ENU (Subject) / Fragenkatalog (Lesson)

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• 1.Was sehen Sie als die Grenzen der momentanen globalen Energieversorgungsstrukturen an? Endlichkeit der Ressourcen Klimaänderung (CO2‐Emissionen) Schadstoffe (Öl, Kohle, Gas) Ungleiche Verteilung der Lagerstätten (Sicherheitspolitik)
• 2.Was sind die bedeutendsten erneuerbaren Energieträger in Österreich? Windkraft Wasserkraft Solarenergie Biomasse Geothermie
• 3.Beschreiben sie die deutsche Energiewende, welche Erzeugungs-Technologien sind dabei von besonderer Bedeutung; welche politischen Ziele gibt es in Deutschland? Deutsche Kanzlerin Merkel (1994): erneuerbare Energieträger können langfristig nicht mehr als 4 % des deutschen Strombedarfes decken Der Ausbau der erneuerbaren Energien als Alternative zur Kernkraft und fossilen Energieträgern ist die Grundidee des Konzepts der Energiewende. Ziel der deutschen Regierung: bis 2022 aus der Atomenergie aussteigen Ziele, die durch den Koalitionsvertrag der Bundesregierung im Jahr 2010 beschlossen wurde: Ausbau des Energieanteils an der Stromerzeugung aus Sonne, Wind bis 2025 auf 40 bis 45 % -II- bis  2035 auf 55 bis 60 % Reduktion der Emissionen um 60 bis 65 % bis 2035 Zulassung von über 5 Millionen Elektroautos im deutschen Straßenverkehr bis 2030 Wesentliche erneuerbaren Erzeugungstechnologien im Strommix in Deutschland sind: Windenergie (ca. 9 % Anteil) Biomasse (ca. 7,0 % Anteil) Photovoltaik (ca. 6 % Anteil) Wasserkraft (ca. 3% Anteil) Energie aus Siedlungsabfällen (ca. 1,0 % Anteil) Summe: Anteil von ca. 26 % (2014) (2015 ca. 32 %)
• 4.Was wird am Mauna Loa Atoll (im Pazifik) seit etwa 1955 gemessen? – Beschreiben sie die Notwendigkeit dieser Messungen. Charles Keeling: (1957) Messungen der atmosphärischen CO2-Konzentration am Mauna Loa (Hawaii) --> erkannte Zunahme dieser Messgröße Notwendigkeit: die längste kontinuierliche Aufzeichnung von atm. CO2-Konzentration sehr geringe Beeinflussung durch Vegetation und menschliche Aktivitäten Dokumentation des steigenden Gehalts an CO2 in der Atmosphäre durch die Verbrennung fossiler Kohlenwasserstoffe in den ersten Jahren: 308-315 ppm 2006/2007: 378-384 ppm --> verursacht durch Menschen --> Emissionen
• 5.Was besagt die Lernkurve der Photovoltaik; was kann man aus deren Verlauf für die Zukunft dieser Technologie erwarten? Zeigt die fallenden Preise durch technologischen Fortschritt auf. X-Achse: kumulierte Gesamtleistung aller installierten PV-Module in [GW] Y-Achse: Modulpreis pro Watt Peak [€/Wp] 1980: -0,01 GW / +10.000 €/kWp 2010: +50 GW / +1000 €/kWp 2013: +100 GW / +500 €/kWp Von 1980 bis 2013: Preisverfall zwischen 19% und 23%. Aktuelle Modulpreise lt. PVXChange (Mai 2017) zwischen 400 und 530 €/kWp (Deutschland: 450 €/kWp) Ausblick für die Zukunft: Weitere Preisreduktion erwartet Schwankung zwischen 140 €/kWp und 360 €/kWp PV-Modulpreise abhängig von Nachfrageentwicklung und technischen Entwicklungen
• 6.Welche Kraftwerke werden üblicherweise bei einer starken Verbreitung von Photovoltaik (bzw. Wind) zuerst abgeschaltet, bzw. erreichen weniger Jahres-Betriebsstunden – und warum? Gas- und Wasserpumpkraftwerke werden zuerst abgeschaltet Zurückfahren der Kraftwerkleistung leichter möglich
• 7.Beschreiben sie die grundsätzliche Wirkungsweise einer Solarzelle Photovoltaik: Direkte Umwandlung von Licht in Strom an atomaren Strukturen. Bei Sonneneinstrahlung auf spezielle Halbleitermaterialien (meist Silizium) werden die Photonen des Sonnenlichtes absorbiert und Elektronen werden aus dem Valenzband (e- notwendig zur atomaren Bindung) in das Leitungsband (freie Elektronen) gehoben. Werden die freien Elektronen abgleitet kann ein Stromkreis gebildet werden.
• 8.Skizzieren Sie eine autarke Photovoltaik-Inselanlage und beschriften sie alle wesentlichen Komponenten PV-Modul: Stromerzeugung Laderegler: regelt das Aufladen der Batterie Batterien: speichern Energie während Energie-überschusses und geben Energie ab während zu geringer Produktionsmengen Wechselrichter: formt Gleichstrom in Wechselstrom um
• 9.Energetische Amortisationszeiten von Photovoltaik: Was ist das, wie lange ist diese, was sind entscheidende Parameter dabei? Die Zeit, in der de Photovoltaikanlage die Menge an Energie produziert, welche für die Herstellung verwendet wurde. Amortisationszeit: 1,7 und 4,6 Jahre (bezogen auf Aufdachanlage mit Netzeinspeisung, Süd- und Mitteleuropalage, Sonneneinstrahlung jeweils 1700 und 1000kWh) Entscheidende Parameter: jährliche Sonneneinstrahlung verwendete Zellentechnik Ausrichtung (Nachführung)
• 99/10.In welcher Größenordnung liegen die aktuellen Wirkungsgrade der Photovoltaik-Module; welche Entwicklung war in den letzten 3-4 Jahrzehnten zu beobachten? Wirkungsgrade von Photovoltaik-Modulen abhängig von: Modultyp darin enthaltenen Material Modultypen, 2 Kategorien: Kristalline Silizium Module Dünnschichtmodule Wirkungsgrad: Monokristallinen bzw. Multikristallinen Modulen: 18,5% - 22,9% Dünnschichtmodulen: 10,9% - 17,5%. Entwicklung: Wirkungsgrade von den Kristallinen Silizium Zellen ca. + 10% verbessert Dünnschichttechnologie ca. +9% verbessert Kristallinen Silizium Zellen: 1977 --> η ~ 13% ; 2015  -->  η ~ 23% Dünnschichttechnologie: 1977 --> η ~ 9%; 2015 --> η ~ 18% Mit der sogenannten Mehrfachsolarzelle auch Tandem-Solarzelle genannt, können bereits Wirkungsgrade von über 40% erreicht werden. Diese Technologie wird aber noch nicht in den kommerziellen Photovoltaik-Modulen verwendet.
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• 99/11.Photovoltaik in Deutschland und in Österreich: Diskutieren Sie die wichtigsten Unterschiede. Deutschland Bundeskanzlerin Angela Merkel (1994): nicht mehr als 4% des Strombedarfes von Sonne, Wasser und Wind kann gedeckt werden Aktuell: 30% bis 2035: Ausbau auf 55-60%; mittels Unterstützungen der deutschen Regierung Photovoltaik (PV) in Deutschland kann zu Spitzenzeiten 50% des Strombedarfs decken. von den max. benötigten 80GW können im Idealfall 40GW von PV-Anlagen gedeckt. Österreich: max. 20% des Strombedarfes von Wind und Sonne erzeugt (Werte von 2014) Für das Jahr 2015 war eine Durchschnittstages-Maximallast von ca. 10GW prognostiziert bei einer installierten Stromleistung von PV-Anlagen von ca. 0,9GW
• 99/12.Was versteht man unter „Smart Grids“? Stromnetze, welche durch ein abgestimmtes Management mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten, Erzeugern, Speichern und Verbrauchern einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb für zukünftige Anforderungen unterstützen!
• 99/13.Was sind die wesentlichsten Treiber für „Smart Grids“? Warum Smart Grids? Instandhaltung der Stromnetze steigender Stromverbrauch Erneuerbare Energie alternde Infrastruktur steigender Stromhandel dezentrale Erzeugung Kontext von Smart Grids: Erneuerbare, dezentrale Energiequellen speisen verstärkt in die Stromnetze ein, die überwiegend für zentrale, große Kraftwerke konzipiert wurden; Herausforderungen: Völlig neue technologische und organisatorische Anforderungen an das bestehende Energienetz; Grundlegende Systemfragen wie Netzmanagement, Kapazitätsplanung, Stabilität, Schutzstrategien und auch die Versorgungsqualität sowie Optimierung von Energieangebot und -verbrauch treten massiv in den Verbrauch; Die Grenzen zwischen Erzeugern und Verbrauchern verschwimmen zunehmend und neue Geschäftsmodelle sind zu entwickeln
• 99/14.Was soll Smart Grids leisten können, d.h. welche Anforderungen werden an Smart Grids gestellt? Es soll ein intelligentes mit Informations- und Kommunikationstechnik ausgestattetes Stromnetz entstehen. CO2 Ersparnis – Umweltschutz & Nachhaltigkeit Stromverbrauch durch intelligentes Ausnutzen des Stromaufkommens steuern/vermindern Automatisierte Zustandsermittlung (Alarmierung bei Wartung) der Elektrogeräte Automatisierter System – Fehleranfälligkeit des Menschen fällt weg Bessere Kontrolle des Verbrauchs
• 99/15.Welche Probleme bzw. offene Fragestellungen gibt es bezüglich der Smart Grids Umsetzung? Nennen Sie mindestens 4 und erklären Sie diese. Konsumententeilnahme wird überschätzt bzw. ist nicht vorhanden: Zurzeit ist der Strompreis noch zu gering weshalb die Kosteneinsparung für Haushalte marginal ist, wodurch sich viele Konzepte ausschließen. Rechtliche Fragen: Es gibt viele offene rechtliche Fragen aus Kundensicht welche Eingriffe in die Privatsphären vermuten. Ebenfalls besteht die Angst vor Komfortverlust vs. Tatsächliche monetäre Benefits. Lösungsansätze in Demonstrationsstatus: Viele Lösungsansätze von Problemen befinden sich noch in Demo- & Pilot-Projekten deshalb sind konkrete Ergebnisse teilweise noch ausständig. Lobby- bzw. Industriegetrieben: Dadurch führen viele geplante Produkte und Dienstleistungen an ihren ursprünglichen Zielen vorbei. Problematik Datensicherheit & -schutz: Da es sich überwiegend um automatisierte Konzepte Handelt besteht die Gefahr von Hackerangriffen. Für die Vermeidung entstehen hohe Kosten für die Datenabwicklung & Infrastruktur.
• 99/16.Weltweite Trends bei der Produktion der Primärenergieträger Kohle, Öl, Gas, Uran (peak, Reichweite). Fördermaxima: Kohle: 2020-2040 Öl: 2005-2010 Gas: 2015-2025 Uran: 2020-2030 Statische Reichweiten: Konventionelles Erdöl: 42 Jahre Erdgas: 62 Jahre Kohle: 150 Jahre Uran: 70 Jahre
• 99/17.Treffen Sie Aussagen zu folgenden Fragestellungen: Weltweite Statistik zur fossil/nuklearen Energieversorgung, weltweite Zunahme des Energieverbrauchs, Energieabhängigkeit, Klimawandel, CO2, Treibhausgase. Weltweit werden trotz erhöhtem Einsatz von erneuerbaren Energien immer noch 87 % aus dem Fossil und nuklear Sektor gewonnen. Die Zunahme des Energieverbrauches Weltweit ist in etwa 2 % pro Jahr vom Jahr 2000 bis 2030. Dieser Prozentsatz berücksichtigt auch Wirtschaftswachstum und Bevölkerungswachstum als auch Neuerung im Energiesektor. Die Energieabhängigkeit der EU wird voraussichtlich von 50% im Jahr 2000 auf 70% im Jahr 2030 steigen. Ebenso erwähnenswert sind der Klimawandel und der damit verbundene Temperaturanstieg. Der gemessene Temperaturanstieg im 20 Jahrhundert beträgt +1,8 °C in Österreich und +0,8 °C global. Das Treibhausgas CO2 ist jenes welches am meisten ansteigt. Die Verweildauer von CO2 in der Atmosphäre ist 50-200 Jahre. Die vorindustrielle Konzentration von CO2 lag bei 280 ppm (inzwischen 365 ppm). Primäre Quellen von CO2 sind Fossile Brennstoffe, Zementindustrie, Landnutzungsänderungen.
• 99/18.Bruttoinlandsenergieverbrauch in Österreich, Trend in den letzten 40 Jahren und aktuell. Anteil EE und fossil. Der Bruttoinlandsverbrauch bzw. Endenergieverbrauch ist in Österreich zwischen 1970 und 2014 um 73,3% bzw. 87,4% gestiegen. Als Bruttoinlandsverbrauch wird dabei jene Energiemenge bezeichnet, die zur Deckung des inländischen Energiebedarfs notwendig ist. 2015 (vorläufige Energiebilanz 2015, Statistik Austria):Bruttoinlandsenergieverbrauch: 1.416 PJEnergetischer Endenergieverbrauch: 1.090 PJ (davon gemäß EU-Richtlinie ~33% aus Erneuerbaren Energien)
• 99/19.Welches sind die wichtigsten fossil-thermischen Kraftwerkstypen. Welche Energieträger passen zu welchen KW Typen. Gehen Sie auf die Wirkungsgrade der KW Typen ein. Fossil-thermische Kraftwerkstypen (rein elektrische Energieerzeugung): Dampfkraftwerke – Stein-, Braunkohle, Erdgas – Wirkungsgrad: 35-42% Gasturbinenkraftwerke – Erdgas – Wirkungsgrad: 34-39,5% Gas- und Dampfturbinenkraftwerke – Stein-, Braunkohle, Erdgas – Wirkungsgrad: 51-58%
• 99/20.Was ist das wesentliche Merkmal der zentralen Energieversorgung im Hinblick auf Strom und Wärmenetze; erläutern Sie die Begriffe Grundlast-, Mittellast-, Spitzenlast und Reservekraftwerke. Zentrale Energieversorgung: Erzeugung --> Übertragungsnetz --> Verteilernetz --> Endverbraucher Grundlastkraftwerke (> 7000 h/a) haben niedrige Erzeugungskosten und geringe Last-Änderungsgeschwindigkeiten (Laufwasser-, Kohle-, Kernkraftwerke) Mittellastkraftwerke (4500-5500 h/a): Als Mittellast bezeichnet man den Anteil der in einem Versorgungsgebiet benötigten elektrischen Leistung (der Last), der über die Grundlast hinausgeht, aber keinen schnellen und unvorhergesehenen Schwankungen unterliegt und für einen wesentlichen Teil der Zeit benötigt wird. (Kohle-, GuD- aber auch Pumpspeicherkraftwerke) Spitzenlastkraftwerke (< 1250 h/a) müssen eine hohe Dynamik besitzen und die Laständerungen im Netz ausgleichen (Gasturbinen-, Pumpspeicherkraftwerke) Reservekraftwerke: werden in Betrieb genommen, wenn andere Kraftwerke ausfallen oder in Revision sind. Die normalen periodischen Schwankungen im Energiebedarf werden von Mittellastkraftwerken abgedeckt. Sie lassen sich besser regeln als Grundlastkraftwerke, die vor allem den ständig vorhandenen Energiebedarf absichern. Wenn ihre Leistung nicht mehr ausreicht, kommen Spitzenlastkraftwerke zum Einsatz, um diese kurzfristigen Energieanforderungen abzudecken.
• 99/21.Welche Feuerungs- und Rauchgasreinigungstechnologien werden bei der Müllverbrennung eingesetzt. Zeichnen Sie ein vereinfachtes Schema eines MVA Dampfkraftprozesses mit Energieflussdiagramm. Feuerungstechnologien sind Drehrohrtechnologie für Sonderabfälle, Rost für unsortierten Hausmüll, Wirbelschicht für sortierte Müllfraktionen. Bei der Rauchgasreinigung unterscheidet man zwischen Primärmaßnahmen und Sekundärmaßnahmen. Rauchgasreinigungskonzepte sind vielseitig, Primärmaßnahmen sind zu bevorzugen, da billiger; Sekundärmaßnahmen sind bei Müllverbrennung aufwändig und unvermeidlich. Primärmaßnahmen sind: Optimierung der Regelungstechnik zur Minderung von Emissionen Kalkhydrat/Kalkstein Einbringung in WS Anlagen (Zumischung zum Bettmaterial zur Reduktion der sauren Schadgase) und die SNCR (Eindüsung von Harnstoff/Ammoniak in den Feuerraum zur Entstickung). Im Gegensatz dazu stehen die Sekundärmaßnahmen, die einen wesentlichen apparativen Aufwand zur gezielten Rauchgasreinigung einer oder mehrerer Schadstoffe und somit eine erhebliche Kostenbelastung darstellen. Dazu gehören: Entstaubung in Elektro-Filter, Gewebefilter Ausschleusung der Schwermetalle, des Chlors, Schwefelsund Fluors ⇒ Im Trockensorptions- (additiv)verfahren TAV ⇒Halbtrockenen Verfahren ⇒sauren Wäscher (SM und HCl zum Schwermetallschlamm) ⇒neutralen Wäscher (SO2 zur Gipsproduktion) Entstickung durch SNCR (selektive nicht katalytische Reduktion) und SCR Verfahren mittels SKIZZE !!!
• 99/22.Beschreiben/Vergleichen Sie die beiden thermischen Entsorgungskonzepte, Monoverbrennung und Mitverbrennung, für die energetische Nutzung von Klärschlamm. Monoverbrennung heißt, dass der Klärschlamm ohne Zusatzbrennstoff verbrannt wird.Nachteil: Trocknung des KS auf H(umin)=4 MJ/Kg notwendig. 2 Verbrennungsarten: Frischschlammverbrennung; Faulschlammverbrennung Bei Mitverbrennung wird der KS mit einem Zusatzbrennstoff gemischt und verbrannt. Wie zB: Müll, Braun- und SteinkohleVorteile: reduziert die Entsorgungskosten wegen nicht erforderlichen Trocknung; größere Anlagenkapazität H(umin) – Untere Heizwert minimum (MJ/kg)
• 99/23.Erläutern Sie anhand statistischer Daten die Bedeutung der Bioenergie für Österreich (Wald-Holzvorrat, BIEV, Beschäftigung, Preise, …). Statistik Österreich: 26% des Bruttoinlandsenergieverbrauchs (BIEV) von Österreich wird durch erneuerbare Energieträger gedeckt. 61,4% der Energiegewinnung aus erneuerbaren Energieträgern entfällt auf Bioenergie, wobei 79.4% der Bioenergie aus Holz (Brennholz; Pellets; Hackschnitzel, Sägenebenprodukte, Rinde; Ablauge Papierindustrie) gewonnen wird. Der Großteil der Bioenergie, ca. 81 %, wird für Wärmenutzung verwendet. Das Potenzial 2020 beträgt ca. 250 PJ (Vgl. 2011: 200 PJ). 2011 wurden insgesamt ca. 20.000 Vollzeit-Beschäftigungen im Biomassesektor registriert, wobei etwa 2,8 Milliarden Euro umgesetzt wurden. Bedeutung für ÖsterreichIn Österreich gilt Biomasse bzw. Bioenergie derzeit als wichtigste erneuerbare Energiequelle. Der Biomasseeinsatz hat sich in Österreich seit 1970 verdreifacht. Bis 2020 wird mit einer Steigerung des Biomasseeinsatzes um 25% gerechnet, wodurch mit einer Steigerung der Umsätze und Beschäftigung sowie niedrigeren Energiepreisen im Biomassesektor zu rechnen ist.
• 99/24.Biomasse Nahwärmeanlagen, gehen Sie auf folgende Fragen ein: - Auslegung von Fern-, Nahwärmenetzen, Netzbelegung, Temperaturen, Netzverluste; - Heizlastkurve, Kesselauslegung, Biomasse-, Spitzenlastkessel, Jahresvollaststunden, Wirkungsgrad; - Heizwerk Kennzahlen, was beschreibt der Gleichzeitigkeitsfaktor Anlagen beim Einzelverbraucher haben eine geringe Auslastung! – Hohe Investition bei geringer EnergiebereitstellungHeating value:Hu,ds = 18,4 MJ/kg (0% W) Hu,raw = 12 MJ/kg (30% W) Hu coal = 32 MJ/kg (coal, 3%W) Gleichzeitigkeitsfaktor FGLZAls Ausgangspunkt für die Dimensionierung des Fernwärmesystems und schließlich des Heizwerkes gehen wir von der maximalen Anschlussleistung der Abnehmer aus (am kältesten Tag des Jahres).Diese ergibt sich aus der Summe der Anschlussleistung aller Einzelabnehmer multipliziert mit dem Gleichzeitigkeitsfaktor FGLZ <= 1 Der Gleichzeitigkeitsfaktor reduziert die Anlagenleistung und erhöht die Auslastung SKIZZEN ! FORMEL !
• 99/25.Kraft-Wärme-Kopplung, welche Anlagentechnologien werden in der zentralen, fossilen Energieversorgung eingesetzt? Welche el., th. und Gesamtwirkungsgrade werden erreicht? Vergleichen Sie technologisch ein KWK Dampfheizkraftwerk und ein KWK Gasturbinenheizkraftwerk. Dampfkraftwerke (Kohle, Öl) Gasturbinenkraftwerk Gas- und Dampfturbinenkraftwerke Alle Anlagen als Kombianlage mit Wärmeauskopplung Anlagetechnologie      Dampfheizkraftwerk    GuD (reine Verstromung)    GuD KWK-ModusElektr. Wirkungsgrad               ~35%                               ~60%                                -50%Thermischer Wirkungsgrad     ~50%                                                                         -35%Gesamtwirkungsgrad              ~85%                                ~60%                                -85% Heizkraftwerke mit Gasturbinen: Gasturbine erzeugt durch Antreiben des Generators elektrische Energie, heiße Abgase werden thermisch genutzt. Gasturbine saugt Frischluft an wird im Verdichter komprimiert und der Brennkammer zugeführt. Brennstoff wird unter Druck verbrannt Abgase expandieren in Arbeitsturbine treibt Verdichter und Generator an heiße Abgase gelangen aus Gasturbine in den Abhitzekessel Erzeugung von Heißwasser oder Dampf für Fernwärme oder industrielle Prozesse Heizkraftwerke mit Dampfturbinen: Wasser wird in den Dampferzeuger gepumpt Erzeugung von Dampf unter Verwendung von fossilen oder regenerativen Brennstoffen Frischdampf wird den Dampfturbinen zugeleitet treibt den Generator an anschließend Wärmeauskopplung: Dampf gelangt in Heizkondensator Erzeugung von Fernwärme
• 99/26.Kraft-Wärme-Kopplung, welche Anlagentechnologien werden für Biomasse KWK > 5 MWel und < 5 MWel eingesetzt? Welche el., th. und Gesamtwirkungsgrade werden erreicht? Vergleichen Sie technologisch ein KWK Biomasseheizkraftwerk und ein KWK Gasmotoren BHKW. SIEHE SEITE 10
• 99/27.Erklären Sie die Begriffe: Primärenergie, Endenergie und Nutzenergie? Primärenergie: Als Primärenergie bezeichnet man jene Energie, wie sie in Ihrer ursprünglichen Form in der Natur vorkommt. Beispiele hierfür sind fossile Brennstoffe (Erdöl, Kohle, Erdgas), sowie Solar-, Wind- oder Kernenergie. Umwandelbar in Endenergie. Endenergie: Bei der Endenergie handelt es sich um jene Energie, welche nach der Umwandlung von Primärenergie und den Übertragungsverlusten beim Endverbraucher ankommt. Umwandelbar in Nutzenergie. Nutzenergie: Die Nutzenergie ist jene Energie, welche tatsächlich vom Kunden verbraucht bzw. umgewandelt wird (zum Beispiel Heizung, Beleuchtung, Raumkühlung, Verwendung für Maschinen etc.).
• 99/28.Was ist der Energieausweis? Der Energieausweis kennzeichnet den Energiebedarf von Gebäuden unter Normbedingungen. Er ist ähnlich dem „Kühlschrankpickerl“ und der Kennzeichnung von Elektrogeräte. Er bezieht sich beim Gebäude auf den Wärme- und Strombedarf. Der Energieausweis ist daher eine Art Typenschein für ein Haus, der eine Beurteilung der Energieeffizienz des Gebäudes ermöglicht - Gebäudehülle, Heizungsanlage, Lüftung, Warmwasserbereitung und der eingesetzte Energieträger werden damit beurteilt. Der Ausweis enthält darüber hinaus Empfehlungen für Verbesserungsmaßnahmen (wie erreiche ich die nächst bessere Energieklasse, wie erreiche ich Neubau-Standard). Mit dem Energieausweis wird ein objektiver Vergleich von verschiedenen Gebäuden aus energetischer Sicht ermöglicht. Der Energieausweis weist die Energieeffizienz als Qualitätsmerkmal eines Gebäudes aus und macht den rechnerischen Energiebedarf „sichtbar“. Für Eigentümer oder Verwalter eines Gebäudes ist der Energieausweis eine wichtige Entscheidungsgrundlage bei Sanierungen. Zu erwarten ist, dass der Ausweis den Marktwert von Gebäuden und Wohnungen mit beeinflussen wird.
• 99/29.Was ist ein Passivhaus? (Definition) Ein Gebäude welches ohne aktive Heiz- und Kühlsysteme ein behagliches Innenraumklima erreicht. Unter einem Passivhaus wird ein Gebäude verstanden, das aufgrund seiner guten Wärmedämmung und dem Funktionsprinzip, mittels wärmetauscher Lüftungswärmeverluste zu vermeiden, in der Regel keine klassische Gebäudeheizung benötigt. Heizwärmebedarf < 15 kWh/m2a Primärenergiebedarf < 120 kWh/m2a (inkl. Warmwasser, Haushaltsstrom, etc. ) konsequente Weiterentwicklung des Niedrigenergiehauses Kontrollierte Belüftung des Wohnraums inkl. Wärmerückgewinnung
• 99/30.Gebäude: Nennen und erklären Sie die wichtigsten Einflussfaktoren bei der Gebäudeerrichtung auf den Energiebedarf für die Raumheizung. Architektur: Die Gebäudegeometrie und der Standort beeinflussen die Anzahl der Sonnenstunden. Schwankungen sind bedingt durch Jahreszeit und dem geänderten Einstrahlwinkel durch die Tageszeit. Je nach Standort spielt durch Bewölkung, Bäume oder Berge die Verschattung eine wichtige Rolle. Konstruktiv: Die Exposition des Raumes zur Sonneneinstrahlung (Energiedichte durch Strahlung) kann konstruktiv durch die Fensterfläche und den Dämmwert der Fenster beeinflusst werden. heizt sich der Raum unterschiedlich auf. Gestalterisch z.B. durch Glasvorbauten, Wintergärten oder Solaranalgen Dämmung: Jedes Mauerwerk, jedes Fenster und jedes Dach hat einen bestimmten Dämmwert. Je niedriger der Dämmwert desto höher die Aufheizung bzw. desto schneller die Abkühlung (Wärmebrücken vermeiden). Haustechnik: Die Wahl der Bauart des Hausers (z.B. Passivhaus) beeinflusst die Wahl des Heizmittels (Radiator, Fußbodenheizung, Personenheizung) und letztendlich die zu errichtende Haustechnik (Luftdichtheit).
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• 99/31.Wärmedämmung: Berechnen Sie den U - Wert für den angegebenen Wandaufbau. Führen Sie ebenfalls die verwendeten Formeln und die jeweiligen Einheiten an. Siehe Seite 12
• 99/32.Erläutern Sie das Funktionsprinzip einer thermischen Solaranlage. Die Funktionsweise einer thermischen Solaranlage ist einfach: In den Solarkollektoren wird eine spezielle Trägerflüssigkeit (Medium) oder auch Luft von der Sonneneinstrahlung erwärmt und von einer Umwälzpumpe zum Warmwasserspeicher geleitet. Über einen Wärmetauscher gibt die Trägerflüssigkeit beziehungsweise die Luft ihre Wärme an das Trinkwasser im Warmwasserspeicher ab und wird daraufhin abgekühlt zurück zum Kollektor geführt. Scheint die Sonne nicht oder zu schwach, erfolgt die Erwärmung des Speichers über eine zweite Heizspirale, die vom Heizgerät kommt. Solarthermieanlagen lassen sich mit allen Heizungsgeräten kombinieren, besonders populär, da CO2-neutral, ist das Zusammenspiel mit einem Pelletskessel.
• 99/33.Welche Kollektortypen finden in der thermischen Solarenergienutzung Anwendung? Der Flachkollektor besteht aus einem Kasten (aus Blech oder Holz), in den eine Wärmedämmung eingelegt ist. Auf diese Wärmedämmung sind die Absorber aufgelegt, der Kasten wird mit einem Solarglas verschlossen. Die Wärmedämmung besteht meist aus einem Mineralfaserdämmstoff, da im Kollektor sehr hohe Stillstandstemperaturen auftreten können – teilweise sogar 200 °C – die die Dämmung ohne Schaden aushalten muss. Bei Vakuumkollektoren ist zwischen Absorber und Abdeckglas ein evakuierter Raum vorhanden. Dadurch entfallen die Wärmeverluste durch Konvektion innerhalb des Kollektors, der dann nur mehr Wärmeverluste durch Strahlung, Leitung und ev. Reflexion des Absorbers hat. Bei Schwimmbad-Absorbern handelt es sich um Absorbermatten – diese sind Kunststoffmatten in einem Stück bzw. schwarze Kunststoff-Rippenrohre mit jeweils einem Verteiler und einem Sammler. Diese Absorbermatten haben keine Abdeckung. Da sie vom Wasser des Schwimmbeckens durchflossen werden, müssen sie gegen das Beckenwasser – das meist Chemikalien zur Desinfektion enthält – beständig sein.
• 99/34.Welche Faktoren haben Einfluss auf den Ertrag eine Windkraftanlage? Reihen Sie diese nach der Größe des Einflusses. Windgeschwindigkeit: Windleistung = proportional zur dritten Potenz der Windgeschwindigkeit Anlaufgeschwindigkeit ist vernachlässigbar. Rotorfläche: Windleistung = proportional zum Quadrat des Rotordurchmessers. => Doppelt so große Anlage erntet viermal so viel Energie. Dichte: Windleistung = direkt proportional zur Dichte der Luft. Dichte abhängig von Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck (Wetterlage, Seehöhe)
• 99/35.Welche Rotor-Typen kennen Sie? Geben Sie die maximal erreichbaren Leistungsbeiwerte der unterschiedlichen Rotortypen an. Was bedeutet das Betzsche Gesetz und wie hoch ist der ideale Leistungsbeiwert nach Betz Siehe Seite 13
• 99/36.Nennen Sie Höhe, Rotordurchmesser und Leistung der größten Windkraftanlage der Welt? Aus welchen Komponenten besteht eine Windkraftanlage? Weltgrößte Windanlage: Turmhöhe: 196m, Rotordurchmesser 167m (Radius 83,5m), Leistung 7000 kW. Komponenten: Hauptkomponenten sind der Rotor, der aus einem oder mehr Rotorblättern besteht, die Rotornarbe und einer Blattverstellung. Die Gondel welche aus dem Getriebe, den Generator, der Kupplung, einer Scheibenbremse, Messinstrumente und einer Windnachführung besteht. den Turm der einen Aufstieg und die Netzleitung beinhaltet der Netzanbindung Fundament
• 99/37.Was versteht man unter der Leistungskurve einer Windkraftanlage? Was verstehen Sie unter dem Leistungsbeiwert? Wie hoch kann dieser maximal sein? Nennen Sie die einige Bauformen von Windkraftanlagen sowie deren typischen Leistungsbeiwert. Die Leistungskurve einer Windkraftanlage ist eine Kurve, die anzeigt, wie hoch die abgegebene elektrische Leistung in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit ist. Leistungskurven werden mittels Feldmessungen erhoben, wobei ein Anemometer auf einem Mast möglichst nahe der Windkraftanlage angebracht wird (nicht auf der Anlage selbst oder zu nahe, da sonst die vom Rotor verursachten Turbulenzen die Messung verfälschen würden).Das Betz’sche Gesetz besagt, dass eine Windkraftanlage maximal 16/27 = 0,59 jener mechanischen Leistung (P=1/2*ρ*r²*π*v³), die der Wind ohne den bremsenden Rotor durch dessen Projektionsfläche transportieren würde, in Nutzleistung umwandeln kann. Dieses Verhältnis wird Leistungsbeiwert cp genannt und beschreibt die Effizienz einer Windkraftanlage. Der eigentliche Leistungsbeiwert einer Windkraftanlage ist jedoch für jede Betriebsbedingung (Windgeschwindigkeit, Turbulenzintensität) und für jede Bauart (Schnelllaufzahl, Achse, etc.) oder jedes Modell der Windkraftanlage unterschiedlich. Der Leistungsbeiwert verändert sich mit der Schnelllaufzahl und erreicht seinen maximalen Wert für eine Schnelllaufzahl von ca. 7 (d.h. wenn die Geschwindigkeit an der Blattspitze 7 Mal schneller als die Windgeschwindigkeit ist). Bezüglich der Bauformen und deren Leistungsbeiwerten siehe Tabelle zu Frage 35.
• 99/38.Welcher Anteil des österreichischen Stromverbrauchs wird bereits durch Windkraft gedeckt? Mit wie vielen Volllaststunden kann ein Betreiber von Windkraftanlagen in Österreich im Jahr rechnen? In welchen beiden österreichischen Bundesländern befinden sich die meisten Windkraftanlagen und warum? Im Jahr 2015 konnte mit den österreichischen Windkraftanlagen (installierte Leistung: 2.409 MW) eine Energie in der Höhe von 5.200 GWh erzeugt werden. Damit können 8,7% des österreichischen Stromverbrauches gedeckt bzw. 40% aller Haushalte Österreichs mit Strom versorgt werden. In Österreich können zwischen 2070 und 2100 Volllaststunden im Jahr erreicht werden. Die meisten Windkraftanlagen befinden sich in Niederösterreich und im Burgenland, weil dort eine mittlere Jahres-Windgeschwindigkeit herrscht.
• 99/39.Welche Länder in Europa sind federführend in der Nutzung der Windkraft? Wo besteht das größte Potenzial in Europa und warum? Installierte Leistungen:Gesamt: 142 GW1.) Deutschland → 44,9 GW2.) Spanien → 23 GW3.) Groß Britanien UK → 13.6 GW4.) Frankreich → 10.4 GW5.) Italien → 9 GW13.) Österreich → 2.4 GW Bei den Neuerrichtungen von Windenergieanlagen 2015 war Deutschland auch ganz vorne mit 6 GW. Polen ist mit 1,26 GW an 2ter Stelle und liegt auch bei der installierten Gesamtleistung an 7ter Stelle. Größtes Potential gibt es in Großbritannien und Dänemark. Da diese Länder sehr viel Meeresküste besitzen, herrschen hier höhere Windgeschwindigkeiten und größere Vollaststunden vor. Also besteht hier noch genug Möglichkeit die Windräder an der Küste bzw. Offshore, also im Meer zu platzieren. (Windleistung: P=1/2*ρ*r²*π*v³)
• 99/40.Was versteht man unter „Offshore Windkraft“? Wo liegen die Vor- bzw. Nachteile der Offshore-Windkraft? Sind Windparks in Küstennähe, welche sich im Wasser befinden. Hierbei ist es wichtig, dass die Windräder noch am Festlandsockel errichtet werden. Vorteil: Mehr Volllaststunden im direkten Vergleich. Bis zu 5.000 Volllaststunden. Nachteil: Die Investitionskosten sind etwa 2-4 Mal so hoch. Bis zu 4 Mio Euro pro MW
• 99/41.Was sind die wesentlichsten Treiber der Smart-City Thematik? Technologische Durchbrüche Klimatische Änderungen und Ressourcenknappheit Demographische Veränderungen Umschwung wirtschaftlicher Mächte Beschleunigte Urbanisierung
• 99/42.In welche sechs Achsen kann man eine Smart City einteilen? Smart Economy Smart People Smart Governance Smart Mobility Smart Environment Smart Living
• 99/43.Was verstehen Sie unter den Begriffen Smart Economy, Smart Governance und Smart Environment? Geben Sie jeweils ein Beispiel. Smart Economy = Wettbewerbsfähigkeit: Unternehmerische Einstellung, Flexibilität, Produktivität Smart Governance = Beteiligung: Transparente Regierung, Öffentliche und soziale Dienstleistungen, Beteiligung in der Entscheidungsfindung Smart Environment = natürliche Ressourcen: Umweltverschmutzung reduzieren, Umweltschutz, Nachhaltiges Ressourcenmanagement
• 99/44.Was verstehen Sie unter den Begriffen Smart People, Smart Mobility und Smart Living? Geben Sie jeweils ein Beispiel. Smart People: sind flexibel, kreativ, weltoffen und bereit lebenslang zu lernen. Weiters haben smart people ein gewisses Level an Qualifikation und wollen im öffentlichen Leben teilnehmen. Smart Mobility: zeichnet sich aus durch örtlichen Zugang, internationalen Zugang und Verfügbarkeit von ICT-Infrastruktur. Ist ebenso ein nachhaltiges, innovatives und sicheres Transportsystem. Smart Living: beinhaltet Kulturelle Einrichtungen, Gesundheitliche Einrichtungen, Individuelle Sicherheit, Wohnqualität, Ausbildungsmöglichkeiten (Schulen), Touristische Attraktivität sowie sozialen Zusammenhalt.
• 99/45.Erläutern Sie kurz die Rolle der Smart Cities in der EU. Wie viele Smart Cities gibt es, in welchen Projektkategorien werden Smart City Projekte in der EU meist umgesetzt? Gemeinsam sollen Ziele wie Klimaschutz erreicht werden und immer wieder Projekte erstellt, damit die Lebensqualität steigt. zB Projekt 2020 oder 2030.240 Smart Cities mit mehr als 100.000 Einwohnern.Projektkategorien: Smart Neighborhoods, testbed micro infrastructure, intelligent traffic systems, resource management systems, participation platforms

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