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Energierohstoffe und Technik
Energierohstoffe und Technik
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Lernkarten
Definition Energieträger
Stoffe, in denen Energie mechaisch, themisch, chemisch o. physikalisch gespeichert ist
Definition Primärenergieträger
Energieträger, die noch keiner Umwandlung unterworfen wurden (z.B. Stein- Braunkohle)
Definition Sekundärenergieträger
Umgewandelte ("veredelte") Energieträger (z.B. Strom, Fernwärme, Briketts)
Definition Endenergieträger
Primär- u. Sekundärenergieträger, die von Energieverbrauchern genutzt werden
Was ist Nutzenergie?
z.B. Licht, Wärme, Kälte, Bewegung
Definition Reserve
sicher nachgewiesene u. mit bekannter Technologie wirtschaftlich förderbare Vorkommen
Definition Ressourcen
Vorkommen, die entweder zwar nachgewiesen, aber noch nicht wirtschaftlich förderbar sind o. aber noch nicht sicher nachgewiesen sind, aber aufgrund geologischer Indikatoren erwartet werden
Definition Gesamtpotential
gesamte gewinnbare Menge der Energierohstoffe in der Erdkruste, die vor dem Beginn der Förderung durch den Menschen vorhanden war
Definition verbleibendes Potential
Gesamtpotential abzüglich der bereits geförderten Mengen
Definition statische Reichweite
Quotient aus Reserven u. letzter Jahresförderung
Definition dynamische Reichweite
statische Reichweite unter Berücksichtigung zunehmender Erschließung
Definition R/P Ratio
Verhältnis von nachgewiesenen Reserven zur Jahresproduktion
Definition kumulierte Förderung
Summe aller Jahresförderungen seit Förderbeginn
Definition konventionelle Vorkommen
Vorkomen, die mit klassischen Explorations-, Förder- u. Transporttechniken gewonnen werden können
Definition nicht- konventionelle Vorkommen
Vorkommen, zu deren Gewinnung alternative Techniken nötig sind
Nennen Sie konventionelle u. nicht- konventionelle Energieträger
konventionell:
- Erdöl, Erdölgas, Hartkohle, Uran in Erzlagerstätten
nicht- konventionell:
- Bitumen(in Ölsand), Flözgas, Phosphate(Uran)
Was versteht man unter dem Begriff Ölsand?
Sandstein mit zähflüssigen Schwer- u. Schwerstölen
Was versteht man unter dem Begriff Ölschiefer?
tonhaltiges Sedimentgestein mit Öl- Vorstufenprodukt Kerogen
Was versteht man unter dem Begriff Erdölgas?
in der Lagerstätt in Erdöl gelöstes Gas (v.a. Methan)
Was versteht man unter dem Begriff Aquifergas?
in H2O in Gesteinshohlräumen gelöstes CH4
bis 90m³/m³ H2O
Was versteht man unter dem Begriff Leichtöl?
Mineralölprodukte, die bei 210°C zu 90% verdampft sind
Welche Folgen kann eine schlechte Brennstoffzusammensetzung haben?
- Verkleinerung der Reaktionsoberfläche
- inhomogene Luftverteilung u. Verbrennungsbedingungen
- Verschlechterung des Ausbrands
- Erhöhung der Emissionen
Welche Anteile am Primärenergieverbrauch haben die verschiedenen Energieträger weltweit? (2008)
- Öl 33%
- Kohle 27%
- Gas 21%
- Biomasse 10%
- Kernenergie 6%
- Wasserkraft 2%
- Sonne, Wind etc 1%
Wie werden thermochemische Prozesse eingeteilt?
nach der Temperatur
- 100°C Trocknung
- >250°C Entgasung (Pyrolyse)
- >600°C Vergasung
- >700°C Verbrennung
Welche drei Anlagenprinzipien bei der thermischen Konversion kennen Sie?
Festbett
Wirbelschicht (niedrig expandiert, hoch expandiert, zirkulierend)
Förderung
Was für eine Art Prozess ist die Pyrolyse?
Pyrolyse ist ein endothermer Prozess mit exothermen Phasen.
Wie erfolgt die Wärmebereitstellung bei der Pyrolyse?
- indirekte Beheizung über die Wand
- direkte Eingabe eines heißen Wärmeträgers (heißer Sand, glühende Kohlenstoffteilchen, heiße Rauchgase...) in den Reaktor
Nach welchen Kriterien kann der Pyrolyseprozess eingeteilt werden?
Geschwindigkeit/ Gasverweilzeit
- langsame P.: Gas-VWZ >5s
- konventionelle P.: Gas-VWZ 2-5s
- schnelle (Flash-)P.: Gas- VWZ <1s Aufheizgeschwindigkeit >1000K/s
Temperatur
- Niedrigtemperaturp. <500°C
- Mitteltemperaturp. 500-800°C
- Hochtemperaturp. >800°C
Welche Reaktion dominiert in der Pyrolyse bei niedrigen Temperaturen?
konventionelle Pyrolyse:
Biomasse reagiert mit k1 zu Kohle, CO2 und Wasser
das Hauptprodukt ist Holzkohle
Welche Reaktion dominiert in der Pyrolyse bei mittleren Temperaturen?
Biomasse reagiert (k2) zu Flüssigkeit und dann (k4) zu Gasen wie CO H2 Und CH4
Bildung vorwiegend flüssiger Produkte
Gasbildung durch sekundäre Crack- Reaktionen möglich (bei Temp. <650°C ist k4 sehr langsam)
Welche Reaktion dominiert in der Pyrolyse bei hohen Temperaturen?
Biomasse reagiert (k3) zu Gasen wie CO, H2, CH4 etc.
Nennen Sie die Schritte einer langsamen Pyrolyse.
1. Trocknung bei ca. 100°C
2. thermische Zersetzung bei ca. 300-600°C
Hauptprodukt ist Pyrolysegas mit 80%
Nebenprodukte sind Pyrolysekoks(15%) und Pyrolyseöl(0-5%)
Nennen Sie die Schritte einer Flash- Pyrolyse.
1. Entgasung bei ca 475°C
2. Verflüssigung bzw. schnelle Gasabkühlung
Hauptprodukt ist Pyrolyseöl mit 65-75%
Nebenprodukte sind Pyrolysegas(15-20%) u. Pyrolysekoks(10-15%)
Was für eine Art Prozess ist die Vergasung?
endothermer Prozess
Wie erfolgt die Wärmebereitstellung bei einer Vergasung?
- autotherm: Teiloxidation des Brennstoffs
- allotherm: Beheizung über Wärmeträger, Dampf etc. (Wand allein nicht ausreichend)
Welche Vergasungsmittel können eingesetzt werden?
- Luft
- Sauerstoff
- Wasserdamps
- Kohlendioxid
Welche sind die Produkte einer Vergasung?
- Koks
- Gas (CO, H2; gasförmige KW; Teere; Staub)
Nennen Sie die Einflussparameter auf eine Vergasung.
Vergasungsmittel
Prozesstemperatur
Verweilzeit
Anlagendruck
Zusammensetzung Einsatzstoff
Durchmischung
Was ist die Boudouard- Reaktion?
C+CO2 reagiert zu 2CO
delta Hr=+173
Was ist die heterogen Wassergas- Reaktion?
C+ H2O reagiert zu CO+ H2
delta Hr = +132
