Energierohstoffe und -technik
Energierohstoffe und -technik RWTH
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Flashcards
Energieträger
Stoffe, in denen Energie mechanisch, thermisch, chemisch oder physikalisch gespeichert ist
Primärenergieträger
Energieträger, die noch keiner Umwandlung unterworfen wurden (z.B. Stein-, Braunkohle, Erdgas, Erdöl, Wasserkraft, Biomasse usw.)
Sekundärenergieträger
Umgewandelte („veredelte“) Energieträger (z.B. Strom, Fernwärme, Mineralölprodukte, Briketts usw.)
Endenergieträger
Endenergieträger Primär- oder Sekundärenergieträger, die von Energieverbrauchern genutzt werden
Endenergieverbrauch
Endenergieverbrauch Marktentnahme von Endenergieträgern
Nutzenergie
Licht, Kälte, Bewegung, Wärme, usw.
Reserven:
Sicher nachgewiesene und mit bekannter Technologie wirtschaftlich förderbare Vorkommen
Ressourcen
Vorkommen, die entweder zwar nachgewiesen, aber noch nicht wirtschaftlich zu fördern sind, oder aber noch nicht sicher nachgewiesen sind, aber aufgrund geologischer Indikatoren erwartet werden
Gesamtpotenzial
Gesamte gewinnbare Menge der Energierohstoffe in der Erdkruste, die vor dem Beginn der Förderung durch den Menschen vorhanden war
Verbleibendes Potenzial
Gesamtpotenzial abzüglich der bereits geförderten Mengen
Statische Reichweite
Quotient aus Reserven und letzter Jahresförderung
Dynamische Reichweite
Berücksichtigung zunehmender Erschließung
R/P Ratio (Reserves-to-Production-Ratio)
Verhältnis von nachgewiesenen Reserven zur Jahresproduktion
Kumulierte Förderung
Summe aller Jahresförderungen seit Förderbeginn
Konventionelle Vorkommen
Vorkommen, die mit klassischen Explorations-, Förder-, und Transporttechniken gewonnen werden können (bei Kohle nicht üblich)
Nicht-konventionelle Vorkommen
Vorkommen zu deren Gewinnung alternative Techniken nötig sind (bei Kohle nicht üblich)
Stoff einteilung
Reinstoff Gemisch
Gemisch Einteilung
Heterogene und Homogene Gemische
Primärenergieverbrauch Deutschland
sonstige einschließlich Stromaustauschsaldo: 1,4 (1,8) % Erneuerbare: 11,6 (10,8) % Kernenergie: 8,0 (8,7) % Braunkohle: 12,1 (11,6) % Steinkohle: 12,2 (12) % Mineralöl: 33,1 (33,6) % Erdgas: 21,6 (21,5)
Primärenergieeinsatz Deutschland
Verkehr: 28,6 (28,1) %
Industrie: 28,9 (28,2)
Gewerbe – Handel Privathaushalte: 27,0 (27,9) %
Dienstleistungen: 15,5 (15,8) %
Luftzahl l
Reaktionen
Die Luftzahl l ist das Vielfache des stöchiometrischen Luftbedarfs, der für die vollständige Verbrennung gebraucht wird.
C CO2
H H2O
N NO2
S SO2
Thermochemische Prozesse: Klassische Einteilung
100° - Trocknung
> 250°- entgasung (pyrolyse)
>600 - Vergasung
>700 - Verbrennung
Trocknung
bei 100°
Strahlung aus dem Feuerraum + Konvektion über Luft, Rauchgas
luftzahl = 0 wärme zugeben
Entgasung (pyrolyse)
>250°
Flüchtige Bestandteile werden ausgetrieben (Wasser, Schwelgase, Kohlenwasserstoffe)
Keine oxidierenden Mittel-
Abhängig von Wärmezufuhr & VWZ
luftzahl = 0
Wärmezufur -indierkt über wand oder Diereckte eingabe eines Heißen wärmeträgers in Reaktor (rauchgas)
-endotherm mit exothermen phasen
Prozesseinteilung Entgasung
Geschwindigkeit/Gasverweilzeit:
Langsame Pyrolyse: Gas-VWZ > 5 s
Konventionelle Pyrolyse: 2 – 5 s
Schnelle (Flash-)Pyrolyse: Gas-VWZ < 1 s, Aufheizgeschwindigkeit > 1000 K/s
Temperatur:
Niedertemperaturpyrolyse: < 500°C
Mitteltemperaturpyrolyse: 500 – 800°C
Hochtemperaturpyrolyse: > 800°C
Produkte Pyrolyse
Pyrolysekoks Pyrolysegas inkl. nicht kond. Gase Pyrolyseöl inkl. wässrige Phase
Vergasung grob
Umsetzung von fixem Kohlenstoff zu gasförmigen Produkten
Wärme, Wasserdampf, Sauerstoff wirken reaktionsfördernd
> 600°
hinzugeführt _ LUft , O2 , Dampf
- Endotherm
Luftzahl 0,2-0,5
Verbrennung grob
Vollständige Oxidation der vorher entstandenen Gase und des Rest-C
Wesentliche Verbrennungsprodukte: Kohlendioxid und Wasser
> 700°
Luftzahl >1
hinzugeführt wird Luft + O2
Einfluss Parameter der Pyrolyse
Einflussparameter Prozesstemperatur Verweilzeit Anlagendruck Eigenschaften Einsatzstoff Aufheiz-/Abkühlgeschwindigkeit (!!!!!) Durchmischung
Reaktionen bei pyrolyse
1 = Kohle H2O CO2
2=Flüssigkeiten -> Gase (Co H2 CH4)
3= Gase (CO H2 CH4
Niedriege Temperaturen = Reaktion 1 = konventionelle pyrolyse (thermische Zersetzung) -> Holzkohle
Mittlere Temperatuen = Reaktion 2 = Flash Pysolyse (verflüssigung) -> Pyrolyseöl
Hohe Temperturen = Reaktion 3 =
Vergasungsmittel
Luft - Sauerstoff - Wasserdampf - Kohlendioxid
Wärmebereitstellung Vergasung
- Autotherm: Teiloxidation des Brennstoffs
- Allotherm: Beheizung über Wärmeträger, Dampf, etc. (Wand allein nicht ausreichend)
Produkte Vergasung
- Koks -
Gas: - CO, H2
- gasförmige KW
- Teere
- Staub
Einflussparameter Vergasung
- Vergasungsmittel - Prozesstemperatur - Verweilzeit - Anlagendruck - Zusammensetzung Einsatzstoff - Durchmischung
Heterogene Reaktionen: Vergasung
Feststoff – Gas
Boudouard-Reaktion: C + CO2 = 2 CO + 173
Heterogene Wassergas-Reaktion: C + H2O = CO + H2 + 132
Vollständige Verbrennung: C + O2 =CO2 - 393
Unvollständige Verbrennung: C + ½ O2 = CO - 110
Hydrierende Vergasung: C + 2 H2 = CH4
Schwefel-Oxidation: S + O2 = SO2
Oxidation von Brennstoff-N: NX = HCN
HCN + O, H, OH = NHm
NHm + NO =N2
Homogene Reaktionen:Vergasung
Gas-Gas
Homogene Wassergas-Reaktion: CO + H2O =CO2 + H2 - 41
Methanbildung: CO + 3 H2 = CH4 + H2O - 206
CO-Oxidation: CO + ½ O2 = CO2 - 283
H2 -Oxidation: H2 + ½ O2 = H2O - 286