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meteorologie (Fach) / Energiemeteorologie (Lektion)

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• Für die Bereitstellung von 1 600 GWh/Jahr benötigt ein Aufwindkraftwerk eine Kollektorfläche mit einem Durchmesser von 7 000 m? Wie groß ist die Kollektorfläche in km²? a 10.2 km² b 20.4 km² c 28.3 km² d 38.5 km² e 520.1 km² d 38.5 km²
• Warum kann die diffuse Himmelsstrahlung in Mitteleuropa nicht für konzentrierende solarthermische Anwendungen verwendet werden? a Ihr Anteil an der Globalstrahlung ist zu gering b Sie hat keine Richtung c Ihr Betrag ist zu gering d Sie ist raumzeitlich zu variabel, so dass keine geeigneten Standorte für konzentrierende Solarkraftwerke gefunden werden können e Die Technik für die Konzentration von Globalstrahlung ist zu teuer b Sie hat keine Richtung
• Um wie viel Prozent wird die auf eine Parabolrinne eingestrahlte Solarenergie bis zu ihrer Umwandlung in Wärme reduziert, wenn der Reflexionsgrad des Parabolspiegels 0.95, der Transmissionsgrad des Hüllrohres 0.90, der Absorptionsgrad des Absorbers 0.80 und der Interzeptfaktor 0.98 betragen? a 69 % b 31 % c 22 % d 12 % e 56 % b 31 %
• Parabolrinnenkraftwerke konzentrieren die Sonnenstrahlung auf … a … eine Absorberfläche b … ein Absorberrohr c … einen Wassertank d … eine Dampfturbine e … eine Solarzelle b … ein Absorberrohr
• Bei welchem Konzentrationsfaktor geht der Kollektorwirkungsgrad bei der geringsten Absorbertemperatur auf null zurück? a 1 b 20 c 100 d 300 e 400 a 1
• Bei welchem Konzentrationsfaktor wird die höchste Absorbertemperatur erreicht? a 1 b 20 c 100 d 300 e 400 e 400
• Welche Speichermöglichkeiten gibt es für solarthermische Kraftwerke? a Wasserspeicher b Pumpspeicherseen c Salzspeicher d Siliziumspeicher e Lithiumionenspeicher c Salzspeicher
• Ab wie viel Cent pro kWh kann man moderne Windenergieanlagen wirtschaftlich betreiben? a 1 Cent b 20 Cent c 5 Cent d 50 Cent e 2 Cent c 5 Cent
• Warum besteht zu befürchten, dass ab 2020 viele ältere onshore-Windenergieanlagen in Deutschland außer Betrieb gehen? a Ihre Betriebserlaubnis läuft ab b Ein Großteil ihrer Teile ist verschlissen, Ersatzteile sind nicht mehr verfügbar c Die Windgeschwindigkeit nimmt auf der Nordhemisphäre seit mehreren Jahrzehnten ab und wird für die oftmals zu niedrigen Windenergieanlagen zu gering d Ihre staatliche Förderung fällt weg e Die bundesweite Verschärfung der Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie tritt dann in Kraft d Ihre staatliche Förderung fällt weg
• Welche Art von Windenergieanlage wird heutzutage hauptsächlich für die Windenergienutzung eingesetzt? a Windenergieanlage mit horizontaler Achse b Windenergieanlage mit vertikaler Achse c Savonius-Rotor d Darrieus-Rotor e H-Rotor a Windenergieanlage mit horizontaler Achse
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• Was versteht man unter einem Bottom-Up-Ansatz in Bereich der Abschätzung des meteorologischen Windenergiepotenzials? a Die Windgeschwindigkeit wird vom Boden ausgehend in größere Höhen extrapoliert b Windgeschwindigkeitswerte werden dazu verwendet, um die kinetische Energie in der Atmosphärischen Grenzschicht abzuschätzen c Ausgehend von der Strahlungsleistung der Sonne wird die kinetische Energie in der Atmosphärischen Grenzschicht abgeschätzt d Windgeschwindigkeitswerte werden verwendet, um das meteorologische Windenergiepotenzial abzuschätzen e Windgeschwindigkeitswerte werden verwendet, um das technische Windenergiepotenzial abzuschätzen a Die Windgeschwindigkeit wird vom Boden ausgehend in größere Höhen extrapoliert
• Was ist die optimale Abfolge bei der Windenergiepotenzialabschätzung (P) für einen Standort? a Geographisches P – Technisches P – Ökonomisches P – Umsetzungspotenzial – Meteorologisches P b Technisches P – Ökonomisches P – Umsetzungspotenzial – Meteorologisches P – Geographisches P c Ökonomisches P – Umsetzungspotenzial – Meteorologisches P – Geographisches P – Technisches P d Umsetzungspotenzial – Meteorologisches P – Geographisches P – Technisches P – Ökonomisches P e Meteorologisches P – Geographisches P – Technisches P – Ökonomisches P – Umsetzungspotenzial e Meteorologisches P – Geographisches P – Technisches P – Ökonomisches P – Umsetzungspotenzial
• An drei Standorten produziert die gleiche Windenergieanlage bei gleicher mittlerer Windgeschwindigkeit unterschiedlich viel elektrische Energie. Dies hängt mit dem Tagesgang der Windgeschwindigkeit zusammen. An Standort 1 tritt 4 Stunden lang eine Windgeschwindigkeit von 5 m/s auf, an Standort 2 tritt 3 Stunden lang eine Windgeschwindigkeit von 7 m/s und an Standort 3 tritt 8 Stunden eine mittlere Windgeschwindigkeit von 3 m/s auf. An welchem Standort ist der Windenergieertrag am größten? a Standort 1 b Standort 2 c Standort 3 d An allen Standorten ist der Windenergieertrag gleich hoch e An den Standorten 1 und 3 ist der Windenergieertrag gleich groß und größer als an Standort 2 b Standort 2
• Warum werden in Hochgebirgsregionen über 2000 m Geländehöhe sehr wenige Windenergieanlagen errichtet? a Der Windenergieanlagenstandort ist sehr schwierig zu erreichen b Die Windgeschwindigkeit ist für einen sicheren Windenergieanlagenbetrieb oft zu hoch c Die Windgeschwindigkeit ist für einen sicheren Windenergieanlagenbetrieb oft zu niedrig d Der Luftdruck ist so niedrig, dass die Windenergienutzungseffizienz deutlich zurückgeht e Die Luftdichte ist so niedrig, dass die Windenergienutzungseffizienz deutlich zurückgeht e Die Luftdichte ist so niedrig, dass die Windenergienutzungseffizienz deutlich zurückgeht
• Ein Windpark besteht aus 10 Windenergieanlagen mit jeweils 2 MW Nennleistung, die 1 500 Stunden pro Jahr unter Volllast laufen. Wie viel Kilowattstunden (kWh) Windenergie werden in dem Windpark in elektrische Energie umgewandelt? a 42 000 kWh b 42 000 000 kWh c 21 000 000 kWh d 30 000 kWh e 30 000 000 kWh e 30 000 000 kWh
• Die Nennleistung eines Pumpspeicherkraftwerks beträgt 65 MW. Wie viel Prozent des Stromverbrauchs in Baden-Württemberg von 79 500 000 MWh könnten bei optimaler Auslastung des Kraftwerks in einem Jahr zwischengespeichert werden? a 0.07 % b 0.7 % c 7 % d 70 % e 77 % b 0.7 %
• Eine Solaranlage erzeugt 10 000 kWh Strom pro Jahr. Ihre Nennleistung beträgt 685 kW. Wie viele Stunden war die Anlage in einem Jahr ungefähr voll ausgelastet? a 1225 b 2835 c 600 d 6060 e 1122 c 600
• In welcher Größenordnung bewegt sich die installierte Leistung aller Windenergieanlagen in Deutschland? a 10^3 W b 10^6 W c 10^9 W d 10^12 W e 10^15 W b 106 W
• In welcher Größenordnung bewegt sich die Nennleistung moderner Windenergieanlagen typischerweise? a Kilowatt b Megawatt c Gigawatt d Terawatt e Megajoule b Megawatt (2-5MW)
• Wann weist die Deklination der Sonne ihr Minimum im Jahresverlauf auf? a April b August c September d Dezember e Juni d Dezember
• In welchen Wertebereich schwankt die extraterrestrische Strahlung? a 1368-1380 W/m² b 1320-1420 W/m² c 200-300 W/m² d 1750-2300 W/m² e 800-900 W/m² b 1320-1420 W/m²
• Welche Kraft bestimmt ab der Trägheitsschicht die Windrichtung deutlicher stärker als in der Bestandesschicht? a Druckgradientkraft b Reibungskraft c Coriolis-Kraft d Zentrifugalkraft e Schwerkraft c Coriolis-Kraft
• Wie wirkt sich tagsüber (11-16 Uhr) eine ausgeprägte labile Schichtung auf das Vertikalprofil der Windgeschwindigkeit aus? a In Bodennähe steigt die Windgeschwindigkeit an, in größerer Höhe nimmt die Windgeschwindigkeit ab b In Bodennähe steigt die Windgeschwindigkeit an, auch in größerer Höhe nimmt die Windgeschwindigkeit zu c In der gesamten Atmosphärischen Grenzschicht steigt die Windgeschwindigkeit an d In Bodennähe nimmt die Windgeschwindigkeit ab, in größerer Höhe nimmt die Windgeschwindigkeit zu e In der gesamten Atmosphärischen Grenzschicht nimmt die Windgeschwindigkeit zu a In Bodennähe steigt die Windgeschwindigkeit an, in größerer Höhe nimmt die Windgeschwindigkeit ab
• Was sind interne Grenzschichten? a Grenzschichten, die sich in der atmosphärischen Grenzschicht durch die Oberflächenrauigkeit in Strömungsrichtung entwickeln b Grenzschichten, die sich in der atmosphärischen Grenzschicht durch die Oberflächenrauigkeit entgegen Strömungsrichtung entwickeln c Grenzschichten, die sich in der atmosphärischen Grenzschicht durch die Stabilitätsbedingungen entwickeln d Grenzschichten, die sich oberhalb der bodennahen Atmosphäre in Strömungsrichtung entwickeln e Grenzschichten, die sich oberhalb der bodennahen Atmosphäre entgegen der Strömungsrichtung entwickeln a Grenzschichten, die sich in der atmosphärischen Grenzschicht durch die Oberflächenrauigkeit in Strömungsrichtung entwickeln
• Bei welcher atmosphärischen Schichtung ist die bodennahe Windgeschwindigkeit im Regelfall am größten? a Stabil b Labil c Neutral d Turbulent e Laminar c Neutral
• Wie lautet die mittlere Abfolge der Schichten in der Troposphäre von der Erdoberfläche aus? a Bestandesschicht – Mischungsschicht – Raue Unterschicht – bodennahe Atmosphäre – Freie Atmosphäre b Raue Unterschicht – Trägheitsschicht – Mischungsschicht – Freie Atmosphäre – Bestandesschicht c Trägheitsschicht – Mischungsschicht – Freie Atmosphäre – Bestandesschicht – Raue Unterschicht d Mischungsschicht – Freie Atmosphäre – Bestandesschicht – Raue Unterschicht – Trägheitsschicht e Bestandesschicht – Raue Unterschicht – Trägheitsschicht – Mischungsschicht – Freie Atmosphäre e Bestandesschicht – Raue Unterschicht – Trägheitsschicht – Mischungsschicht – Freie Atmosphäre
• Die Nabenhöhe einer Windenergieanlage, die sich in einem Waldgebiet befindet, beträgt 100 m. Um wie viel Meter reduziert sich die Nabennähe auf die effektive Nabenhöhe, wenn der Wald im Mittel 30 m hoch ist? a 10 m b Auf 2/3 der Nabenhöhe c Auf Nabenhöhe – (Nullpunktsverschiebung + Rauigkeitslänge) d Auf Nullpunktsverschiebung + Rauigkeitslänge e Gar nicht c Auf Nabenhöhe – (Nullpunktsverschiebung + Rauigkeitslänge)
• In Abhängigkeit welcher Größe wird die Dimension eines Rezirkulationsgebietes im Lee eines Hindernisses angegeben? a Höhe des Hindernisses b Breite des Hindernisses c Stabilität der Atmosphäre d Rauigkeitslänge e Hellmann Exponent a Höhe des Hindernisses
• Durch eine Windenergieanlage mit einer Nennleistung von 2 MW und einen Rotordurchmesser von 100 m werden bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von 6 m/s im Verlaufe eines Jahres 1000000 MWh elektrische Energie umgewandelt. Wie groß ist der Wirkungsgrad der Anlage? a 0.15 b 0.29 c 0.48 d 0.60 e 0.80 e 0.80
• Durch eine Windenergieanlage mit einer Nennleistung von 2 MW und einen Rotordurchmesser von 100 m werden bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von 6 m/s im Verlaufe eines Jahres 1000000 MWh elektrische Energie umgewandelt. Wie groß ist der Leistungsbeiwert der Anlage? a 0.15 b 0.29 c 0.48 d 0.60 e 0.80 c 0.48
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• Durch eine Solaranlage mit einer Nennleistung von 30000 W werden im Verlaufe eines Jahres 100000 kWh elektrische Energie umgewandelt. Wie groß ist der Kapazitätsfaktor der Anlage? a 0.12 b 0.15 c 0.30 d 0.38 e 0.45 d 0.38
• Die Rotorfläche einer Windenergieanlage wird mit 10 m/s angeströmt. Der Rotordurchmesser der Anlage beträgt 100 m. Wie hoch ist die Windgeschwindigkeit hinter der Anlage ungefähr, wenn der Durchmesser der durchströmten Fläche hinter der Anlage auf 120 m ansteigt? a 10 m/s b 20 m/s c 7 m/s d 3 m/s e 13 m/s c 7 m/s
• Ab welcher mittleren Windleistungsdichte gilt ein Standort als für die Windenergienutzung als ungeeignet? a 100 W/m² b 200 W/m² c 300 W/m² d 500 W/m² e 700 W/m² a 100 W/m²
• Wie Windleistungsdichte beträgt an einem Standort 610 W/m². Wie hoch ist die damit verbundene Windgeschwindigkeit, wenn der Rotor einer Windenergieanlage einen Durchmesser von 100 m aufweist? a 1 m/s b 2 m/s c 5 m/s d 10 m/s e 20 m/s d 10 m/s
• Mit welchem Messwertgeber werden in der Atmosphärischen Grenzschicht turbulente Strömungsanteile gemessen? a Schalenkreuzanemometer b Schalensternanemometer c Lidar-Geräten d Ultraschallanemometer e Sodar-Geräten d Ultraschallanemometer
• Wie groß wird die relative optische Luftmasse über Freiburg bei der geringsten Sonnenhöhe im Jahresverlauf? a 1.0 b 1.5 c 2.9 d 5.1 e 8.2 c 2.9
• Wie viel kWh/m² entspricht ein Stundenwert der Globalstrahlung von 500 W/m²? a 0.5 kWh/m² b 5.0 kWh/m² c 50 kWh/m² d 500 kWh/m² e 1000 kWh/m² a 0.5 kWh/m²
• Der jährliche Solarenergieertrag könnte in Freiburg 2000000 W*h betragen. Welche Nennleistung muss eine Solaranlage mindestens aufweisen, damit die 2000000 W*h vollständig genutzt werden können? a 100 W b 197 W c 229 W d 345 W e 565 W c 229 W
• Welcher Schritt in der Projektierung einer Windenergieanlage dauert in Baden-Württemberg in den meisten Fällen am längsten? a Quantifizierung der meteorologischen Potenzials b Quantifizierung des technischen Potenzials c Quantifizierung des ökonomischen Potenzials d Umsetzung des Genehmigungsverfahrens e Aufbau der Windenergieanlage d Umsetzung des Genehmigungsverfahrens
• Bis zu welcher Wellenlänge kann Solarenergie durch siliziumbasierte Solarzellen für Photovoltaikanwendungen genutzt werden? a 300 nm b 0.3 µm c 800 nm d 1240 nm e 3.0 µm d 1240 nm
• Welche Winkel werden gegeneinander aufgetragen, um ein Sonnenbahndiagramm zu zeichnen? a Deklination der Sonne und Neigungswinkel einer Fläche b Deklination der Sonne und Sonnenazimut c Sonnenazimut und Sonnenhöhe d Sonnenhöhe und Zenitwinkel der Sonne e Sonnenhöhe und Stundenwinkel der Sonne c Sonnenazimut und Sonnenhöhe
• Welche Größen bestimmen die Form des Analemmas? a Schiefe der Ekliptik und Erdrotation b Deklination der Sonne und Erdrevolution c Erdrotation und Erdrevolution d Deklination der Erde und Erdrotation e Sonnenhöhe und Erdrevolution a Schiefe der Ekliptik und Erdrotation
• Zu welchem Datum weist die Sonnenbahn die geringste Sonnenhöhe auf der Nordhalbkugel auf? a 21.06. b 21.12. c 03.03. d 21.09. e 21.04. b 21.12.
• Von Nord- nach Südeuropa steigt die Globalstrahlung im Mittel an. Welche Komponente der Globalstrahlung ist für diesen Anstieg verantwortlich? a Diffuse Himmelsstrahlung b Direkte Himmelsstrahlung c Diffuse Sonnenstrahlung d Direkte Sonnenstrahlung e Direkte Globalstrahlung a Diffuse Himmelsstrahlung
• Was versteht man unter „useful fraction“ im Kontext der Nutzung von Sonnenenergie? a Direkte Sonnenstrahlung, die von Solarzellen genutzt werden kann b Diffuse Himmelsstrahlung, die von Solarzellen genutzt werden kann c Globalstrahlung, die aufgrund ihrer Frequenz von Solarzellen genutzt werden kann d Globalstrahlung, die bei wolkenlosem Himmel durch Solarzellen genutzt werden kann e Globalstrahlung, die nach Abschattung zur Nutzung durch Solarzellen zur Verfügung steht c Globalstrahlung, die aufgrund ihrer Frequenz von Solarzellen genutzt werden kann
• Welche Wellenlängen der Globalstrahlung können durch Solarzellen, die aus amorphem Silizium bestehen, nicht genutzt werden? a Wellenlängen < 300 nm b Wellenlängen > 780 nm c Wellenlängen < 100 nm d Wellenlängen > 3.0 µm e Wellenlängen > 7.8 µm b Wellenlängen > 780 nm
• Warum ist die mittlere Photonenenergie im Tagesverlauf am geringsten? a Aufgrund von Reflexionsprozessen in der Atmosphäre und an der Erdoberfläche b Aufgrund von Absorptionsprozessen in der Atmosphäre c Aufgrund von Streuprozessen in der Atmosphäre d Aufgrund der Erdrevolution e Aufgrund der Erdrotation c Aufgrund von Streuprozessen in der Atmosphäre
• Wann ist die mittlere Photonenenergie im Jahres- und Tagesverlauf am geringsten? a Im April zwischen 12:00 und 14:00 Uhr b Im Juli zwischen 8:00 und 9:00 Uhr c Im Januar zwischen 8:00 und 9:00 Uhr d Im Januar zwischen 12:00 und 14:00 Uhr e Am 21.06. um 12:00 Uhr wahrer Ortszeit c Im Januar zwischen 8:00 und 9:00 Uhr
• Bei welcher relativen optischen Luftmasse ist die geringste Abschwächung der Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche zu erwarten? a 0.0 b 1.5 c 2.5 d 5.0 e 6.0 b 1.5
• Die mit der Photonenflussdichte verbundene Energie ist nicht über alle Wellenlängen, die die Globalstrahlung ausmachen, gleich. In welchem Wellenlängenbereich ist die mittlere Photonenenergie am höchsten? a 0.3-0.4 µm b 0.4-0.5 µm c 700-800 nm d 1 300-3 000 nm e 1.3-3.0 µm c 700-800 nm

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