Technik, Energieumsetzung

Energieumsetzende Systeme

Energieumsetzende Systeme


K. P.
Diese Lernkarten behandeln die Energieumsetzung und -strategien auf Universitätsniveau. Sie decken Themen wie Energiearten, -umwandlung und -speicherung ab, mit Fokus auf Primär- und Sekundärenergieträgern, Energieverbrauch und -strategien in der Schweiz. Die Karteikarten sind ideal für Studierende der Technik, die sich mit Energieumsetzung und nachhaltigen Energielösungen vertraut machen möchten.
Flashcards
83
Students
1
Language
German
Category
Technology
Level
University
Created / Updated
19.06.2016 / 19.06.2016

Flashcards

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Energieverbrauch der CH -> aktuelle Lage in der CH?

Lage in der CH:

  • der Energieverbrauch ist leicht rückgängig, aber immer noch auf hohem Stand
  • der CO2-Ausstoss pro Jahr beträgt 80 Mio. t (inkl. graue Energie)
  • 68 % der Energieversorgung erfolgt mit Erdöl und Erdgas (d.h. kritische Abhängigkeit)
  • die Stromerzeugung erfolgt im Wesentlichen mit Wasser- und Kernkraft
  • die KKW sind bis 2020 operationell (Lieferverträge mit F laufen 2016 ab)

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Über welche klassischen Energievorkommen verfügt die CH?

Wasser, Holz

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Welche Energieprodukte werden in die CH importiert?

  • Erdöl (Rohöl, Brenn- und Treibstoffe)
  • Erdgas
  • Kohle, Kohleprodukte
  • nukleare Brennelemente
  • Elektrizität (in den Wintermonaten)

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Zu wieviel Prozent kann die Energieversorgung durch Wasserkraft gedeckt werden?

Zu 54 %

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Zu wieviel Prozent können die einheimischen Kernkraftwerke die Versorgung abdecken?

Zu 41 %

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Welche anderen Stromerzeugnungsarten gibt es in der CH? Wieviel Prozent machen sie bei der Energieversorgung aus?

  • fossil-thermisch
  • Kehrichtverbrennung
  • Holz
  • Wind
  • Photovoltaik
  • Biogas

sie machen nur wenige Prozent aus.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Effiziente Technologien: Welche Aspekte sind damit verbunden? Was hindert derzeit noch die Effizienzsteigerung?

  • die effiziente Nutzung von Energie ist der einfachste und günstigste Weg, den Energieverbrauch ohne Wohlstandseinbussen zu reduzieren
  • die Verluste beim Transport und der Umwandlung müssen reduziert werden
  • der Wirkungsgrad vom Motor bis zum Grosskraftwerk muss gesteiegert werden
  • der Endnutzer muss die Energie effizient nutzen können

Die hohe Kaufkraft und die tiefen Energiepreise verursachen eine langsame Umstellung.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Was ist das Kyoto-Protokoll?

Ein 1997 beschlossenes Zusatzprotokoll zur Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen, das 2005 in Kraft getreten ist.

Die Treibhausgas-Emissionen sollen weltweit reduziert werden.

Die Schweiz hat sich für eine Reduktion um 8 % verplflichtet, bisher aber nicht vollumfänglich einhalten können.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Energiegesetz CH: Welche Zielwerte zur Energiebereitstellung und zum Energieverbrauch sind im aktuellen Energiegesetz festgehalten?

  • Die durchschnittliche Jahreserzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Energien ist bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Stand im Jahr 2000 um mindestens 5400 GWh zu erhöhen. Der Bundesrat kann Elektrizität, welche aus erneuerbaren Energien im Ausland erzeugt wurde, bis zu einem Anteil von 10 % diesem Ziel anrechnen.
  • Die durchschnittliche Jahreserzeugung von Elektrizität aus Wasserkraftwerken ist bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Stand im Jahr 2000 um mindestens 2000 GWh zu erhöhen.
  • Der Endenergieverbrauch der privaten Haushalte ist bis zum Jahr 2030 mindestens auf dem Niveau im Zeitpunkt des Inkrafttretens dieser Bestimmung zu stabilisieren.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Flankierende Massnahmen / Zielvereinbarung: Welche wurden getroffen?

  • Die Vereinigung der Schweizer Autoimporteure, auto-schweiz, hat mit dem Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) eine Vereinbarung zur Senkung des Treibstoffverbrauchs neuer Personenwagen unterzeichnet.
  • Demnach sollte der Treibstoffverbrauch der Neuwagenflotte von 8,4 l / 100 km im Jahr 2000 bis auf 6,4 l / 100 km im Jahr 2008 gesenkt werden.
  • Bis heute konnte jedoch nur eine Senkung auf 7,14 l / 100 km erreicht werden.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Aktionspläne (Effizienz und) erneuerbare Energien ab 2008: Welche Ziele wurden definiert?

  • der Verbrauch fossiler Energien soll bis 2020 um 20 % gesenkt werden,
  • der Anteil an erneuerbaren Energien am gesamten Energieverbrauch soll um 50 % gesteigert werden,
  • der Anstieg des Stromverbrauchs zwischen 2010 und 2020 soll auf 5 % begrenzt werden.

Energie-Strategie 2050 / Energie-Trialog Schweiz:

Gesamtenergieverbrauch der letzten 60 Jahre: Wie hat sich dieser verändert?

Der Gesamtenergieverbrauch hat sich etwa verfünffacht.

Welche Energieformen werden auf welche Weise umgewandelt? Gehe von der Elektroenergie aus.

Elektroenergie zu mechanischer Energie:  -> Elektromotor / <- Generator

Elektroenergie zu chemischer Energie:  -> Elektrolysezelle / <- Akkumulator

Elektroenergie zu Wärmeenergie:  -> Mikrowelle / <- Thermoelement

Elektroenergie zu Strahlung (Licht):  -> Energiesparlampe / <- Solarzelle

Ein Verbrennungsmotor erzeugt die zum Fahren erforderliche Bewegungsenergie. Wozu führt die Bewegungsenergie?

Zur Überwindung der Gegenkräfte (Reibungskraft).

  1. Verbrennung des Kraftstoffes -> Wärme
  2. Aus der Wärmeenergie wird mechanische Energie -> Antrieb
    (hohe Verluste, Abgabe von Wärme)

Was bedeutet "Perpetuum mobile"?

Perpetuum mobile bedeutet "unaufhörliche Bewegung".

Woran ist elektrische Energie gebunden?

Elektrische Energie ist an elektrische Ladungsträger wie Elektronen und Ionen gebunden.

Wie hoch lag der Energieverbrauch in der CH im Jahr 2012 (pro Person)?

Der Energieverbrauch lag bei etwas über 30'000 KWh.

Das entspricht etwa 3'600 l Benzin.

Wie nennt man die Energieträger, die in der Natur vorkommen?

Primärenergie.

Was zählt man zu den Primärenergieträgern?

  • Holz
  • Steinkohle
  • Braunkohle
  • Torf
  • Erdöl
  • Erdgas
  • Uranerz
  • Wind
  • strömendes Wasser
  • Biomasse
  • Sonnenstrahlung

Welcher Primärenergieträger kann unmittelbar genutzt werden?

Erdgas.

Was ist Sekundärenergie?

Sekundärenergie ist umgewandelte Primärenergie.

Aus Gründen der Zweckmässigkeit wird Primärenergie in Sekundärenergie umgewandelt. So kann die Energie leichter transportiert, verteilt und gelagert werden. Diese Energieträger werden daher Sekundärenergieträger genannt.

Nenne Sekundärenergieträger.

  • Briketts, Koks, Stadtgas (aus Stein- und Braunkohle)
  • Benzin, Diesel, Heizöl (aus Erdöl)
  • elektrische, thermische Energie (aus Kohle, Erdöl, Erdgas und Uranerz)

Welches ist die wichtigste Sekundärenergie?

Was ist ihr Nachteil?

  • Die elektrische Energie.
    Sie kann schnell und über grosse Entferneungen transportiert werden.
    Man kann sie leicht in verschiedene Formen von Nutzenergie umwandeln (Geräte, Maschinen, Anlagen).

Nachteil: Sie kann nur in kleinen Mengen gespeichert werden.

Ergänze:

Primärenergie -> Sekundärenergie -> ...?

Wie wird die ... definiert?

Nutzenergie.

Nutzenergie ist die Energie, die vom Menschen unmittelbar genutzt wird (zum Kochen, Heizen, für die Beleuchtung und zum Betrieb von Maschinen).

Energie kann in unterschiedlicher Form gespeichert werden.

Aus welchen Anteilen besteht der Energiegehalt bei Nahrungsmitteln und welchen Energiegehalt pro 1 g haben diese Anteile (in kJ)?

  • Eiweiss (1 g = 17 kJ)
  • Kohlehydrate (1 g = 17 kJ)
  • Fett (1 g = 39 kJ)

Energie kann in "gehobenen Körpern" gespeichert sein. Nenne Beispiele.

  • angestautes Wasser
  • Uhrengewicht (Pendeluhr)

Bewegte Körper können Energiespeicher sein.

Nenne Beispiele.

  • strömendes Wasser
  • drehendes Schwungrad

Energie kann in "verformten Körpern" gespeichert sein. Nenne Beispiele.

  • gespannte Feder (Uhr mit Federaufzug, Metronom)
  • Pfeilbogen

Energie kann von einem Körper auf einen anderen übertragen werden. Nenne Beispiele.

  • Übertragung thermischer Energie von einer Gasflamme auf eine Pfanne
  • Übertragung von Sonnenenergie in Form von Strahlung von einem Sonnenkollektor auf Wasser
  • Übertragung von chemischer Energie von der Nahrung auf den Organismus eines Lebewesens
  • Übertragung von kinetischer Energie des Wassers auf eine Turbine

Wie wird die kinetische Energie des Wassers auf eine Turbine übertragen?

  1. In einem Wasserkraftwerk setzt die kinetische Energie des Wassers ein Laufrad in Rotation.
  2. Die Rotationsenergie des Laufrades wird über eine Welle auf einen Generator übertragen.
  3. Im Generator wird die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt.

Es gibt verschiedene Formen der Energieübertragung. Wie wird diese übertragen bei:

  • elektrischer Energie
  • Sonnenenergie
  • thermische Energie
  • kinetische Energie (Vergrösserung, Verkleinerung)

 

  • Hochspannungsleitungen: Transport von Energie in Form von elektrischem Strom
  • Transport in Form von Strahlung von der Sonne zur Erde
  • Warmwasserheizung: Transport in Form von Wärme
  • Auto: Beschleunigungsarbeit vergrössert die kinetische Energie; Bremsen verringert die kinetische Energie.

In welchen Formen kann Energie von einem Körper auf einen anderen übertragen werden?

  • Arbeit
  • Wärme
  • Strahlung (Licht)
  • elektrischer Strom

In welchen Energieträgern kann Energie gespeichert werden?

In

  • Brennstoffen
  • Treibstoffen
  • Nahrungsmitteln
  • gehobenen Körpern
  • bewegten Körpern
  • verformten Körpern
  • Batterien
  • Akkumulatoren

Welches sind die wichtigsten Speicherformen für Energie?

  • chemische Energie
  • mechanische Energie
  • elektrische Energie

Die Veränderung des Energiemixes soll gemäss Prognosen ab demJahr 2030 zugunsten welcher Primärenergieträger stattfinden?

  • Solarstrom
  • Wind
  • Biomasse
  • Solarthermie
  • andere erneuerbare Energieträger

Nenne einige natürliche Energiearten.

Welches ist die wichtigste Energiequelle?

  • Wärme
  • Licht
  • mechanische Bewegung
  • chemische Bindungen
  • Elektrizität

Die wichtigste Energiequelle ist die Sonne. Sie hält alles in Bewegung.

Welche "Verteilung" erfährt die Sonneneinstrahlung auf dem Weg zur Erdoberfläche?

  • Reflexion an der Lufthülle (31 %)
  • Absorbtion und Wärmeabstrahlung der Lufthülle (17,4 %)
  • Reflexion an der Erdoberfläche (4,3 %)
  • Wärmeabstrahlung (17,6 %)
  • Konvektion (8,8 %)
  • Verdunstung (20,6 %)

Primärenergieträger Erdöl, Raps/Zuckerrüben, Kohle: Nenne Beispiele zu

  • Herstellungsverfahren
  • Kraftstoffart
  • Heizwert H

  • Erdöl: Herstellungsverfahren Destillieren, Cracken, Reformieren, Hydrocracken; Kraftstoffart: Kerosin, Benzin, Diesel; Heizwert H: 39,8 - 42,5 MJ/kg.
  • Raps/Zuckerrüben: Herstellungsverfahren Extrahieren, Vergären, Verestern; Kraftstoffart: Biodiesel, Bioalkohol; Heizwert H: 27 - 35 MJ/kg.
  • Kohle: Herstellungsverfahren Hydrieren; Kraftstoffart: Kerosin, Benzin, Diesel; Heizwert H: 39,8 - 42,5 MJ/kg.

Welches ist der wichtigste fossile Energieträger für Kraftstoffe?

Erdöl

Visualisiere die Überführung von Primärenergien zu Nutzenergien.

(Bild: Quelle Technik 2-Vorlesung ZHAW)

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