rengerrative Energie (Fach) / reg Energie (Lektion)

Diese Lektion wurde von CarstenKoe erstellt.

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• 1. Was versteht man unter CO2-Neutralität? Was wird bei beworbener CO2-Neutralität gerne außer Acht gelassen? Das zur Herstellung von Kraftwerken CO2 frei wird. Das zum Düngen Nitrat verwendet wird welches bei Abbau zu klimaschädliche Lachgas wird. Außerdem entstehen durch die Nutzung von landwirtschaftlichen Maschinen auch CO2 aus fossilen Brennstoffen.
• 2. Nennen Sie mindestens drei Formen in welchen Energie auftreten kann und nennen Sie Beispiele für diese Energieformen. ·         Chemische Energie (fossile Brennstoffe) ·         Elektrische Energie (Energie einer Spule oder Kondensator) ·         Potentielle Energie ( gespeicherte Energie im Wasser) ·         Kinetische Energie ( Energie des Windes) ·         Wärmeenergie (Energie der Sonne)
• 3. Womit ist bei der Umwandlung von Energie in eine andere Energieform immer zu rechnen? Verlust von Wärme und Energie an die Umgebung
• 4. Was versteht man unter Anergie? Gibt den Teil der Energie an der nicht in die gewünschte Energieform verwandelt werden kann
• 5. Was versteht man unter Exergie? Energie die sich vollständig umwandeln lässt.
• 6. Ein entscheidender Parameter in der Energiewandlung ist der Exergiegehalt. Was versteht man unter diesem Begriff? Ist ein entscheidender Parameter bei der Energieumwandlung. Zeigt an wie viel der Energie in Arbeit umgewandelt werden kann.
• 7. Wie lauten die drei Lehrsätze über das fundamentale Verhalten eines Thermodynamischen Systems? a.       Bei allen irreversiblen Prozessen verwandelt sich Exergie in Anergie b.      Nur bei reversiblen Prozessen bleibt die Exergie erhalten c.       Es ist unmöglich, Anergie in Exergie zu verwandeln
• 8. Was versteht man unter den Begriffen Energie- und Exergiewirkungsgrad? Der Energiewirkungsgrad gibt an wie viel Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt werden konnte. Exergiewirkungsgrad lässt sich zu Bewertung von Prozessen verwenden die alle zu gleichen Endenergie führen.
• 9. Was versteht man unter einem Nutzungsgrad? Der Nutzungsgrad fasst alle Verlustfaktoren der Prozesskette zusammen. Der Nutzungsgrad berücksichtigt wie viel der vorliegenden Energie für den nächsten Prozessschritt zur Verfügung steht.
• 10. Was versteht man unter einem Deckungsgrad? Der Deckungsgrad gibt an mit welchem relativen Anteil die Nutzenergie aus konventioneller Primärenergie W durch solche aus alternativen Energiequellen Walt ersetzt werden kann.
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• 11. Was versteht man unter dem Begriff Primär-, Sekundär- und Endenergie? ·         Primärenergie: Energie der Energieträger die wir direkt der Natur entnommen werden. ·         Sekundärenergie: Entsteht durch Umwandlung in einem ersten Schritt aus der Primärenergie. Dieser Schritt ist meist notwendig um die Energie in eine andere Form zu bringen, in der sie sich leicht verteilen lässt. ·         Endenergie: ist die Energieform, die der Energieabnehmer direkt bezieht.
• 12. Stellen sie die Prozesskette, die von der Primärenergie zur Nutzenergie führt dar. S.87
• 13. Was versteht man im Rahmen der ganzheitlichen Bewertungsmethoden unter der Wirkungsgradmethode? Diese Methode ist die international angewandte Methode zur Bestimmung des Primärenergieverbrauchs von Strom. Bei Strom aus Energieträgern, deren Heizwert bekannt ist, wird der jeweilige Heizwert mit der jeweils eingesetzten Menge multipliziert.  Bei Strom aus Energieträgern, denen kein heizwert zugerechnet werden kann, wie bei den erneuerbaren Energieträgern Wasserkraft, Wind Sonne, wird von der der Endenergie mit Hilfe eines Wirkungsgrades von 100% auf die Primärenergie geschlossen.
• 14. Was versteht man im Rahmen der ganzheitlichen Bewertungsmethoden unter der Substitutionsmethode? Bei dieser Methode wird angenommen, dass der Strom aus Wasserkraft , windenergie und Photovoltaik , der einen entsprechenden Menge Strom in konventionellen Kraftwerken ersetzt, auch deren Brennstoff substituiert.
• 15. Das prinzipielle Vorgehen bei der Durchführung einer Ökobilanz kann in drei Stichpunkten dargestellt werden. Wie lauten diese Stichpunkte? ·         Entlang des Lebensweges eines Produktes werden die Stoff- und Energieströme des gesamten Produktsystems, also alle beteiligten Prozesse, analysiert. ·         Emissionen in Luft, wasser und Boden sowie der Natur entnommene Ressourcen werden systematisch erfasst und in der so genannten Sachbilanz abgelegt ·         Die potenziellen Umwelteffekte wie Treibhauseffekt, Sommersmog versauerung Überdünung etc. werden anschließend im Rahmen der Wirkungsabschätzung ausgewertet.
• 16. Was ist unter kumuliertem Energieaufwand zu verstehen? Der kumulierte Energieverbrauch gibt die Gesamtheit des primärenergetisch bewerteten Aufwandes an, der im Zusammenhang mit der Herstellung, Nutzung und Beseitigung eines ökonomischen Gutes entsteht bzw. diesem ursächlich zugewiesen werden kann.
• 17. Im Rahmen der Energiebereitstellung entstehen zahlreiche Kosten, die teilweise in den externen Kosten berücksichtigt werden und teilweise nicht. Diese Kosten lassen sich unter 4 Hauptschlagwörtern zusammenfassen. Nennen Sie diese Hauptschlagworte und nennen Sie jeweils mindestens 2 Beispiele. ·         Gesellschaftliche Kosten: Krankheiten, Schäden an der Ernte ·         Umweltkosten: Schäden am Ökosystem, Treibhauseffekt ·         Politische Kosten: Krieg um Ressourcen, politische und militärische Präsenz, um Energieressourcen zu sichern ·         Nukleare Kosten: Nukleare Abfallentsorgung, Schutzmaßnahmen der Nukleartransporte.
• 18. Definieren Sie den Begriff Erntefaktor. Der Erntefaktor ist der Quotient aus der Netto-Energieerzeugung während der geplanten Lebensdauer einer energieerzeugenden Anlage und dem kumulierten Energieverbrauch für die Herstellung der Anlage, der Betriebsmittel und der Betriebsstoffe.
• 19. Definieren Sie den Begriff Amortisationszeit. Die energetische Amortisationszeit Ta ist als diejenige Zeit definiert, bei der der kumulierte Energieaufwand gleich der genutzten Energie ist.
• 20. Was versteht man unter dem Aspekt der nachhaltigen Energieversorgung unter dem Begriff kumulierter Energieaufwand? Er erfasst den Aufwand an Primärenergie für die Herstellung und Entsorgung des Kraftwerks, die Gewinnung und Bereitstellung des Brennstoffs und Bereitstellung sonstiger Vorleistungen für den Betrieb des Kraftwerkes.
• 21. Was versteht man unter dem Aspekt der nachhaltigen Energieversorgung unter dem Begriff elektrische Amortisationszeit? Sie gibt an nach welcher Zeit vom betrachteten Energiesystem genau so viel Elektrizität produziert worden ist, wie zu seiner Errichtung und seinem Betrieb, inklusive der dem Betrieb vorgelagerten Prozesse, über die gesamte Lebensdauer verbraucht werden wird.
• 22. Was versteht man unter dem Aspekt der nachhaltigen Energieversorgung unter dem Begriff kumulierte Emissionen? Sind die über den gesamten Lebensweg aufsummierten Emissionen ausgewählter Schadstoffe von Stromerzeugungssystemen.
• 1. Welchen Wert hat die Solarkonstante und an welcher Stelle wird dieser Wert bestimmt? In welchem Leistungsbereich liegt im Gegensatz dazu die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlung, wenn davon ausgegangen wird, dass sich die Empfängerfläche senkrecht zur eintreffenden Strahlung befindet? Aus welchen Gründen entspricht das auf der Erdoberfläche eintreffende Licht- Spektrum nicht dem, das durch die Sonne ausgesendet worden ist? An der Grenze der Atmosphäre; 1,367 kw/m2: auf der Erde 0,8-1 kw/m2 Luftfeuchtigkeit, Bewölkung und Länge des Weges.
• 2. Stellen sie anhand eines einfachen Models der Sonneneinstrahlintensität in Abhängigkeit von der geographischen Lage dar, warum sich die Ernte solarer Energie in polnähe weniger lohnt als in Äquatornähe. Erklären Sie dieses Phänomen mit ihren eigenen Worten. Längere Weg des Lichtes durch die Atmosphäre zum Pol als zum Äquator.
• 3. Was versteht man unter dem Begriff Air Mass und wofür wird er verwendet? Das relative Maß für die Weglänge. Je länger der Weg durch die Atmosphäre desto größer die Abschwächung. Die AM wird auch als Standard für die Qualität der Einstrahlung je nach Aufstellungs bzw. Breitengrad verwendet.
• 4. Betrachtet man den Mittelwert der Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche in Deutschland und der Sahara, fällt auf, dass diese Werte sehr weit auseinanderliegen. Welche Werte wurden an den jeweiligen Orten bestimmt und warum klaffen diese so weit auseinander? Deutschland 1000 kWh a-1m-2 Sahara 2500 kWh a-1m-2 Wichtig sind Breitengrad und Jahreszeit. Ebenso absorption durch unterschiedliche Bewölkung und Lokale Effekte Streuung des Lichtes in der Atmosphäre durch Molekühle der Luft aber auch Aerosol Dunstteilchen Wolken und Nebeltröpfchen …diffuses Licht.
• 5. Im Rahmen der globalen Erwärmung wird in der Regel von CO2 als klimaschädliches Gas gesprochen. Welche Bezeichnung wäre exakter und welche Rolle spielt hierbei beispielsweise der in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampf? Treibhausgas. Wasserdampf starkes treibhausgas ( natürlicher Treibhauseffekt) größter Teil des Treibhauseffekt. Spurengase wie CO2 CH4 und N2O den rest. (zustätzlicher Treibhauseffekt.
• 6. Welchen beiden regenerativen Energiequellen wird derzeit das höchste Potential zugerechnet um die Energieversorgung der Zukunft zu gewährleisten und um welchen Faktor unterscheiden sich diese beiden Energiequellen heute und im Rahmen des erwarteten zukünftigen Potentials? Solarthermische Energienutzung Photovoltaische Stromerzeugung
• 7. Erklären Sie wie die Atmosphäre dazu beiträgt, dass sich auf der Erdoberfläche eine für den Menschen lebensfreundliche Temperatur entwickelt. Durch die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in Wärme und absorption. vor schneller Auskühlung und Überhitzung schützt (z.B.Wärmeausgleich zwischen Tag und Tag) die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Erde von ca. +15 °C, gegenüber sonst ca. -18 °C, ermöglicht, Energie (fühlbare Wärme der Luft und latente Wärme des Wasserdampfs) aus Bereichen in Äquatornähe zu mittleren und höheren Breiten transportiert),
• 1. Welcher Anteil der auf der Erde eintreffenden Strahlungsenergie wird ungefähr in kinetische Energie der Atmosphäre umgewandelt und welcher Primärenergiemenge entspricht dies in etwa? 1 % der eingestrahlten Energie wird in kinetische Energie der Atmosphäre umgesetzt. Primärenergie= 500*10^13 kwh/a
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• 2. Welchen Einfluss hat die Corioliskraft auf die auf den jeweiligen Halbkugeln in Polrichtung wehenden Winde? Hierbei wird ab einem gewissen Breitengrad eine Änderung der Luftströmung erkennbar. Ab welchem Breitengrad tritt dies Änderung auf und was zeichnet diese Änderung aus? Durch die Corioliskraft sind Winde die nach Norden wehen immer nach Osten gelenkt und Winde die nach Süden wegen immer nach Westen gelenkt. Änderung ab dem 30 Breitengrad. Dort erfolgt eine Absinkbewegung und die Luft fließt in den unteren Schichten als Passat äquartorwärst zurück. Hardly-Zirkulation.
• 3. Wie nennen sich die zwei wichtigsten lokalen Winde? Welcher dieser Winde tritt in Deutschland vorwiegend in nördlichen Regionen auf? Beschreiben sie dieses Wetterphänomen unter Zuhilfenahme einer Skizze. ·         See-Land-Zirkulation o   Tagsüber erwärmt sich das land stärjker als die Wasseroberfläche. In den Luftmassen darüber entsteht ein Druckgefälle vom Meer zum Land.Folge: landeinwärts gerichtete kühle und feuchte Strömung (seewind) im laufe des Tages entsteht durch Abkühlung ein Druckgefälle vom Land zum Meer. Folge: ein seewärst gerichteter Wind (landwind) ·         Hangwinde , Berg-Talwinde
• 4. Wie nennen sich die zwei wichtigsten lokalen Winde? Welcher dieser Winde tritt in Deutschland vorwiegend in südlichen Regionen auf? Beschreiben sie dieses Wetterphänomen unter Zuhilfenahme einer Skizze. Tags erwährmung. Wind Bergauf. Nachts abkühlung. Wind Bergab.
• 5. Stellen Sie schematisch ein Wind-Geschwindigkeitsprofil mit Bodengrenzschicht dar und erklären Sie die Entwicklung der Turbulenz mit zunehmender Höhe. Bodenrauhigkeit entzieht dem Wind Energie. Folge: turbulenter Impuls und Massenaustausch mit höheren Luftschichten.
• 6. Zeigen Sie auf wie man vereinfacht die in einer bestimmten Höhe herrschende Windgeschwindigkeit anhand der vorherrschenden Oberflächenbeschaffenheit berechnen kann. -- Sie messen in der Lüneburger Heide in einer Höhe von 5m eine Windgeschwindigkeit von 10 m/s. Welche Windgeschwindigkeit herrscht in Nabenhöhe einer Windenergieanlage mit einer Gesamthöhe von 140m, wenn der Rotor einen Durchmesser von 80m hat? Siehe word.
• 9. Was sind die zwei wesentlichen Ursachen atmosphärischer Turbulenzen? Erklären sie diese Ursachen. ·         Mechanisch induziert: Durch die vertikale Scherung der Windgeschwindigkeiten. Sie hängt von der durch großräumige Druckgradienten verursachten Windströmung sowie von der Rauigkeit des Boden ab. ·         Thermisch induziert: Durch Wärmekonvektion verursacht und hängt von der Temperaturdifferenz zwischen Erdoberfläche und  der Luft darüber ab.
• 10. Sie werden beauftragt einen Windkraft-Park zu planen. Es stehen verschiedenen Örtlichkeiten zur Verfügung. Wie gehen Sie vor um den sinnvollsten Standort zu finden? Mit einem Histogramm der Windgeschwindigkeiten und einer als Histogramm vorliegenden Leistungskurve kann eine Abschätzung des zu erwartenden Energieertrages erfolgen. Es ist die Kenntnis der Häufigkeitsverteilung des Windes für Verschiedene Windrichtungen wichtig um Abschattungen der einzelnen Windturbinen untereinander zu verhindern.
• 11. Stellen Sie die Leistungskennlinie einer Windenergieanlage dar und erklären Sie die auftretenden Phasen im Betrieb in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit. S.182
• 1. Was versteht man unter dem Begriff Biomasse? Biomasse bezeichnet die Gesamtheit der Masse an organischem Material in einem Ökosystem, das biochemisch synthetisiert wurde
• 2. Was versteht man unter dem Begriff Bioenergie? Unter Bioengergie versteht man die Erzeugung organischer Energieträger durch Fotosynthese und die Umwandlung von Abfallstoffen in meist chemische Energie.
• 3. Welchen Vorteil bietet Biomasse gegenüber anderen regenerativen Energiequellen besonders im Vergleich zu Windenergie und Photovoltiak? Unterliegt nicht Notwendigkeit einer zeitlichen unmittelbaren Verwertung. Möglichkeit der Speicherung.
• 4. Im Bereich der Biomasse ist eine Einteilung in primäre und sekundäre Produkte üblich. Was versteht man darunter? Primäre Produkte entstehen durch direkte photosynthetische Nutzung der Sonnenerngie. In erstenlinie Land und Forstwirtschaftliche Produkte Sekundäre Produkte ziehen ihre Energie nur indirekt aus der Sonne. Sie werden aus einem Umwandlungsprozess organischer Substanz in höheren Organismen gebildet.
• 5. Was ist der maßgebliche Prozess zur Bildung von Biomasse und in welche beiden Teilprozesse kann diese Bildung unterteilt werden? Erklären Sie den Prozess. Maßgeblicher Prozess ist die Photosynthese. Die beiden Teilprozesse sind Licht und Dunkelreaktion. Es folgt mithilfe von Lichtenergie eine Aufnahme von Kohlendioxid und Speicherung von Kohlenstoff in der Pflanze, woraus sich eine Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie ergibt.
• 6. Stellen Sie die Brutto Reaktion der Fotosynthese am Beispiel der Glukosbildung dar. 6CO2  + 6H2O + Licht→ (C6H12O6) + 6O2
• 7. Was versteht man unter C3 und C4 Pflanzen und welche photosynthetischen Wirkungsgrade haben diese in etwa? C3 und C4 steht dafür welchen Art von Kohlenstoffverbindungen die Pflanzen bilden. C3 = 15% ; C4= 24%
• 8. Was versteht man unter dem Begriff Fotosyntheserate? Als Photosyntherate definiert man die pro Zeit und Zellvolumen durch die Grundreaktion enstehende  Sauerstoffmenge nO2. Diese Rate lässt sich nicht beliebig steigern. Es gibt einen Stättigungseffekt.
• 9. Warum sind Blätter grün? Weil das eingelagerte Chlorophyll Wellenlängenbereiche des Lichtes absorbiert so dass die Blätter grün wirken
• 10. Welcher Energiewirkungsgrad wird für die gesamte Wandlungskette vom Sonnenlicht bis zur Biomasse angenommen? Warum unterscheidet sich dieser Wert um ca. den Faktor 10 von tatsächlich in der Agrartechnik erzielten Nutzungsgraden? Wirkungsgradmax=0,73 Wirkungsgradreal= 0,044. Grund für den zu hohen Faktor sind: ungenügende Versorgung mit Wasser und Dünger sowie langsames Wachtum.
• 11. Welchen Einfluss hat die Verwendung von Düngemitteln auf die häufig vertretende Meinung der CO2-Neutralität von Biomasse? Welche Faktoren müssen bei einer Bilanz der CO2-Neutralität noch berücksichtigt werden? Bei Einsatz von Düngemittel entsteht Lachgas das noch 310mal Klimaschädlicher ist. Andere Faktoren sind das Prozess und Transportenergie nicht aus Fossilen Brennstoffen kommen darf.
• 12. Was versteht man unter Chemosynthese und woher stammt die Energie um diesen Prozess durchzuführen? Energie wird nicht aus Licht sondern aus Schwefelwasserstoff gewonnen die aus dem Erdinnern kommt.

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