Verfügbarkeit: Regenerative Energiesysteme

Regenerative Energiesysteme: Grundlagen, Systemtechnik und Analysen ausgeführter Beispiele nachhaltiger Energiesysteme

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Watter, Holger 1963- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Wiesbaden Springer Vieweg [2022]
Ausgabe:	6. Auflage
Schlagworte:	Nachhaltigkeit Erneuerbare Energien Dezentrale Energieversorgung Energietechnik Biomasse Brennstoffzelle Erdwärme Geothermie Gezeitenkraftwerk Kraft-Wärme-Kopplung Photovoltaik Solarthermie Solarzelle Wasserkraft Windenergie Wärmepumpe Projektmanagement Power-to-Gas Power-to-Liquid Speichertechnologie Netzplan SMART-Methode Projektorganisation Projektcontrolling Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XVIII, 504 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783658358679 365835867X

Internformat

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adam_text	1 EINLEITUNG ........................................................................................................ 1 LITERATUR ............................................................................................................ 7 2 PHOTOVOLTAIK ..................................................................................................... 9 2.1 GRUNDLAGEN ............................................................................................ 12 2.2 FUNKTIONSPRINZIP .................................................................................... 17 2.3 BEISPIELANLAGEN ...................................................................................... 28 2.4 UEBUNGEN ................................................................................................. 33 LITERATUR ............................................................................................................ 34 3 SOLARTHERMIE ................................................................................................... 35 3.1 GRUNDLAGEN ........................................................................................... 35 3.2 FUNKTIONSPRINZIP .................................................................................... 38 3.3 BEISPIELANLAGE ...................................................................................... 47 3.4 UEBUNGEN ................................................................................................. 54 LITERATUR ............................................................................................................ 55 4 WINDENERGIE .................................................................................................. 57 4.1 AUSWERTUNG VON STANDORTMESSUNGEN ..................................................... 60 4.2 GRUNDLAGEN ........................................................................................... 61 4.3 FUNKTIONSPRINZIP .................................................................................... 67 4.3.1 LEISTUNGSREGELUNG ................................................................... 77 4.3.2 GITTERTEILUNG/FLUEGELZAHL ......................................................... 78 4.3.3 TURBULENZEN UND DYNAMISCHE BELASTUNGEN ............................. 80 4.3.4 STANDSICHERHEIT UND TURBULENZGUTACHTEN ................................ 86 4.3.5 NORMEN UND RICHTLINIEN ......................................................... 86 4.4 BEISPIELANLAGEN ...................................................................................... 87 4.4.1 VERTIKALACHSENROTOR (DARRIEUS-ROTOR) ................................ 87 4.4.2 WIDERSTANDSLAEUFER (SAVONIUS-ROTOR) .................................. 88 4.4.3 KLEINSTWINDKRAFTANLAGE ............................................................ 90 4.4.4 GROSSANLAGE .............................................................................. 91 XIII XIV INHALTSVERZEICHNIS 4.5 GENERATORBAUWEISE UND -BETRIEBSKENNLINIE ........................................ 95 4.6 UEBUNGEN .................................................................................................. 103 LITERATUR .............................................................................................................. 104 5 WASSERKRAFT ....................................................................................................... 105 5.1 GRUNDLAGEN .............................................................................................. 105 5.1.1 WASSERRAD .................................................................................... 108 5.1.2 WASSERTURBINE ............................................................................ 110 5.2 FUNKTIONSPRINZIP ................................................................................... 118 5.2.1 LAUFWASSERKRAFTWERK ............................................................... 119 5.2.2 SPEICHERKRAFTWERK ....................................................................... 120 5.2.3 GEZEITENKRAFTWERK ....................................................................... 121 5.2.4 WELLENKRAFTWERK ......................................................................... 124 5.2.5 MEERESWAERMEKRAFTWERK ............................................................. 129 5.2.6 OSMOSEKRAFTWERK ....................................................................... 131 5.3 BEISPIELANLAGEN ........................................................................................ 133 5.3.1 PELTON-TURBINE ............................................................................ 133 5.3.2 FRANCIS-TURBINE ......................................................................... 134 5.3.3 BEISPIELE FUER LAUFKRAFTWERKE ..................................................... 135 5.3.4 GEZEITENKRAFTWERK ....................................................................... 136 5.3.5 PUMPSPEICHERKRAFTWERK ............................................................. 137 5.4 UEBUNGEN ................................................................................................... 138 LITERATUR .............................................................................................................. 139 6 ERDWAERME UND WAERMEPUMPE ........................................................................ 141 6.1 GRUNDLAGEN .............................................................................................. 141 6.1.1 CARNOT-PROZESS ............................................................................ 142 6.1.2 KAELTEMITTEL ................................................................................. 148 6.2 FUNKTIONSPRINZIP ...................................................................................... 157 6.2.1 ERDKOLLEKTOR UND RUECKWIRKUNGEN AUF DAS ERDREICH ................. 159 6.2.2 WAERMETRAEGERMEDIUM .................................................................. 163 6.2.3 ANFAHREN DER ANLAGE/INSTATIONAERE BETRIEBSZUSTAENDE/ LEISTUNGSREGELUNG ...................................................................... 164 6.2.4 NACHHALTIGKEIT UND EFFIZIENZ ..................................................... 165 6.2.5 ABSORPTIONSKAELTEANLAGE ............................................................... 167 6.3 BEISPIELANLAGEN ......................................................................................... 170 6.3.1 MESSDATEN EINER BEISPIELANLAGE IM TAUNUS ................................ 170 6.3.2 MESSDATEN EINER BEISPIELANLAGE IN NORDFRIESLAND ...................... 171 6.3.3 DATEN AUS EINER HERSTELLERANIMATION ........................................... 172 6.3.4 DATEN EINES KOMPRESSORHERSTELLERS ............................................. 175 6.4 UEBUNGEN ................................................................................................... 176 LITERATUR .............................................................................................................. 177 INHALTSVERZEICHNIS XV 7 BIOMASSE ........................................................................................................... 179 7.1 GRUNDLAGEN ............................................................................................. 179 7.1.1 BIOCHEMISCHE GRUNDLAGEN ......................................................... 179 7.1.2 VERBRENNUNG VON BIOMASSE ....................................................... 187 7.1.3 THERMOCHEMISCHE UMWANDLUNG ............................................... 193 7.1.4 ADIABATE VERBRENNUNGSTEMPERATUR ............................................ 202 7.2 FUNKTIONSPRINZIPIEN ................................................................................ 205 7.2.1 HOLZVERGASERSYSTEME ................................................................. 205 7.2.2 VERKOKUNG ................................................................................ 211 7.2.3 HAUSFEUERUNGSANLAGEN .............................................................. 211 7.3 ANWENDUNGSBEISPIELE ............................................................................. 217 7.4 UEBUNGEN .................................................................................................. 227 LITERATUR ............................................................................................................. 230 8 BIOGAS ........................................... 233 8.1 ANLAGENBESCHREIBUNG ............................................................................ 233 8.2 FERMENTATION ......................................................................................... 234 8.3 GASZUSAMMENSETZUNG UND AUFBEREITUNG .............................................. 239 8.4 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG ........................................................................ 245 8.5 BETRIEBLICHE ASPEKTE ............................................................................. 247 8.6 GASPROGNOSE ......................................................................................... 253 8.7 ANLAGENBEISPIEL .................................................................................... 256 8.8 BETRIEBSDATENUEBERWACHUNG ..................................................................... 258 8.9 UEBUNGEN ................................................................................................. 261 LITERATUR ............................................................................................................. 262 9 BIOKRAFTSTOFFE ................................................................................................... 263 9.1 BIOKRAFTSTOFFE DER 1. GENERATION .............................................................. 264 9.1.1 BIODIESEL (RAPSOELMETHYLESTER, RME) ....................................... 264 9.1.2 BIOETHANOL ................................................................................ 266 9.1.3 PFLANZENOEL .................................................................................. 269 9.1.4 DIMETHYLETHER (DME) .............................................................. 270 9.1.5 BIOGAS ....................................................................................... 270 9.2 BIOKRAFTSTOFFE DER 2. GENERATION .............................................................. 271 9.2.1 BIOMASS-TO-LIQUID (BTL)-KRAFTSTOFFE ....................................... 271 9.2.2 BIOETHANOL DER 2. GENERATION .................................................... 280 9.3 PROJEKTBEISPIELE ....................................................................................... 281 9.3.1 POWER-TO-GAS ............................................................................. 282 9.3.2 POWER-TO-LIQUID ........................................................................ 284 9.4 BASISWISSEN SYNTHETISCHE KRAFTSTOFFE ...................................................... 287 9.4.1 KONVENTIONELLE KRAFTSTOFFE ......................................................... 287 9.4.2 SYNTHETISCHE KRAFTSTOFFE ............................................................ 288 XVI INHALTSVERZEICHNIS 9.4.3 FISCHER-TROPSCH-SYNTHESE ............................................. 294 9.4.4 KOHLENSTOFFFREIE KRAFTSTOFFE ..................................................... 296 9.4.5 ZUSAMMENFASSUNG/BEWERTUNG ............................................... 300 9.5 UEBUNGEN ................................................................................................. 301 LITERATUR .............................................................................................................. 302 10 GEOTHERMISCHE STROMERZEUGUNG .................................................................... 305 10.1 GRUNDLAGEN ............................................................................................. 305 10.1.1 HOCHENTHALPIE-LAGERSTAETTEN ..................................................... 307 10.1.2 NIEDERENTHALPIE-LAGERSTAETTEN .................................................. 309 10.2 FUNKTIONSBESCHREIBUNG ........................................................................... 314 10.2.1 ENTSPANNUNGSVERDAMPFUNG (FLASH-EVAPORATION) ................... 314 10.2.2 ORC UND KALINA-PROZESS .................................................. 316 10.3 BEISPIELANLAGE ........................................................................................ 318 10.4 UEBUNGEN .................................................................................................. 319 LITERATUR .............................................................................................................. 320 11 SOLARE KRAFTWERKE ............................................................................................ 321 11.1 PARABOLRINNENKRAFTWERK ........................................................................... 323 11.2 SOLARTURM KRAFTWERK/ZENTRALRECEIVERKRAFTWERKE ....................................... 326 11.3 DISH-STIRLING-ANLAGE ............................................................................. 327 11.4 NICHT KONZENTRIERENDE KRAFTWERKSKONZEPTE ............................................ 328 11.4.1 SOLARTEICHKRAFTWERKE ................................................................ 328 11.4.2 AUFWINDKRAFTWERK/THERMIKKRAFTWERKE .................................... 330 11.4.3 FALLWINDKRAFTWERK ..................................................................... 332 11.5 BEISPIELANLAGE ....................................................................................... 332 11.6 UEBUNGEN ................................................................................................. 337 LITERATUR .............................................................................................................. 340 12 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG .................................................................................. 341 12.1 VERBRENNUNGSMOTOREN .............................................................................. 342 12.1.1 PFLANZENOELMOTOR ....................................................................... 342 12.1.2 GASMOTOR ................................................................................. 342 12.1.3 KENNGROESSEN ZUR BEURTEILUNG VON MOTOREN .............................. 343 12.2 DAMPFTURBINENKRAFTWERK ......................................................................... 347 12.3 GASTURBINENPROZESS ................................................................................. 349 12.4 KOMBINIERTER GAS-DAMPFTURBINENPROZESS ............................................... 350 12.5 STIRLING-MOTOR ...................................................................................... 352 12.5.1 KINEMATIK ................................................................................. 352 12.5.2 THERMODYNAMIK ....................................................................... 355 12.6 ORC-PROZESS ........................................................................................... 359 12.7 KALINA-PROZESS ...................................................................................... 361 INHALTSVERZEICHNIS XVII 12.8 BRENNSTOFFZELLEN .................................................................................... 363 12.9 THERMOELEKTRISCHER GENERATOR ............................................................... 378 12.10 UEBUNGEN ................................................................................................. 381 LITERATUR ............................................................................................................. 383 13 WASSERSTOFF ALS ENERGIETRAEGER ........................................................................ 385 13.1 THERMOCHEMISCHE UMWANDLUNG ........................................................... 385 13.2 ELEKTROLYSE ............................................................................................ 388 13.3 THERMOCHEMISCHE DISSOZIATION .............................................................. 393 13.4 PHOTOCHEMISCHE HERSTELLUNG ................................................................... 393 13.5 BIOWASSERSTOFF ....................................................................................... 394 13.6 UEBUNGEN ................................................................................................ 395 LITERATUR ............................................................................................................. 395 14 SPEICHERTECHNOLOGIEN ........................................................................................ 397 14.1 THERMISCHE SPEICHER ............................................................................. 398 14.2 MECHANISCHE SPEICHER ............................................................................. 400 14.2.1 DRUCKLUFTSPEICHER .................................................................... 400 14.2.2 SCHWUNGRADSPEICHER ............................................................... 404 14.3 ELEKTRISCHE ENERGIESPEICHER ................................................................... 406 14.4 CHEMISCHE SPEICHER ............................................................................... 408 14.5 UEBUNGEN ................................................................................................. 410 LITERATUR ............................................................................................................. 410 15 ANHANG .............................................................................................................. 411 15.1 BEISPIELDATEN WAERMEVERBRAUCH EINES EINFAMILIENHAUS .......................... 411 15.2 BEISPIELDATEN ELEKTR. VERBRAUCH EINES EINFAMILIENHAUSHALTS ................... 412 15.3 VERBRAUCHSDATEN EXEMPLARISCHER HAUSHALTSGERAETE .................................. 413 15.4 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSRECHNUNG .......................................... 414 15.4.1 BILANZ ..................................................................................... 414 15.4.2 GEWINN UND VERLUSTRECHNUNG ............................................... 418 15.4.3 FINANZPLANUNG UND FINANZKONTROLLE ....................................... 420 15.4.4 DARLEHENS-UND TILGUNGSRECHNUNG .......................................... 422 15.5 EINFUEHRUNG IN DAS PROJEKTMANAGEMENT .................................................... 423 15.5.1 GRUNDLAGEN ............................................................................. 423 15.5.2 PROJEKTPHASEN ........................................................................ 425 15.5.3 AUFTRAGSKLAERUNG ...................................................................... 427 15.5.4 PLANUNGSWERKZEUGE ................................................................ 429 15.5.5 KOSTENERMITTLUNG ................................................................... 434 15.5.6 RISIKO ..................................................................................... 436 15.5.7 PROJEKTORGANISATION ................................................................. 438 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 15.5.8 PROJEKTCONTROLLING ..................................................................... 440 15.5.9 PROJEKTKOMMUNIKATION ............................................................. 443 15.6 PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE ................................................................ 446 15.7 LOESUNGEN ZU DEN UEBUNGEN ..................................................................... 447 15.7.1 LOESUNGEN ZU KAP. 2 ................................................................. 447 15.7.2 LOESUNGEN ZU KAP. 3 .................................................................. 449 15.7.3 LOESUNGEN ZU KAP. 4 .................................................................. 452 15.7.4 LOESUNGEN ZU KAP. 5 .................................................................. 457 15.7.5 LOESUNGEN ZU KAP. 6 .................................................................. 465 15.7.6 LOESUNGEN ZU KAP. 7 .................................................................. 469 15.7.7 LOESUNGEN ZU KAP. 8 .................................................................. 480 15.7.8 LOESUNGEN ZU KAP. 10 ................................................................ 484 15.7.9 LOESUNGEN ZU KAP. 11 ................................................................ 485 15.7.10 LOESUNGEN ZU KAP. 12 ................................................................ 488 15.7.11 LOESUNGEN ZU KAP. 13 ................................................................ 490 15.7.12 LOESUNGEN ZU KAP. 14 ................................................................ 491 LITERATUR .............................................................................................................. 492 STICHWORTVERZEICHNIS .................................................................................................... 493
adam_txt	1 EINLEITUNG . 1 LITERATUR . 7 2 PHOTOVOLTAIK . 9 2.1 GRUNDLAGEN . 12 2.2 FUNKTIONSPRINZIP . 17 2.3 BEISPIELANLAGEN . 28 2.4 UEBUNGEN . 33 LITERATUR . 34 3 SOLARTHERMIE . 35 3.1 GRUNDLAGEN . 35 3.2 FUNKTIONSPRINZIP . 38 3.3 BEISPIELANLAGE . 47 3.4 UEBUNGEN . 54 LITERATUR . 55 4 WINDENERGIE . 57 4.1 AUSWERTUNG VON STANDORTMESSUNGEN . 60 4.2 GRUNDLAGEN . 61 4.3 FUNKTIONSPRINZIP . 67 4.3.1 LEISTUNGSREGELUNG . 77 4.3.2 GITTERTEILUNG/FLUEGELZAHL . 78 4.3.3 TURBULENZEN UND DYNAMISCHE BELASTUNGEN . 80 4.3.4 STANDSICHERHEIT UND TURBULENZGUTACHTEN . 86 4.3.5 NORMEN UND RICHTLINIEN . 86 4.4 BEISPIELANLAGEN . 87 4.4.1 VERTIKALACHSENROTOR (DARRIEUS-ROTOR) . 87 4.4.2 WIDERSTANDSLAEUFER (SAVONIUS-ROTOR) . 88 4.4.3 KLEINSTWINDKRAFTANLAGE . 90 4.4.4 GROSSANLAGE . 91 XIII XIV INHALTSVERZEICHNIS 4.5 GENERATORBAUWEISE UND -BETRIEBSKENNLINIE . 95 4.6 UEBUNGEN . 103 LITERATUR . 104 5 WASSERKRAFT . 105 5.1 GRUNDLAGEN . 105 5.1.1 WASSERRAD . 108 5.1.2 WASSERTURBINE . 110 5.2 FUNKTIONSPRINZIP . 118 5.2.1 LAUFWASSERKRAFTWERK . 119 5.2.2 SPEICHERKRAFTWERK . 120 5.2.3 GEZEITENKRAFTWERK . 121 5.2.4 WELLENKRAFTWERK . 124 5.2.5 MEERESWAERMEKRAFTWERK . 129 5.2.6 OSMOSEKRAFTWERK . 131 5.3 BEISPIELANLAGEN . 133 5.3.1 PELTON-TURBINE . 133 5.3.2 FRANCIS-TURBINE . 134 5.3.3 BEISPIELE FUER LAUFKRAFTWERKE . 135 5.3.4 GEZEITENKRAFTWERK . 136 5.3.5 PUMPSPEICHERKRAFTWERK . 137 5.4 UEBUNGEN . 138 LITERATUR . 139 6 ERDWAERME UND WAERMEPUMPE . 141 6.1 GRUNDLAGEN . 141 6.1.1 CARNOT-PROZESS . 142 6.1.2 KAELTEMITTEL . 148 6.2 FUNKTIONSPRINZIP . 157 6.2.1 ERDKOLLEKTOR UND RUECKWIRKUNGEN AUF DAS ERDREICH . 159 6.2.2 WAERMETRAEGERMEDIUM . 163 6.2.3 ANFAHREN DER ANLAGE/INSTATIONAERE BETRIEBSZUSTAENDE/ LEISTUNGSREGELUNG . 164 6.2.4 NACHHALTIGKEIT UND EFFIZIENZ . 165 6.2.5 ABSORPTIONSKAELTEANLAGE . 167 6.3 BEISPIELANLAGEN . 170 6.3.1 MESSDATEN EINER BEISPIELANLAGE IM TAUNUS . 170 6.3.2 MESSDATEN EINER BEISPIELANLAGE IN NORDFRIESLAND . 171 6.3.3 DATEN AUS EINER HERSTELLERANIMATION . 172 6.3.4 DATEN EINES KOMPRESSORHERSTELLERS . 175 6.4 UEBUNGEN . 176 LITERATUR . 177 INHALTSVERZEICHNIS XV 7 BIOMASSE . 179 7.1 GRUNDLAGEN . 179 7.1.1 BIOCHEMISCHE GRUNDLAGEN . 179 7.1.2 VERBRENNUNG VON BIOMASSE . 187 7.1.3 THERMOCHEMISCHE UMWANDLUNG . 193 7.1.4 ADIABATE VERBRENNUNGSTEMPERATUR . 202 7.2 FUNKTIONSPRINZIPIEN . 205 7.2.1 HOLZVERGASERSYSTEME . 205 7.2.2 VERKOKUNG . 211 7.2.3 HAUSFEUERUNGSANLAGEN . 211 7.3 ANWENDUNGSBEISPIELE . 217 7.4 UEBUNGEN . 227 LITERATUR . 230 8 BIOGAS . 233 8.1 ANLAGENBESCHREIBUNG . 233 8.2 FERMENTATION . 234 8.3 GASZUSAMMENSETZUNG UND AUFBEREITUNG . 239 8.4 KRAFT-WAERME-KOPPLUNG . 245 8.5 BETRIEBLICHE ASPEKTE . 247 8.6 GASPROGNOSE . 253 8.7 ANLAGENBEISPIEL . 256 8.8 BETRIEBSDATENUEBERWACHUNG . 258 8.9 UEBUNGEN . 261 LITERATUR . 262 9 BIOKRAFTSTOFFE . 263 9.1 BIOKRAFTSTOFFE DER 1. 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VERBRAUCH EINES EINFAMILIENHAUSHALTS . 412 15.3 VERBRAUCHSDATEN EXEMPLARISCHER HAUSHALTSGERAETE . 413 15.4 GRUNDLAGEN DER WIRTSCHAFTLICHKEITSRECHNUNG . 414 15.4.1 BILANZ . 414 15.4.2 GEWINN UND VERLUSTRECHNUNG . 418 15.4.3 FINANZPLANUNG UND FINANZKONTROLLE . 420 15.4.4 DARLEHENS-UND TILGUNGSRECHNUNG . 422 15.5 EINFUEHRUNG IN DAS PROJEKTMANAGEMENT . 423 15.5.1 GRUNDLAGEN . 423 15.5.2 PROJEKTPHASEN . 425 15.5.3 AUFTRAGSKLAERUNG . 427 15.5.4 PLANUNGSWERKZEUGE . 429 15.5.5 KOSTENERMITTLUNG . 434 15.5.6 RISIKO . 436 15.5.7 PROJEKTORGANISATION . 438 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 15.5.8 PROJEKTCONTROLLING . 440 15.5.9 PROJEKTKOMMUNIKATION . 443 15.6 PERIODENSYSTEM DER ELEMENTE . 446 15.7 LOESUNGEN ZU DEN UEBUNGEN . 447 15.7.1 LOESUNGEN ZU KAP. 2 . 447 15.7.2 LOESUNGEN ZU KAP. 3 . 449 15.7.3 LOESUNGEN ZU KAP. 4 . 452 15.7.4 LOESUNGEN ZU KAP. 5 . 457 15.7.5 LOESUNGEN ZU KAP. 6 . 465 15.7.6 LOESUNGEN ZU KAP. 7 . 469 15.7.7 LOESUNGEN ZU KAP. 8 . 480 15.7.8 LOESUNGEN ZU KAP. 10 . 484 15.7.9 LOESUNGEN ZU KAP. 11 . 485 15.7.10 LOESUNGEN ZU KAP. 12 . 488 15.7.11 LOESUNGEN ZU KAP. 13 . 490 15.7.12 LOESUNGEN ZU KAP. 14 . 491 LITERATUR . 492 STICHWORTVERZEICHNIS . 493
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