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Regenerative Energien


Regenerative Energien für Techniker Maschinenbau


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Nenne Beispiele für Primärenergie (5)
  • Wasserkraft
  • Sonnenenergie
  • Erdwärme
  • Fossile Energie
  • Uran
Beschreibe wie Hochenthalpie Lagerstätten genutzt werden.
Wasser oder Dampf sind wegen vulkanischer Aktivität in sehr geringer Erd-tiefe zu erreichen.
Es werden thermodynamische Kreisprozesse hergestellt um mit Turbinen Strom zu erzeugen.
Welche Strahlung sendet die Sonne zur Erde?
Wie stark ist die Strahlung:
1 außerhalb der Erdathmosphäre?
2 bei senkrechter Einstrahlung im Sommer?
3 bei senkrechter Einstrahlung im Winter?


Kurzwellige UV-A Strahlung
1     1390 W/m2
2     1000 W/m2
3     100 W/m2
Wie sind OFF-Shore-Anlagen gegründet? (Fundament)
  • Tripod
  • Bucket Fundament (Stahlzylinder der leergepumpt wird (Unterdruck))
  • Monopile (einzelner Mast)
  • Schwerkraftfundament (Betongewichte am Meeresboden)
Wieviel Bioethanol darf dem Benzin in D beigemischt werden?
SUPER  enthält bis zu 5% Bioethanol
E10 enthält 10% Bioethanol
E85 enthält 85% Bioethanol
Welche 2 Arten vom Energieausweis gibt es?
  • Verbrauchsorientiert (Tatsächlich gemessener Energiebedarf)
  • Bedarfsorientiert      (Errechneter, theoretischer Energieverbrauch)
Beschreibe wie oberflächennahe Geothermie genutzt wird.
    -   Erdwärmesonde          Tiefe: 300m - 400m
        VT geringe Fläche       NT große Tiefe
    -   Erdwärmekollektor      Tiefe: 1,5m - 2,0m
        VT geringe Tiefe         NT große Fläche
        (Doppelter Kollektorflächenbedarf für zu beheizende Fläche)
    -   Erwärmekorb              Tiefe: 1,5m - 2,0m
Nenne den Energieerhaltungssatz
Energie lässt sich nicht erzeugen oder vernichten, sonder nur in eine andere Form umwandeln.
Die Gesamtenergie in einem geschlossenen System ändert sich nicht.
Welche Biodieselbezeichnungen gibt es? (3)
RME - Rapsmethylester
SME - Sojamethylester
TME - Tierfettmethylester
Beschreibe die Vorgänge im Fermenter.
Im Fermenter entsteht durch Gärung von Biomasse Biogas durch Umsetzung von organischen Material mit Hilfe von Bakterien, Pilzen oder Hefen durch Zugabe von Enzymen. (Fermenten)
Hochmolekulare Verbindungen (z.T. Feststoffe) werden durch die Enzyme in niedermolekulare, wasserlösliche Verbindungen gespalten. (Hydrolyse)
Nenne NaWaRo (nachwachsende Rohstoffe) (4)
  • schnell wachsende Baumarten
  • Spezielle einjährige Energiepflanzen (Mais, Getreide, Sonnenblumen)
  • Zucker und Stärkehaltige Ackerfrüchte zu Ethanolgewinnung
  • Ölhaltige Früchte zur Biodieselgewinnung
Wie funktioniert die Trockenfermentation?

Das Substrat (Grasschnitt, Festmist, NaWaRo, …) wird mit ausgewählten Bakterien besprüht. Das Substrat bleibt dann ca. 30 Tage zur Gärung im Fermenter.

Für eine kontinuierliche Gasproduktion sind mehrere Fermenter erforderlich, welche zeitversetzt beschickt wurden.

Welche Arten von Vakuumröhrenkollektoren gibt es? (3)
Heatpipe-Kollektor
Direkt durchströmter Kollektor
CPC Kollektor (ähnlich Parabolrinnen)
Wie funktioniert eine Silizium Solarzelle?

Das Licht entsendet Photonen. Diese treffen auf die äußeren Elektronen der Siliziumatome und reichen die Elektronen mit Energie an. Die Kreisbahnen der Elektronen vergrößern sich, bis sie sie ganz verlassen. Dadurch entsteht ein freies Elektron zusätzlich in der ohnehin schon n-dotierten Lage. Diese freien Elektronen können jetzt nur den Umweg über einen Leiter den ladungsunterschied auszugleichen.

Was ist eine Regelenergie?
Durch Regelenergie lassen sich gut Bedarfsschwankungen und Spitzenbedarfe im Netz ausgleichen.
Nenne die regenerativen Energien (7)
  • Sonnenlicht
  • Sonnenwärme
  • Windenergie
  • Wasserkraft
  • Erdwärme
  • Biomasse
  • Biogas
Was wird durch das EEG geregelt?
Was sind die 3 wichtigsten Grundsätze daraus?
Die Einspeisevergütungen sind im Sinne des EEG festgehalten und für 20 Jahre garantiert.
  • ...nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung ermöglichen...
  • ...Weiterentwichklung von Technologien zur Erzeugung von Strom         aus erneuerbaren Energien...
  • ...der Anteil der erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2020 auf min.     30% erhöhen...
Was bedeutet der Begriff Cross Compliance?

= Verpflichtung der Landwirte gegenüber der EU für einen Zeitraum für 5 Jahre umweltverträgliche Produktionsverfahren anzuwenden.

Im Gegenzug erhalten sie Zahlungen der EU um zusätzliche Kosten auszugleichen.

Welche 2 Arten von Wärmepumpen gibt es?
  • Kompressionswärmepumpen
  • Absorptionswärmepumpen
Wie sind die Niederenthalpie Lagerstätten gegliedert. (2)
Nenne je ein Verfahren das jeweils dafür angewendet wird.
Hydrothermale Geothermie
z.B. ORC Verfahren

Pedrothermale Geothermie
z.B. HDR Verfahren
Nenne Vorteile der luvseitigen 3-Blattrotoren. (3)
  • Schwingungstechnisch am günstigsten.
  • Der Kippeffekt über die Achse ist geringer, wenn das untere Blatt am Turm vorbeiläuft und zusätzlich das obere Blatt wegen der Höhe noch mehr Wind bekommt. (2,4... Blattrotoren)
  • Rotoren mit mehr als 3 Blättern sind wegen des Materialbedarf unwirtschaftlich.

Beschreibe den Begriff "Nachhaltigkeit"
Der Begriff hat den Ursprung in der Forstwirtschaft.

Aus einem Wald sollte nur so viel Holz entnommen werden, dass sich der Gesamtbestand durch das nachwachsende Holz nicht verringert.
Welche Faktoren sind für eine Verbrennung negativ?
  • Zu wenig Luft (Sauerstoffmangel)
  • Zu vie Luft (Kühlung)
  • Hohe Feuchte des Brennstoffs
Wie ist die Geothermie gegliedert?
Nenne regenerative Schmierstoffe (1) und Kraftstoffe. (3)
Pflanzenöl

Biodiesel (Durch Umesterung von Pflanzenölen)
Bioethanol (Durch Vergärung der Biomasse)
BtL Kraftstoffe (Biomass to Liquid = Biomasseverflüssigung)
Welche Auflagen sind nach EnEV für Neubauten und Sanierung vorgeschrieben?
  • Sanierung:   KfW Effizienzhaus 100 (Wie von der EnEV gefordert)
  • Neubauten: KfW Effizienzhaus 70 (Um 30% besser als gefordert)
  • Neubauten: KfW Effizienzhaus 55 (Um 45% besser als gefordert)
Was ist im Zusammenhang mit Windkraftanlagen der Leistungsbeiwert?
Welcher Wert ist der theoretisch höchst erreichbare?
Was ist ein reeller Wert?
Der Betz´sche Leistungsbeiwert Cp beschreibt die Effizienz, mit der die Windkraft auf den Rotor übertragen wird.
Theoretisch sit ein Wert von 0,593 erreichbar. (59,3% Energieentnahme)
Reell ist ein Wert von 0,5.
Wie läuft die Biodieselherstellung ab?
Pflanzenöl / Pflanzenfett
> REINIGUNG >
+ Methanol + Natriumhydroxid
> UMESTERUNG >
Rohfettsäuremethylester (+ Glycerin (wird entfernt))
> DESTILATION >
Fettsäuremethylester FAME
Wie wird die Leistung einer PV-Anlage angegeben?
Unter welchen Bedingungen wird sie ermittelt?
kWp Kilowattpeak

= Spitzenleistung unter genormten Testbedingungen (STC Standard Test Conditions)

·        Solargenerator bestehend aus mehreren Modulen

·        Einstrahlung: 1000 W/m2 

·        Modultemperatur: 25°C



Nenne Beispiele für Endenergie (Sekundärenergie) (3)
  • Strom
  • Heizöl
  • Kraftstoff
Wie ist der chemische Wortlaut für Biodiesel
FAME (Fatty Acid Methylester)
Fettsäuremethylester
Solarthermie
Welche Kollektorarten gibt es? (6)
  • Flachkollektoer
  • Vakuumflachkollektor
  • Vakuumröhrenkollektor
  • Luftkollerktor
  • Hybridsysteme
  • Kollektorsysteme mit integriertem Speicher
Wieviel Methangehalt besitzt Biogas?
50-65% + X
Über welche Steuerungstechnik verfügen moderne Windkraftanlagen?
  • Pitchregelung (Drehzahlregelung)
  • Windnachführung der Gondel (Windrichtungssensor)
  • Bremssystem
  • Überwachung (Vibration- und Beschleunigungssensoren)
  • Überwachung (Temperatur und Luftspalt zwischen Rotor und Stator)
  • Spannung, Strom, Frequenz
  • Netzanbindungsüberwachung


Nenne Beispiele für Nutzenergie (3)
  • Licht (aus Strom)
  • Wärme (aus Strom)
  • Kinetische Energie (aus Kraftstoff)
Welche Vorteile (4) und Nachteile (3) bietet der Darieus-Rotor?
+ Windrichtugsunabhängig
+ Turbulenter Bodenwind lässt sich nutzen
+ Kein Turm / Gondel benötigt
+ 2-punktlagerung Kann Kräfte besser einleiten
- Schlechter Wirkungsgrad (40%)
- Fliehkraftbelastung der Rotorblätter
- Benötigt teilweise Anlaufhilfe

Was ist der solare Deckungsgrad?
Der Anteil der Energie, der von einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung übernommen wird.
Gute Deckungsgrade: 50-55%
Großer Pufferspeicher notwendig!
Aus was besteht die pflanzliche Biomasse? (4)
Kohlenhydrate (Zucker, Stärke, Zellulose)
Lignin
Öle / Fette
Proteine
Beschreibe das ORC Verfahren.
Organic-Rankine-Cycle

Thermodynamischer Kreisprozess bei dem ein organische Arbeitsmedium eingesetzt wird, welches schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft.
(Isopentan Verdampfungstemperatur 30°C bei Umgebungsdruck)
Was ist EnEV?
Energieeinsparungsverordnung der BRD
Der Energieverbrauch von Alt- und Neubauten soll erheblich gesenkt werden. Es wird dabei die Gesamtbilanz eines Gebäudes betrachtet.
Was ist der "Thermische Response Test"?
Es wird vor Ort mit einem mobilen Messsystem der Wirkungsgrad einer Anlage getestet.
Dabei wird die Sonde mit einer konstanten Heizleistung beaufschlagt (50-72h) und die "Temperaturantwort" gemessen
Welche Energiearten gibt es? (Oberbegriffe) (3)
  • Primärenergie
  • Endenergie (Sekundärenergie)
  • Nutzenergie
Was ist der Brennwert Hs?

Der Brennwert ist die bei der vollständigen Verbrennung freigesetzte Wärmemenge, inklusive der im Rauchgas enthaltenen Kondensationswärme. Die Rauchgase müssen dazu so weit abgekühlt werden, bis der Wasserdampf kondensiert und die Kondensationswärme freisetzt. (Brennwerttechnik)

Welche Solarthermischen Kraftwerke gibt es? (3)
Parabolrinnenkraftwerk
Paraboloid Kraftwerk (Satschüsselprinzip)
Solarturmkraftwerk
Nenne Biogasanlagenteile (11)
  • Lager für Silage
  • Lager für Substrat
  • Dosiereinrichtung (Waage)
  • Substratmischer
  • Fermenter
  • Gasspeicher
  • Gasreiniger
  • Gasverdichter
  • Substratverteiler
  • Notfackel
  • BHKW


Beschreibe den Begriff "Energiebilanz"
Umwandlung und Verwendung von Energieträgern in einer Volkswirtschaft innerhalb eines bestimmten Zeitraums.
(Grundlage zur Ermittlung der Treibhausgasemissionen)
Wie läuft die Methanbildung aus polymeren (="aus vielen gleichen Teilen") Substarten ab?
Polymere Substrate
HYDROLYSE            (Spaltung durch Enzyme)
ACIDOGENESE       (Versäuerung)
ACETOGENESE       (Essigsäurebildung)
METHANOGENESE  (Methanbildung (CH4))
Durch was werden die erneuerbaren Energien gefördert?
  • Einspeisevergütung bei Photovoltaikanlagen
  • Zinsverbilligte Kredite bei der KfW-Bank

Was ist der Heizwert Hi?

Der Heizwert ist die bei einer Verbrennung (vollständige Oxidation) maximal nutzbare Wärmemenge, bei der es nicht zu einer Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes kommt, bezogen auf die Menge des eingesetzten Brennstoffs.

Wieviel Energie strahlt die Sonne durchschnittlich innerhalb eines Jahres pro m2 aus?
1. Am Äquator
2. In Bayern
1.   2200 kWh/m2
2.   1100 kWh/m2
Solarthermie
Vakuumröhrenkollektoren allgemein:
Welche 2 Arten werden unterschieden?
  • nasse Anbindung
  • trockene Anbindung
Beschreibe das HDR Verfahren
Hot-Dry-Rock System

Mit hydraulischen Stimulationsmaßnahmen werden im tiefliegendem Gestein Klüfte und Risse erzeugt, in denen sich eingepumptes Wasser erwärmt und danach wieder an die Oberfläche befördert wird.
(Fließraten 30-150 l/s    Wasserdrücke 100-400 bar)
Was ist im Zusammenhang mit Windkraftanlagen die Schnelllaufzahl?
Lambda ist das Verhältnis zwischen Blattspitzengeschwindigkeit und Windgeschwindigkeit.
3 Blattrotoren haben ca. Lambda=8 den Größten Wirkungsgrad.
(Blattspitzengeschwindigkeit ca. 300 km/h)

Was beschreibt der Viskositätsindex VI?

Der Viskositätsindex (VI) beschreibt die Viskositätsänderung bei einer Temperaturänderung. Je höher der VI, desto konstanter ist die Viskosität bei einem Temperaturanstieg.

In welche Phasen ist die Holzverbrennung gegliedert?
Trocknungsphase
Entgasungsphase 100-250°C
Ausbrandphase    500-800°C
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