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Wie lautet die Faustregel zum Ertrag einer WIndkraftanlage in Abhängigkeit der Turmhöhe?
pro m Turm 1% mehr Ertrag
Was ist die Aufgabe eines Spannungsreglers einer PV-Anlage?
ändert die Leitwertgerade, sodass sie optimal zur Modulkennlinie passt
maximiert somit die erzeugbare Leistung
Wie ist die Standard-Testbedingungen einer PV-Anlage definiert?
- Einstrahlung von 1000 W/m²
- Luftmasse AM von 1,5
- Zelltemperatur von 25 °C
Nennen Sie den Zellen- Modul- und Systemwirkungsgrad einer Monokristallinen PV-Anlage?
Zellenwirkungsgrad ca. 22%
Modulwirkungsgrad ca. 15-19%
Systemwirkungsgrad ca. 13,5%
Warum wird die elektrische Energie auf möglichst hohem Spannungsniveau so nah wie möglich an den Verbraucher herangeführt?
um die Verluste durch wiederstände der LEitung zu verringern
Leistungsverlust: PL ~ 1/U2
Bennenen Sie die Wirkungsgradverläufe der Wärmeerzeuger/Kraftwerke.
siehe Bild
Welche maximale Temperatur kann ein Flachkollektor erreichen?
lässt sich im Diagramm ablesen, abhängig vom Konzentrationsverhältniss
bei einem Konzentrationsverhältnis von 1 ergibt sich eine maximale Absorbertemperatur von etwa 120°C
Skizzieren sie den Aufbau eines Absorberrohres in linienfokussierten Kollektoren (Solarfarmanlagen)!
Skizzieren Sie das Kräftediagramm an einem Blattprofil.
Wie hoch ist die Drehzahl des Rotors einer WIndkraftanlage?
12-22 1/min
Wie lang ist die Lebensdauer des Getriebes einer Windkraftanlage?
ca. 10 Jahre
Von welchen Einflussgrößen hängt der Leistungsbeiwert ab?
Gleitzahl, Schnellaufzahl, Völligkeit
Wie ist die Gleitzahl definiert?
Flügelform, d.h. Verhältnis des Auftriebwertes zum Widerstandsbeiwert
Wie ist die Schnelllaufzahl definiert?
Verhältnis Blattspitzengeschwindigkeit des Rotors zur Windgeschwindigkeit
Wie ist die Völligkeit definiert?
Verhältnis der Summe aller Flügelflächen zur Rotorkreisfläche
Wie lange ist die Lebensdauer eines Frequenzumrichters einer Photovoltaikanlage?
ca. 10 Jahre
Wie ist der elektrische Leitwert definiert?
G = 1/R = P/U2 [S]
Wie ist die mittlere Leistung definiert?
Pm = Pmax * tv / 8760 h/a
Wie hoch muss das Konzentrationsverhältnis sein damit Strom erzeugt werden kann?
C = 20 reicht zur Stromerzeugung aus
Wie hoch ist der elektrische Leistungsbedarf an einem warmen Sommertag und wie hoch an einem kalten Wintertag?
Sommer etwa 42 GW
Winter etwa 81 GW
Nennen Sie die installierte elektrische brutto Leistung in Deustchland (2014).
(Wind Photovoltaik und Geasamt) Und die brutto Stromerzeugung.
Wind 39 [GW]; Photovoltaik 38 [GW]; Gesamt 191 [GW]; brutto Stromerzeugung 628 [TWh]
Wie hoch ist die benötigte Kraftwerksleistung für eine Person in Europa am kältesten Tag im Jahr?
1 kW pro Person
Wie viele Menschen haben keinen Zugang zur Elektrizität?
ca. 1,5 Milliarden Menschen
Wie hoch ist die Betriebstemperatur einer Hochspannungsleitung?
ca. 130-140°C
Wie entsteht geothermische Wärme?
2/3 Isotopenzerfall, 1/3 heißes Magma
Welche Energieumwandlungssysteme sind:
1. im EInsatz
2. Prototypen
3. Forschung/Labor
Ab/bis zu welcher Windgeschwindigkeit können Windenergiekonverter (Schnellläufer) betrieben werden?
ab 2,5-3 m/s
bis max. 27-28 m/s (10 schwerer Sturm)
Welche Absorbertypen gibt es bei Solaturmkraftwerken und welche Vor/Nachteile weisen sie auf?
Offener Absorber
- Strahlt auf Grund seiner Oberfläche viel Wärme ab
+ Spiegel müssen nicht so genau zentriert sein
Hohlraumabsorber
- Spiegelfläche ist kleiner und muss genauer gebündelt werden
+ es wird weniger Wärme abgestrahlt
Volumetrischer Absorber
-/+ Luft als Kühlmittel (günstig aber niedrigeres cp)
Zeichnen Sie das Energieflussbild eines Solarturmkraftwerkes.
Wie hoch ist der max. Wirkungsgard?
max. Wirkungsgard 20%
Wie viel MW haben die größten Solarturmkraftwerke in Kalifornien?
ca. 133 MW bei einer Turm Höhe von 140m
3 Anlagen zusammen 392 MW 14,2 km² Fläche (Ivanpah)
Wie sind Solarfarm Kraftwerke aufgebaut? Welche Temperaturen werden erreicht?
- Konzentrierende Kollektoren Öl ca. 400°C
- Speicher
- Dampferzeuger Dampf bis zu 350°C (teils konventionelle Dampferzeugung hinzugefügt)
- Turbine Generator
- Kühlkreislauf
Wie lang sind linienfokussierende Kollektoren max. wie groß ist die Apertuweite?
Länge 100m Aperturweite 5,76m
Welche Solarthermischen Energieumwandlungssysteme gibt es ?
- Dish/Stirling Systeme
- Aufwindkraftwerke
- Solarturmanlagen
- Parabolrinnen-Solarkraftwerke
Wie viel Leistung konnte eine Bockwindmühle und wie viel eine Kappenwindmühle bereitstellen?
Blockwindmühle 2kW Kapppenwindmühle 20kW
zum Vergleich heutige Windenergiekonverter bis zu 5MW
Welche verschiedenen Windenergiekonverter gibt es? Was sind ihre Vor/Nachteile?
Schnelläufer
- niedriges Drehmoment
- komplexe Flügelgeometrie
+ hohe Schnellaufzahl hohe Leistungsbeiwert
Langsamläufer
- niedrige Schnellaufzahl niedriger Leistungsbeiwert
+ hohes Drehmoment
Darrieus Windkonverter
- sind sehr laut
+ relativ einfache Bauweise im Vergleich zum Schnellläufer
Wie lautet die Formel der kinetischen Energie des WIndes und wie die Formel der Leistung des Windes?
E = 0,5 * A * ρL * v3 * t
P = 0,5 * A *ρL * v3
Wie hoch ist der maximale Leistungsbeiwert?
cp,max = 0,593 (Betz Zahl)
Zeichnen Sie den Verlauf des Leistungsbeiwertes in Abhängigkeit der Schnellaufzahl und den Momentenbeiwert in Abhängigkeit der Schnellaufzahl für A Langsamläufer B Schnelläufer (3 Blätter) und C Schnelläufer (2 Blätter).
Zeichnen Sie eine senkrecht stehendes Rotorblatt aus der Vogelperspektive inklusive des Strömungsdreieckes der Anströmung und der vorhandenen Winkel.
Wie kann die Rotordrehzahl an die Netzfrequenz angepasst werden?
• schaltbares Getriebe
• umschaltbare Polpaarzahl (elektrisches Getriebe)
• Asynchrongenerator mit erweitertem Schlupf
• Gleichstrom-Zwischenkreis (relativ neu wird heute zumeist verwendet, früher sehr teuer gewesen)
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Lernkarten
Nennen Sie die installierte elektrische brutto Leistung in Deustchland (2014).
(Wind Photovoltaik und Geasamt) Und die brutto Stromerzeugung.
Wind 39 [GW]; Photovoltaik 38 [GW]; Gesamt 191 [GW]; brutto Stromerzeugung 628 [TWh]
Wie hoch ist die benötigte Kraftwerksleistung für eine Person in Europa am kältesten Tag im Jahr?
1 kW pro Person
Wie viele Menschen haben keinen Zugang zur Elektrizität?
ca. 1,5 Milliarden Menschen
Wie hoch ist die Betriebstemperatur einer Hochspannungsleitung?
ca. 130-140°C
Wie entsteht geothermische Wärme?
2/3 Isotopenzerfall, 1/3 heißes Magma
Welche Energieumwandlungssysteme sind:
1. im EInsatz
2. Prototypen
3. Forschung/Labor
Ab/bis zu welcher Windgeschwindigkeit können Windenergiekonverter (Schnellläufer) betrieben werden?
ab 2,5-3 m/s
bis max. 27-28 m/s (10 schwerer Sturm)
Welche Absorbertypen gibt es bei Solaturmkraftwerken und welche Vor/Nachteile weisen sie auf?
Offener Absorber
- Strahlt auf Grund seiner Oberfläche viel Wärme ab
+ Spiegel müssen nicht so genau zentriert sein
Hohlraumabsorber
- Spiegelfläche ist kleiner und muss genauer gebündelt werden
+ es wird weniger Wärme abgestrahlt
Volumetrischer Absorber
-/+ Luft als Kühlmittel (günstig aber niedrigeres cp)
Zeichnen Sie das Energieflussbild eines Solarturmkraftwerkes.
Wie hoch ist der max. Wirkungsgard?
max. Wirkungsgard 20%
Wie viel MW haben die größten Solarturmkraftwerke in Kalifornien?
ca. 133 MW bei einer Turm Höhe von 140m
3 Anlagen zusammen 392 MW 14,2 km² Fläche (Ivanpah)
Wie sind Solarfarm Kraftwerke aufgebaut? Welche Temperaturen werden erreicht?
- Konzentrierende Kollektoren Öl ca. 400°C
- Speicher
- Dampferzeuger Dampf bis zu 350°C (teils konventionelle Dampferzeugung hinzugefügt)
- Turbine Generator
- Kühlkreislauf
Wie lang sind linienfokussierende Kollektoren max. wie groß ist die Apertuweite?
Länge 100m Aperturweite 5,76m
Welche Solarthermischen Energieumwandlungssysteme gibt es ?
- Dish/Stirling Systeme
- Aufwindkraftwerke
- Solarturmanlagen
- Parabolrinnen-Solarkraftwerke
Wie viel Leistung konnte eine Bockwindmühle und wie viel eine Kappenwindmühle bereitstellen?
Blockwindmühle 2kW Kapppenwindmühle 20kW
zum Vergleich heutige Windenergiekonverter bis zu 5MW
Welche verschiedenen Windenergiekonverter gibt es? Was sind ihre Vor/Nachteile?
Schnelläufer
- niedriges Drehmoment
- komplexe Flügelgeometrie
+ hohe Schnellaufzahl hohe Leistungsbeiwert
Langsamläufer
- niedrige Schnellaufzahl niedriger Leistungsbeiwert
+ hohes Drehmoment
Darrieus Windkonverter
- sind sehr laut
+ relativ einfache Bauweise im Vergleich zum Schnellläufer
Wie lautet die Formel der kinetischen Energie des WIndes und wie die Formel der Leistung des Windes?
E = 0,5 * A * ρL * v3 * t
P = 0,5 * A *ρL * v3
Wie hoch ist der maximale Leistungsbeiwert?
cp,max = 0,593 (Betz Zahl)
Zeichnen Sie den Verlauf des Leistungsbeiwertes in Abhängigkeit der Schnellaufzahl und den Momentenbeiwert in Abhängigkeit der Schnellaufzahl für A Langsamläufer B Schnelläufer (3 Blätter) und C Schnelläufer (2 Blätter).
Zeichnen Sie eine senkrecht stehendes Rotorblatt aus der Vogelperspektive inklusive des Strömungsdreieckes der Anströmung und der vorhandenen Winkel.
Wie kann die Rotordrehzahl an die Netzfrequenz angepasst werden?
• schaltbares Getriebe
• umschaltbare Polpaarzahl (elektrisches Getriebe)
• Asynchrongenerator mit erweitertem Schlupf
• Gleichstrom-Zwischenkreis (relativ neu wird heute zumeist verwendet, früher sehr teuer gewesen)
Warum muss die Rotordrehzahl im Betrieb verstellbar sein?
Um die maximale Lestung zu generieren
siehe Kennlinienfeld
Welche Arten der Netzanbindung gibt es bei Windenergiekonvertern?
Dirkete Netzankopplung:
- benötigt Blindleistung
Doppeltgespeister Asynchrongenerator:
- sehr teuer wird heute in großen Anlgane verwendet
- sehr gut regelbar +/- 20% und kann Blindleistung produzieren
Netzkopplung über Gleichstromzwischenkreis:
- gewicht wird eingespart und der Läufer erhitzt sich nicht
Wie hoch sind die Investitionskosten und die Betriebskosten für Windenergiekonverter?
Investitionskosten 1500-1700 [€/kw]
Betriebskosten 5,1 ct/kWh (ähnliche Betriebskosten wie ein modernes Gaskraftwerk)
Zeichnen SIe das Energieflussbild einer polykristalinen Si-Solarzelle.
Welche Leistung weisen Offshore- und welche Onshore-Windkraftanlagen auf?
Onshore 3MW; Offshore 6 MW
Beschreiben Sie die 4 Rauhigkeitsklassen.
0 offene See
1 offenes Gelände, wenige Bäume/Häuser Büsche
2 landwirtschaftlich genutztes Gebiet
3 Wohngebiet, Wälder etc.
Wie lautet die Faustregel zum Ertrag einer WIndkraftanlage in Abhängigkeit der Turmhöhe?
pro m Turm 1% mehr Ertrag
Was ist die Aufgabe eines Spannungsreglers einer PV-Anlage?
ändert die Leitwertgerade, sodass sie optimal zur Modulkennlinie passt
maximiert somit die erzeugbare Leistung
Wie ist die Standard-Testbedingungen einer PV-Anlage definiert?
- Einstrahlung von 1000 W/m²
- Luftmasse AM von 1,5
- Zelltemperatur von 25 °C
Nennen Sie den Zellen- Modul- und Systemwirkungsgrad einer Monokristallinen PV-Anlage?
Zellenwirkungsgrad ca. 22%
Modulwirkungsgrad ca. 15-19%
Systemwirkungsgrad ca. 13,5%
Warum wird die elektrische Energie auf möglichst hohem Spannungsniveau so nah wie möglich an den Verbraucher herangeführt?
um die Verluste durch wiederstände der LEitung zu verringern
Leistungsverlust: PL ~ 1/U2
Bennenen Sie die Wirkungsgradverläufe der Wärmeerzeuger/Kraftwerke.
siehe Bild
Welche maximale Temperatur kann ein Flachkollektor erreichen?
lässt sich im Diagramm ablesen, abhängig vom Konzentrationsverhältniss
bei einem Konzentrationsverhältnis von 1 ergibt sich eine maximale Absorbertemperatur von etwa 120°C
Skizzieren sie den Aufbau eines Absorberrohres in linienfokussierten Kollektoren (Solarfarmanlagen)!
Skizzieren Sie das Kräftediagramm an einem Blattprofil.
Wie hoch ist die Drehzahl des Rotors einer WIndkraftanlage?
12-22 1/min
Wie lang ist die Lebensdauer des Getriebes einer Windkraftanlage?
ca. 10 Jahre
Von welchen Einflussgrößen hängt der Leistungsbeiwert ab?
Gleitzahl, Schnellaufzahl, Völligkeit
Wie ist die Gleitzahl definiert?
Flügelform, d.h. Verhältnis des Auftriebwertes zum Widerstandsbeiwert
Wie ist die Schnelllaufzahl definiert?
Verhältnis Blattspitzengeschwindigkeit des Rotors zur Windgeschwindigkeit
