2. Kapitel
Stromerzeugungstechnologien
Stromerzeugungstechnologien
Kartei Details
| Karten | 58 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Physik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 17.07.2015 / 12.11.2018 |
| Weblink |
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Geothermie - Prozess
2 Bohrungen erschließen Thermalwasserhorizont
- permeables Gestein nötig, um Wasser zu fördern
- Wasser sollte T>100°
Geothermie : ORC-Prozess
KW als Arbeitsmedium - etabliert(hohe Verfügbarkeit) - einfach = geringe spez. Kosten - geringer Wirkungsgrad
Geothermie Kalina Prozess
H2O/NH3-Gemisch als Arbeitsmedium - in Demonstrationsphase - komplexe Technik (viele Probleme aktuell, hohe spez. Kosten) theoretisch besseres Potential
Meeresenergie - Varianten anch weltweit installierter Leistung
Gezeiten (teilweise wirtschaftlich - 270.000 kW) - Wellen (Testphase 5.000 kW) - Strömung (Testphase - 2.000kW) - Meereswärme (unwirtschaftlich) - Osmose (unwirtschaftlich)
Life Cycle Analysis (LCA)
Berücksichtigung des gesamten Materialeinsatzes über einen Anlagenlebenszyklus
(bei Bioenergie bspw. hoher Flächenbedarf durch Rodung -> indirekt CO2)
KWK -> Strom + Wärme
Stromkennzahl?
Nettostromerzeugung / Nutzwärmeerzeugung (0,2 Dampfturbine // 1,2 GuD)
KWK- therm. Leistung
Nahwärme (dezentral) - Fernwärme (zentral) - Prozessdampf (für Industrie)
KWK +/-
+: Strom und Wärme-Produktion in 1 Anlage / höchste Nutzungsgrade von bis zu 90% / Mittel und Grundlastfähig
- : Wärmebedarf in Nähe zu Anlage nötig / möglichst konstante Wärmeabnahme / Spitzen kaum gedeckt
Brennstoffzellen
-> wandeln in BS enthaltene chem. Energie in elektr. um
Polymerelektrolytmembran + Festoxidbrennstoffzelle (Mikro KWK in Gebäuden)
alkalische Brennstoffzelle (Raumfahrt)
Anlagenbetrieb Ziel:
"optimale" Führung der Anlage
langfristige Funktionsssicherheit + Wirtschaftlichkeit
Anlagenbetrieb Aufgaben:
Anpassung von Leistung + Betriebsweise der Anlage an Einsatzplan
Überwachung
Erfassung IST-Zustand
Einhaltung gesetzl. Auflagen
Anlagenbetrieb Voraussetzungen:
Personal / Ablauforganisation
Leittechnische Einrichtungen
Instandhaltung Ziel:
mit geringem Aufwand eine hohe Verfügbarkeit der Anlage zur "richtigen" (Strommarkt) Zeit
Instandhaltung Aufgaben:
Feststellen + Bewertung Verschleiß
Beseitigung Verschleiß
Instandhaltungsstrategie
Instandhaltung Bereiche:
Wartung - Inspektion (vorbeugend mit def. Zeitintervall) Instandsetzung (störungsbed.) Verbesserung (Sicherheitt nicht höhere Leistung)
Haupt-KW-Typen
Wärme KW (Dampf, GasTurb, KWK)
Wasser-KW
Wind-KW
Wärme KW- Kohle KW
hohe Leistungskosten
geringe bis mittlere Arbeitskosten
hohe CO2-Kosten (BK>SK)
typische Leistung pro Block 1.100 MW
BK-KW <-> SK-KW
BK: Grundlast - abbaunahe Erzeugung - 43 %
SK: Mittellast - vermehrt Importkohle - 46 %
Dampfkraftprozess
Kessel - Turbine - Kondensator - Pumpe
Kreisprozess
nutzt flüsslige und gasförmige Phase eines Fluids als Arbeitsmedium
"äußere" Verbrennung -> Wärmeübertragung ohne Stoffübertragung
Varianten des Kühlkreislaufs
- Trockenkühlturm
- Nasskühlturm (Weisweiler)
- Flusskühlung
- Luftkondensator
Primärmaßnahmen zur Minderung von Emissionen
Brennstoffbehandlung
Modifizierung der Verbrennungsführung
Sekundärmaßnahmen
Reinigung der Rauchgase nach Verbrennung
SO2-Minderung
primär: Kohleveredlung - Wirbelschichtfeuerung- Kalkeinblasung
sekundär: Kalkwäsche - NH3- Wäscher
Beispiel Entstickung
primär: Absenken Feuerraumtemp.
-> O2- Reduktion
-> gestufte Verbrennung
-> lamda senken
sekundär: Katalysatoren nach Kessel
Steigerung Gesamtwirkungsgrad bei Wärme KW
- neue Hochtemperaturwerkstoffe
- Materialbeschichtungen
- Mehrstufenprozesse
- Erhöhung Frischdampftemp
- vorgeschaltete BK Trocknung durch Heißdampf (BoA)
GuD-KW (m. Kohlevergasung) 2-4% weniger Wirkungsgrad gg Erdgas
+ (dennoch) hoher Wirkungsgrad
+ wenig Emission
+ hohe Brennstoffflexibilität
+ Potential zu CO2-Abscheidung + SynGas-Herstellung
- Investitonskosten
CO2-Abscheidung : Varianten
Post-Combustion (Rauchgasreinigung nach Kessel -> Absorber + Lösungsmittel bindet CO2)
Oxy Fuel: in Kessel kommen nur O2 + Kohle (Luftzerlegungsanlage nötig) -> kein CO2 mehr im Rauchgas
-> je geringer die spez. CO2-Emissionen, desto besser der Wirkungsgrad
CO2 Transport
Tankwagen
Tankerschiff
Tankwaggon
Pipeline
CO2-Speicherung - Herausforderungen
- Auffinden geeigneter LAgerstätten (Kapazität, Tiefe > 1.000)
- Langzeitsicherheit des Speichers
- Akzeptanz
CO2-Speicherung : Möglichkeiten
ausgeförderte Öl/Gas-Felder
Salzwasserführende Gesteinsschichten
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