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jo tremo

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F. M.
Study
F. M.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über verschiedene Energieprozesse und -technologien auf Universitätsniveau. Sie behandeln Themen wie die Speicherung von Elektrizität, Kühlsysteme in Kraftwerken, Feuerungssysteme für Festbrennstoffe und die Klassifizierung von Kesseln und Brennern. Zudem werden Prozesse wie die IGCC-Kraftwerke, Kombikraftwerke und der Clausius-Rankine-Prozess detailliert erklärt. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende der Technik, die sich mit Energieerzeugung und -umwandlung auseinandersetzen, da sie sowohl theoretische Grundlagen als auch praktische Anwendungen abdecken.
Flashcards
23
Students
3
Language
German
Category
Technology
Level
University
Created / Updated
12.03.2014 / 14.03.2014
  • 1  / 23

Flashcards

Erklären Sie anhand einer Skizze die Ölförderung mittels CO2-Injektion (Enhanced Oil Recovery)! (4P)

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  • CO2 wird über eine zweite Bohrung injiziert

  • löst das Öl aus dem Gestein

  • Öl wird in Richtung des Ölbohrloches gedrückt

Erklären Sie anhand einer Skizze die Ölförderung mittels Dampf-Injektion (Enhanced Oil Recovery)! (4P)

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Es gibt 2 Typen der Dampfinjektion:

Typ1: Diskontinuierlich. Eine Bohrung, Wechselspiel
Dampf Injektion --> Dampf einweichen lassen --> Öl abpumpen

Typ2: Kontinuierlich. Zwei Bohrungen, an einer Bohrung wird
der Dampf injiziert, wodurch sich der Druck im Erdreich und
somit auch auf die Ölquelle erhöht, an der anderen Bohrung
dann abgepumpt.

Nennen Sie die Vorteile der Drilling Technik bei der Ölförderung! (2P)

  • hohe Produktivität bei geringen Kosten
  • Gezieltes Senkrechtes und horizontales Bohren sorgt für weniger benötigte Plattformen (verbinden von Ölquellen, Erhöhung des Durchlfusses) und somit gesteigerte Effektivität.

Was bedeuten die Bezeichnungen „süß“ und „sauer“ bei der Klassifizierung von Rohölen? (1P)

Süß = Rohöl enthält relativ wenig Schwefel


Sauer = Rohöl enthält mehr Schwefel und erfordert mehr Reinigung (Raffinierung), um die gewünschte Qualität zu erreichen

Ordnen Sie die Brennstoffe Methan CH4, Kohlenmonoxid, Torf, Steinkohle, Braunkohle,
Holz, Heizöl und Klärschlämme in einem H/C –O/C Diagramm ein. (5P) Kap.3/83

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Nennen Sie die drei zu unterscheidenden Prozessgruppen der Erdölverarbeitung! (3P)

  1. Destillation (Trennung verschiedene Komponente Gas/Flüssig)
  2. Cracking (Kohlenwasserstoffe längerer Kettenlänge in Kohlenwasserstoffe kürzerer Kettenlänge spalten)
  3. Raffinieren (Veredelungsverfahren, Entfernen von Bestandteilen, verbessern der Qualität)

Nennen und beschreiben Sie kurz die unterschiedlichen Crackingverfahren bei der Erdölaufbereitung! (3P)

Katalytisches Cracken:

  • Aufspaltung erfolgt mit Hilfe eines Katalysators bereits bei niedrigerer Temperatur.
  • ein Katalysator nimmt das Koks auf und es wird in einem nebenstehenden Reaktor verbrannt
  • dies erneuert den Katalysator und liefert die benötigte Prozesswärme.

Thermisches Cracken: 

  • Kohlenwasserstofffraktionen werden unter Druck auf ca. 450-800 °C erhitzt (je nach Verfahren)
  • Dabei geraten die langen Kohlenwasserstoffmoleküle in so starke Schwingungen, dass die Kohlenwasserstoffketten brechen.

Hydrocracking:               

  • Katalytisches Cracken mit Wasserstoff. Das flexibelste Verfahren mit sehr großer Umwandlungsfähigkeit und keinen Rückständen; hohe Kosten, da große Wasserstoffmengen und hoher Druck (100bar) erforderlich.

Nennen Sie die Komponenten, die gewöhnlich bei der Erdgasaufbereitung abgetrennt werden und die Gründe, warum diese entfernt werden? (2P)

 

  • Öl und Kondensat:         unbrauchbare Verunreinigung
  • Wasser(dampf):             Vermeidung von Gashydraten (Gase+Wasser)
  • Schwefel und CO2:        Hoher Schwefelanteil macht Gas ätzend.
  • Natural Gas Liquids:     Schwere gasförmige Kohlenwasserstoffe (Methan bleibt)

Wie sind der Heiz- bzw. der Brennwert eines Brennstoffs definiert (GCV, HO und NCV, HU)? (2P)

GCV:Grosscalorificvalue; HO (Brennwert) gibt die Wärmemenge an, die bei Verbrennung und anschließender Abkühlung der Verbrennungsgase auf 25 °C sowie deren Kondensation freigesetzt wird.

NCV:Net calorificvalue; HU (Heizwert) maximal nutzbare Wärmemenge, bei der es nicht zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt

Was versteht man unter der Boudouard-Reaktion und der homogenen Wassergas-Reaktion)? (2P)

Bourdouard:                  C + CO2 --> 2 CO

Wasser-Gas:                CO + H2O  -->  CO2 + H2

Nennen Sie verschiedene Prozesse zur Stromgewinnung und deren dazugehörigePrimärenergiequelle! (5P)

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Skizieren Sie den Clausius-Rankine-Prozess (Dampfprozess) im T-s- Diagramm und nennen Sie Möglichkeiten zur Verbesserung des Prozesses! (4P)

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1-2: Isentrope Kompression des Arbeitsmittel
Wasser(Kondensat)


2-3: Isobare Enthalpieerhöhung (2-2‘ Vorheizen, 2‘-2“
Verdampfen, 2“-3 Überhitzen) im Boiler


3-4: Isentrope Expansion des Wasserdampfes in der
Dampfturbine


4-1: Isobare Kondensation des Arbeitsmittels im Kondensator

 

Verbesserungen:

  • Turbinenverluste minimieren
  • Speisewasserzufuhr und   Kondensatpumpenverluste minimieren
  • Druckverluste minimieren
  • Speisewasservorerhitzung

Einfache/ZweifacheWiedererhitzung

Welche Reaktortypen werden bei der Kernkrafttechnik eingesetzt? (2P)

  • PWR:    Pressurised Water Reactors
  • BWR:    Boiling light Water Reactors
  • EPR:     European Pressurised Water Reactor

Was verstehen Sie unter Co-Generation und welche Vor- und Nachteile ergeben sich aus dem Prozess? (3P)

KWK: Kraft-Wärme-Kopplung:

  • gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie, die in der Regel unmittelbar in elektrischen Strom umgewandelt wird
  • und nutzbarer Wärme für Heizzwecke (Fernwärme oder Nahwärme) oder für Produktionsprozesse (Prozesswärme) in einem Heizkraftwerk

+ zusätzlicher Nutzen aus Wärme

- Prozesse müssen aneinander angepasst werden à geringere Stromerzeugung

Skizieren Sie den Gasturbinen-Prozess (Joule- oder Brayton-Prozess) im T-s-Diagramm und
nennen Sie Möglichkeiten zur Verbesserung des Prozesses! (4P)

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1-2: isentrope Kompression des gasförmigen Arbeitsmittels
2-3: isobare Enthalpieerhöhung
3-4: isentrope Expansion in der Turbine

Verbesserungen:

  • Minimierung der Tubinen- und Kompressorverluste
  • Durckabfälle vermeiden
  • Zweistufige Verbrennung
  • Interne Abwärme Rückgewinnung aus heißem Abgas (Nur für Mikroturbinen praktikabel)

Was verstehen Sie unter einem Kombikraftwerk (combined cycle power plant) und nennen Sie Vor- und Nachteile des Prozesses! (3P)

Kombination von Gasturbine und Dampfkreislauf.

Vorteile:

  • Höchste Effizienz bei der Energiegewinnung

  • Geringe Investitionskosten

  • kurze Bauzeiten

  • Schnelle Reaktionszeit

  • niedrigerer CO2-Ausstoß (brennstoffbedingt)

Nachteile:

  • Bis heute nur mit Gas und Heizöl möglich

  • Stromerzeugungskosten sehr abhängig von Brennstoffkosten (70%)

  • Nicht für Grundlast geeignet

  • Hohe Importabhängigkeit der Brennstoffe

Erklären Sie das Prinzip eines IGCC-Kraftwerkes! (3P)



 

Integrated Gasification Combined Cycle: Prozess ähnlich dem ccpp (GUD)

  • Vergasen von Kohle zu Brenngas mit Sauerstoffüberschuss (unterstöchiometrisch)
  • Abkühlen des Brenngases und einbringen dieser Temperatur in Wasser-Dampf-Kreislauf
  • Reinigen und verbrennen des Gases in einer Turbine
  • Turbinenabwärme genutzt für Dampfturbine (Sekundärkreislauf)

Hohe Integration (Dampf, Druck, Stickstoff)

Nennen und beschreiben Sie kurz verschiedene Möglichkeiten Kessel und Brenner zu klassifizieren! (4P)

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Verdampfertypen:
- Natürliche Zirkulation
- Kontrollierte Zirkulation
- Einmaldurchlauf
(Chapter 4, S.55)

 

Feuerungsprinzipien:
- Fixed bed: Rostfeuerung
- Wirbelschichfeuerung
- Pulververbrennung (Kohle)

(Chapter 4, S.56 ff.)

Nennen und beschreiben Sie kurz die unterschiedlichen Feuerungssysteme für Festbrennstoffe! (4P)

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  • stoker firing : Verbrennung auf Rost
  • bubbling fluidised bed firing (BFB): zerkleinerter Brennstoff wird fluidisiert und in Wirbelschicht verbrannt
  • Circulating fluidised bed firing (CFB): zerkleinerter Brennstoff wird fluidisiert und in Wirbelschicht verbrannt
  • Pulverised fuel (PF) firing: zerkleinerter Brennstoff wird über Staubbrenner in Brennkammer eingeblasen

Welche Möglichkeiten der Kühlung kennen Sie bei Kraftwerken? Skizzieren und erklären Sie eines dieser Systeme! (3P)

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  • Kühlung durch Oberflächenwasser (Seen/Flüsse)
  • Nach Umgebungsluft
    • Hybridkühlung
    • Trockenkühlung
    • Nasskühlung: Wasser wird in Luft gesprüht und kühlt ab, ein Teil verdampft. Kalk!!

Erklären Sie den Unterschied zwischen autothermischer und allothermischer Vergasung! (1P)

Autothermische Vergasung: Vergasung bei der keine zusätzliche Wärmezufuhr nötig ist (Gleichgewichtsreaktion) Sauerstoff oder Luft mit einer Stöchiometrie von 0.3-0.5 sorgt für unvollständige Verbrennung

Allothermische Vergasung: bei Vergasung Wärme aus (hochtemperatur) Wärmeübertragern oder anderer externer Wärmequelle nötig (endotherme Reaktion liefert zusätzliche Wärme)

Erläutern Sie die Schwierigkeiten, die entstehen können, wenn Windstrom in das vorhandene Netz eingespeist wird! (1P)

  • Für die Stabilität des Netzes ist eine gleichmäßige Einspeisung nötig
  • Windstrom lässt sich nur äußerst schwer vorhersagen
  • Primärenergiequellen müssen schnell regelbar sein

Nennen Sie Möglichkeiten der Speicherung von Elektrizität! (2P)

  • Pumpspeicherkraftwerke
  • Chemische Speicher (Batterien)
  • Wasserstoffumwandlung
  • Druckluft
  • Elektrische Kondensatoren
  • Schwungräder
  • Supraleitende magnetische Energiespeicherung

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