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Kartei Details

Karten 25
Sprache Deutsch
Kategorie Technik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 09.03.2014 / 26.07.2024
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Welche Formen der Energie kennen Sie und wie können Sie jeweils ineinander überführt werden (-> Energiedreieck)?

Chemische Energie: Energie die in Atomen/Molekülen gespeichert ist

Mechanische Energie: kinetische Energie, potentielle Energie

Elektrische Energie: übertragene Elektrizität/Ladungen

Was verstehen Sie unter Primär- und Sekundärenergie?

Primärenergie: Energie, die mit natürlich vorkommenden Energieformen/Energiequellen zur Verfügung steht. Noch nicht technisch umgewandelt. Kohle, Gas oder Wind.

Sekundärenergie: Energie, die durch verlustbehafteten Umwandlungsprozess(e) aus Primärenergie gewandelt wird.

Welche Primär- und Sekundärenergieträger kennen Sie?

Primärenergieträger:

  • Fossile Brennstoffe: Steinkohle, Braunkohle, Torf, Erdgas, Erdöl
  • Kernenergie (Kernspaltung, Radioaktivität, Kernfusion)
  • Biomasse: Holz, Stroh
  • Andere erneuerbare: Wasser, Wind, Solar, Strömung, Wellen, Geothermie

Sekundärenergieträger:

  • Elektrische Energie
  • Sekundäre Brennstoffe: Koks, Kraftstoff/Benzin, verflüssigtes Gas/Flüssiggas, Methanol, Abfallstoff/Abfall
  • Dampf
  • Fernwärme
  • Druckluft

Was versteht man unter Energiebilanzen?

  • Mit einer Energiebilanz kann die Bereitstellung, die Umwandlung und die Verwendung von Energieträgern in einem beliebigen Energiesystem dargestellt werden
  • Die Aufstellung einer Energiebilanz ermöglicht eine Bestimmung des energetischen Wirkungsgrads eines Systems, wodurch mögliche Energieeffizienzverbesserungen identifiziert werden können
  • Energiebilanzen werden für Energiesysteme aller Größenordnungen (Gebäude bis Volkswirtschaften) über unterschiedliche Zeithorizonte aufgestellt.

Wie unterscheiden sich Energiebilanzen für technische Systeme von Energiebilanzen für Wirtschaftsräume?

Energiebilanzen für technische Systeme: Menge der Energieflüsse, die in ein System zu- oder abfließen.

Energiebilanzen für Wirtschaftsräume: sind der statistische Nachweis der Verfügbarkeit und Nutzung der
Energieträger. Verluste, die bei der Extraktion, Vorbereitung, Umformung, Speicherung und Transmission
auftreten mit einberechnet.

Nennen Sie wesentliche weltweit genutzte Primärenergieträger und deren prozentuale Verteilung nach Verbrauch!

World Energy Outlook 2007

Nennen Sie wesentliche in Deutschland genutzte Primärenergieträger und deren prozentuale Verteilung nach Primärenergiebedarf!

World Energy Outlook 2007

Nennen Sie den Unterschied von Reserven, Ressourcen und Gesamtressourcen (bei Öl und Gas auch Restpotential genannt) von Primärenergieträgern!

Reserven: Teil der gesamten Ressourcen, der im Detail dokumentiert ist und der wirtschaftlich mit gegenwärtigen Technologien gefördert werden kann.

Ressourcen: Teil der gesamten (vermuteten) Ressourcen, der nachgewiesen ist aber zurzeit nicht wirtschaftlich gefördert werden kann oder geologisch angedeutet ist.

Gesamtressourcen: Reserven + Ressourcen im Falle von Öl und Gas auch "Restpotenzial"

Was versteht man unter statischer Reichweite?

Reserven oder Ressourcen durch den gegenwärtigen Verbrauch geteilt.

Oder Wiki: Die statische Reichweite gibt die Zeitspanne an, für die die aktuell bekannten weltweiten wirtschaftlich förderbaren und bekannten Vorkommen eines Rohstoffs oder Erz bei weiter aktuellem Verbrauch reichen würden.

Erläutern Sie die Unterschiede zwischen konventionelle und nicht- konventionelle Reserven und Ressourcen am Beispiel von Öl!

konventionelle Öl-Reserven/ Ressourcen: Konventionelles Erdöl wird über ein Bohrloch gefördert und kann, bei guter Qualität, praktisch ohne weitere Verarbeitung transportiert und in einer Raffinerie in entsprechende Endenergie-Produkte umgewandelt werden.

nicht-konventionelle Öl-Reserven/ Ressourcen: Die Förderung nichtkonventioneller Ressourcen ist deutlich aufwendiger als die der konventionellen Ressourcen (mehr Masse, Aufbereitung) teuerer wie konventionelle Förderung. Aufgrund des steigendes Preises inzwischen zunehmed wirtschaftlich. Größte Vorkommen in Ölschiefer/Ölsand.

Erläutern Sie die Prognosen über die zukünftige Entwicklung der konventionellen und nicht-konventionellen Ölreserven?

 

  • Verbleibende Potential/Leistungsvermögen für konventionelles Öl kann bei einem moderaten Anstieg des Ölverbrauchs die nächsten 10-20 Jahren decken

Danach unzureichende Belieferung, weil

  • sinkende Produktion, wenn der Peak-of-Oil erreicht wurde.
  • Prozentsatz der nichtkonventionellen Ölförderung steigt dann um 6,7% bis 2030, falls Ölpreis auf hohem Stand verbleibt

Nennen Sie die Faktoren, die die zukünftige Verfügbarkeit von Öl beeinflussen und erläutern Sie deren Wirkung!

  • Die OPEC-Länder könnten die Reserven „nach unten“ korrigieren, die Verfügbarkeit sinkt, der Preis steigt.
  • Durch Unsicherheiten bei der quantitativen Bestimmung der Reserven könnte mehr, aber auch weniger Öl vorhanden sein als vermutet --> Laufzeitverlängerung oder Preisanstieg.
  • Es könnte zusätzlich Schweröl mit einbezogen werden, was die Verfügbarkeit verlängert.

Erläutern Sie die Gründe für die große Unsicherheit bei der Schätzung der nicht-konventionellen Erdgasmengen!

Unsicherheiten:

  • Es fehlen geeignete Technologien für die großflächige Feststellung von Vorkommen
  • Abbaumöglichkeit nicht sichergestellt
  • ungenaue Messungen

  1. Wie groß ist die statische Reichweite von Öl, Gas und Kohle?

Konventionelles (übliches) Öl: 43 Jahre (Reserven)

Konventionelles Erdgas: 64J (Reserven)

Schwarzkohle: 207J (Reserven)

Braunkohle: 198J (Reserven)

Nennen Sie die vier Länder, die 80 % der Uranreserven besitzen!

Australien, Kanada, Kasachstan, Südafrika

Wie wird sich der zukünftige Primärenergiebedarf bis 2030 nach IES voraussichtlich entwickeln?

  • Fossiler Brennstoff wird immer noch das meiste des Energiebedarfs der Welt erfüllen; Nachfrageanstieg um 55% bis 2030 erwartet
  • Öl Bereitstellung/Beschaffung wird sich ändern
  • Nachfrage von Erdgas wird die von Kohle überholen
  • Kohlenstoff-freie Energiequellen werden nur einen kleinen Teil des steigenden Strombedarfs decken
  • Ausbau der modernen Energieversorgung in armen Ländern bleibt entscheidender Entwicklungsfaktor

Welche Voraussetzungen benötigt es, damit Kohle entstehen kann?

  • Pflanzen (Farne, Bäume,…)
  • Druck
  • Wärme
  • Zeit

Pflanzen werden versinken im Sumpf --> keine aerobe Zersetzung --> Torf.

Torf wird mit Sediment überschüttet (Meer) --> Druckanstieg --> Inkohlung --> Braunkohle

Weitere Sedimente --> Druck- und Temperaturanstieg --> Steinkohle

Weitere Sedimente --> Druck- und Temperaturanstieg --> Anthrazit

Nennen Sie die beiden Arten der Untertagekohleförderung sowie deren Vor- und Nachteile!

Room-and-Pillar Methode: [room=Raum, pillar=Säule]

Vorteile:

  • Flexibelste Methode in Bezug auf unvorhersehbare geologische Störungen
  • Deformation des Berges wird verhindert
  • Investition geringer im Vergleich zur Longwall-Methode.

Nachteile:

  • Geringe Förderrate (nur 60%)
  • Nur für sehr große Lagerstätten

Longwall-Methode:

Vorteile:

  • Förderrate viel höher (~100%) als bei Room-Pillar
  • Sehr hohe Auromatisierbarkeit im Vergleich zur Room- Pillar Methode.

Nachteile:

  • kein intaktes Deckgewebe (Oberfläche kann einbrechen)

Welche Faktoren müssen bei Gewinnung im Tagebau (Opencast Mining) berücksichtigt werden? Kap.3 Folie 21

  • Wiederverwendung und Rekultivierung (Ackerfläche o.ä.)
  • Wassermanagement (Trockenlegung des Tagebaus und Abführung des Grundwassers)
  • Lärm und Staub (Lärmreduzierung für Maschinen, Staubreduzierung durch Sprühwasser)
  • Umsiedlung (extrem teuer und heikel, sehr sensibles Thema)

Welche Aufbereitungsmaßnahmen sind für abgebaute Rohkohlen notwendig?

Aufbereitung von Rohkohle/Förderkohle um bestimmte Korngrößen zu erhalten und Verunreinigungen zu minimieren:

  1. Sammeln
  2. Zerkleinern
  3. Waschen, dabei sieben und von Sedimenten trennen (versch. Dichte)
  4. Chemische, physikalische Behandlung

Orden Sie die folgenden Steinkohlen nach ihrem Inkohlungsgrad (degree of coalification):
Gasflammkohle (high-volatile coal), Magerkohle (lean coal), Flammkohle (long flame coal),
Fettkohle (fat coal), Gaskohle (medium-volatile coal), Anthrazit (anthracite), Esskohle (forge coal)!

von geringer Inkohlung nach hoher Inkohlung:

  1. Flammkohle (long flame coal)
  2. Gasflammkohle (high-volatile coal)
  3. Gaskohle (medium-volatile coal)
  4. Fettkohle (fat coal)
  5. Esskohle (forge coal)
  6. Magerkohle (lean coal)
  7. Anthrazit (anthracite)

Ordnen Sie die folgenden Kohlen nach ihrem Inkohlungsgrad (degree of coalification):
sub-bituminous, lignite, anthracite, bituminous!

zunehmender Inkohlungsgrad:

  1. Lignite (Braunkohle)
  2. Subbituminous (Fettkohle)
  3. Bituminous (Fettkohle)
  4. Anthracite (Anthrazit)

Nennen Sie mindestens vier Arten der Kohlenutzung und deren Endprodukte!

(Semi-)coking: Verkokung zu --> Koks, poröser, kohlenstoffhaltiger Brennstoff
Power generation: Verwendung in großen Kraftwerken --> Strom
Verflüssigung: Sekundärenergieträger --> Benzin/Heizöl
Vergasung: Produktion von --> synthetic natural gas(SNG), reduction gas, Wasserstoff

Die größte Menge an Kohle wird zur Stromerzeugung verwendet, gefolgt von metallurgischen Anwendungen wie der Verkorkung von Kohle. Weitere industrielle oder heimische Verwendung haben geringeren Anteil.
Homogenisierung, Waschen, Sieben und Zerdrücken und Vermischen wird bei Kohle angewendet, die für die Stromerzeugung verwendet wird.
Trocknen kann für Kohle mit hoher Feuchtigkeit verwendet werden zur weiteren industriellen Nutzung.
Briquetting kann die Bearbeitung/ Handhabung leichter machen. Weitere Bearbeitung oder Veredelung/ Reduktion von Erz möglich, aber auf außergewöhnliche Fälle begrenzt.

Welche vier Voraussetzungen benötigt es, damit Öl entstehen kann?

  1. Muttergestein
  2. Wärmezufuhr
  3. Speichergestein
  4. Undurchlässige Trennschicht

Erklären Sie den Unterschied zwischen Primär- und Sekundärmethoden bei der Ölförderung!

Primär-Methoden:  Natürlicher Druck in der Lagerstätte hoch genug für natürliches Auspressen oder Pumpen

(10-20% des Öls können gefördert werden)


Sekundär-Methoden: Erhöhung des Drucks in der Lagerstätte durch Wasser oder Gas (bis 45% des Öls können gefördert werden)

 

(Tertiär-Methoden: Dampf oder CO2- Injektionen; Gewinnungsquote: ~ 45%)