Umweltaspekte von Energieanlagen

Vermögenenergie→Gespeicherte Energie die nur einmal verbraucht werden kann 

• fossile Brennstoffe
• Kernbrennstoffe

Einkommensenergie→Energiequellen die auf absehbare Zeit unerschöpflich sind

• Sonne
• Wind
• Wasserkraft
• Bieomasse
• Gezeiten
• Geothermie

Reserven:
Sicher nachgewiesen und gegenwärtig wirtschaftlich nutzbare und gewinnbare Vorkommen

Ressourcen:
Summe aller Vorkommen + Spekulative Vorkommen

Quellen:

• Geothermie 
• Kernspaltung
• Abwärme 
• FesteBrennstoffe(Kohle, Biomassse, Abfälle)
• Solarwärme 
• Thermochemische Wandlung flüssige und gasförmige Brennstoffe (C_xH_y,H₂)

Die Umweltbeeinflussung hängt primär von der genutzten Wärmequelle ab.

Thermische Energieanlagen zur Elektroenergieerzeugung basieren auf thermodynamischen Kreisprozessen mit Wärmekraftmaschinen (Tubinen, Motorem)

• In einem thermodynamischen Kreisprozess durchläuft das Arbeitsfluid Zustandänderungen, wobei der Endzustand gleich dem Anfangszustand entspricht.
• Bei Keisprozessen mit Wärmekraftmaschinen (s.g. rechtläufige Prozesse) wird thermische Energie des Arbeitsfluids zu einem bestimmten Teil in mechanische Energie umgewandelt und zum Antrieb von Generatoren genutzt.
• Der CARNOT-Prozess ist ein theoretischer Kreisprozess der unabhängig von einer bestimmten Wärmekraftmaschine und einem bestimmten Arbeitsfluid das theoretisch gewinnbare Maximum an Arbeit aus bereit gestellter Wärme aufzeigt wird als vergleich zu realen Kreisprozessen genutzt 
• Bei allen thermodynamischen Kreisprozessen wird nicht arbeitsfähige Wärme in die Umgebung abgegeben.
  (geschlossene Kreisprozesse geben diese aber nur wenig überhalb der Umgebungstemperatur ab)

Wandlungsarten:

• ORC-Technologie (organischer Wärmeträger ca. <380°C)
• Dampftubinentech.(300°C<t<620°C)
• sCO₂-Tech. 
• Gasturbinentech.(1000°C<t<1600°C)

Bedeutung: (weltweit)

• Thermische Energieanlagen anteil 76%
• Anteil fosiller Energieträger an der Erzeugung ca. \(\frac {2} {3}\)
• Kohle ca. 38% der Elektroenergieerzeugung

Bruttostromerzeugung:

• die in den zentralen und dezentralen Erzeugereinheiten erzeugte Elektrische Arbeit

Nettostromerzeugung:

• der vom Verbraucher bezogene Strom
  

Die Differenz zwischen Brutto- und Nettostromerzeugung sind die Verluste durch Umwandlung, Leitung und Eigenverbrauch

• Wind
• Biomasse
• Sonne
• [Wasser]

• Mehr als die hälfte der Endenergie wird für die Wärmeerzeugung genutzt
• Dabei dominiert thermische Energiewwandlung.
• Anteil der Erneuerbaren Energiequellen liegt hier (2018) nur bei 13% bei Stromerzeugung ca. 33%

• Wärme aus thermochemischer Wandlung fossile Brennstoffe i.d.R. Kohle
• Wärme aus thermochemischer Wandlung biogener Brennstoff
• Solarwärme
• Wärme aus thermochemischer Wandlung Wasserstoff
• Abwäme unterschielicher Herkunft 
• Wärme aus Kernspaltung

• Begrenzte Verfügbarkeit der Kohle als Vermögensernergie
• Veränderung der Landschaft (z.B. Tagebau)
• CO₂-Emissionen bei thermochemischer Wandlung 
• Schadstoffemissionen (NO_x, SO₂; CO etc)
• Verbrennungsrückstände
• Wärmefreisetzung (Kondensationswärme)

Bei vollständiger verbrennung von Rohbraunkohle 1kg (C-Gehalt 30%) entstehen rund 1,1kg Kohlendioxid (CO₂)
Schwarzkohle (75%) 1kg→2,75kg