeichnis
10.3 Beispielanlage .............................................. 292 1
10.4 Übungen.................................................... 293 |
11 Solare Kraftwerke................................................... 295 J
11.1 Paraboirinnenkraftwerk....................................... 297 |
11.2 Solarturmkraftwerk/Zentralreceiverkraftwerke................. 300 )
11.3 Dish-Stirling-Anlage .........................................301 |
11.4 Nicht konzentrierende Kraftwerkskonzepte..................... 302 ՝
11.4.1 Solarteichkraftwerke...................................302
11.4.2 Aufwindkraftwerk/Thermikkraftwerke.....................304
11.4.3 Fallwindkraftwerk......................................306
11.5 Beispielanlage ...............................................306
11.6 Übungen..................................................... 311
12 Kraft-Wärme-Kopplung.................................................315
12.1 Verbrennungsmotoren. . Л......................................316
12.1.1 Pflanzenölmotor........................................316
12.1.2 Gasmotor...............................................316
12.1.3 Kenngrößen zur Beurteilung von Motoren.................317
12.2 Dampfturbinenkraftwerk........................................321
12.3 Gasturbinenprozess............................................323
12.4 Kombinierter Gas-Dampfturbinenprozess.........................324
12.5 STIRLING-Motor................................................326
12.5.1 Kinematik..............................................326
12.5.2 Thermodynamik..........................................329
12.6 ORC-Prozess...................................................333
12.7 KAUNA-Prozess.................................................335
12.8 Brennstoffzellen..............................................337
12.9 Thermoelektrischer Generator..................................352
12.10 Übungen.......................................................355
13 Wasserstoff als Energieträger........................................359
13.1 Thermochemische Umwandlung....................................359
13.2 Elektrolyse ..................................................362
13.3 Thermochemische Dissoziation..................................367
13.4 Photochemische Herstellung....................................367
13.5 Biowasserstoff................................................368
13.6 Übungen.......................................................369
Inhaltsverzeichnis XVU
X4 Speichertechnologien.................................................. 371
14.1 Thermische Speicher............................................372
14.2 Mechanische Speicher...........................................374
14.2.1 Druckluftspeicher......................................374
14.2.2 Schwungradspeicher.....................................379
14.3 Elektrische Energiespeicher....................................381
14.4 Chemische Speicher.............................................383
14.5 Übungen........................................................385
15 Anhang..................................................................387
15.1 Beispieldaten Wärmeverbrauch eines Einfamilienhaus.............387
15.2 Beispieldaten elektr. Verbrauch eines Einfamilienhaushalts.....388
15.3 Verbrauchsdaten exemplarischer Haushaltsgeräte.................389
15.4 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsrechnung.....................390
15.4.1 Bilanz.................................................390
15.4.2 Gewinn-und Verlustrechnung ............................394
15.4.3 Finanzplanung und Finanzkontrolle......................396
15.4.4 Darlehens- und Tilgungsrechnung........................398
15.5 Periodensystem der Elemente....................................400
15.6 Lösungen zu den Übungen........................................401
15.6.1 Lösungen zu Kap. 2.....................................401
15.6.2 Lösungen zu Kap. 3.....................................403
15.6.3 Lösungen zu Kap. 4.....................................406
15.6.4 Lösungen zu Kap. 5.....................................411
15.6.5 Lösungen zu Kap. 6.....................................419
15.6.6 Lösungen zu Kap. 7.....................................423
15.6.7 Lösungen zu Kap. 8.....................................434
15.6.8 Lösungen zu Kap. 10....................................438
15.6.9 LosungenzuKap.il.......................................439
15.6.10 Lösungen zu Kap. 12....................................442
15.6.11 Lösungen zu Kap. 13....................................444
15.6.12 Lösungen zu Kap. 14 . . ...............................445
Sachverzeichnis
447
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