Energetische Quellen und Kraftwerkstechnik

Energetische Quellen

Heizwert: Energie, die später bei der vollständigen Verbrennung pro Einheit Masse oder Volumen von Brennstoff freigesetzt wird.

Kapazität und Hitze: Wärmemenge, die benötigt wird, um die Temperatur um 1 K oder 1 °C zu erhöhen.

Kohle und Pyrolyse

Spitznamen und Arten von Kohlebergwerken:

• Torf: 60 % Kohlenstoff, viel Feuchtigkeit.
• Braunkohle: Geringere Hitze, gefunden in flachen Tagebauen.
• Koks (Rumpf): Hoher Kohlenstoffgehalt.
• Steinkohle: Alte Kohle mit einem sehr hohen Heizwert und einem Kohlenstoffgehalt von bis zu 95 %.

Erdöl und Verarbeitung

Transformierte Produkte für den Verbrauch:

• Fraktionierte Destillation: Öl erhitzen, bis es verdampft, getrennt in Türmen.
• Cracken: Zersetzung schwerer Kohlenwasserstoffe.
• Polymerisation: Chemischer Prozess entgegengesetzt zum Krackverfahren.
• Reforming: Umwandlung schwerer Bestandteile bei hoher Temperatur und mit Katalysator.

Radioaktivität

Radioaktivität: Das Phänomen der Kernumwandlung oder -transformation.

• Alpha-Strahlung: Geringe Durchdringungskraft (durch Papier), leicht durch Felder ablenkbar.
• Beta-Strahlung: Aluminiumschicht erforderlich, weiterreichend.
• Gammastrahlung: Benötigt Blei oder dicken Beton, Photonen-Natur (hohe Energie).

Kernreaktionen

Fusion: Verschmelzung von Kernen zur Bildung größerer Kerne.

Fission: Das Aufbrechen des Kerns durch den Aufprall eines Neutrons (Kettenreaktion, kritische Masse).

Umwelteinflüsse

Treibhauseffekt: Erhöhte Temperatur in der Atmosphäre durch das Durchlassen von sichtbarer Strahlung und die Absorption von von der Erde emittierter Infrarotstrahlung.

Umweltverschmutzung der Atmosphäre: Saurer Regen entsteht durch die Umwandlung von Schwefel- und Stickstoffoxiden, die bei Kontakt mit Wasserdampf, Luft, Elektrizität und Sauerstoff zu Schwefelsäure und Salpetersäure reagieren.

Kraftwerkstechnik

Wasserkraftwerke

Hauptkomponenten: Die Talsperre (Gewichtsstaumauer, Bogenstaumauer), Wasserführungen, Maschinenhaus.

Transformator und Verteilung: Transformator zur Erhöhung der Spannung auf das adäquate Niveau für den Transport zu den Verbrauchszentren.

Wirbelschichtfeuerung (Comb. Llit Fluid): Verbrennungssystem des Kohlenstoffs bei niedriger Temperatur, wodurch ein Großteil der Schadstoffe in den Rückständen verbleibt und nicht in die Atmosphäre abgegeben wird.

GuD-Kraftwerk (Cuk. Cicle Combinat): Gasturbine, Kompressor, Brennkammer, Hitzekessel, Dampftur bine, elektrischer Generator und Kondensator.

Kraftwerkstypen

Typen: Grundlastkraftwerk, Spitzenlastkraftwerk, Reservekraftwerk, Pumpspeicherkraftwerk.

Lastzeiten: Geringe Nachfrage in Schwachlastzeiten, hohe Nachfrage in Spitzenlastzeiten.

Energieübertragung: Elektrisches Netz mit Leitungen, Unterstationen und Verteilungsanlagen.

Wasserturbinen

• Francis-Turbine: Direkt positioniert, bei variablem Wasserdurchfluss.
• Pelton-Turbine: Für große Fallhöhen, normal.
• Kaplan-Turbine: Für geringe Fallhöhen und stark variierenden Durchfluss.

Wasserkraft und Umwelt

Vorteile (Pro): Keine Emission von Schadstoffen in die Atmosphäre / Regulierung des Flussdurchflusses kann Überschwemmungen verhindern.

Nachteile (Inconv): Verlust von fruchtbarem Land / Veränderung des Durchflusses und Erosionsprobleme / Modifikation von Flora und Fauna / Organische Ansammlung durch Abwassereinleitungen / Klimaveränderung.

Wärmekraftwerke

Energieumwandlung: Chemische Energie -> Wärmeenergie -> kinetische Energie -> Rotationsenergie -> elektrische Energie.

Komponenten von Thermischen Kraftwerken: Lager, Heizung, Turbinen, Kondensator, Kühlturm, Schornstein, elektrische Ausrüstung, Raum für Speisewasseraufbereitung.

Kraft-Wärme-Kopplung (Cogeneration): Produziert elektrische Energie unter Verwendung eines Brennstoffs und nutzt die Abwärme zur Warmwasserbereitung.

Kernkraftwerke

Teile des Reaktors: Reaktordruckbehälter, Moderator, Steuerelemente, Kühlung.

• PWR (Druckwasserreaktor): Verwendet zwei Kreisläufe.
• BWR (Siedewasserreaktor): Verwendet einen Kühlkreislauf.

Netzebenen und Erdgas

Spannungsebenen (ET): 20kV / 400kV - 6kV / 110kV / 20kV / 400kV und weitere lokale Verteilungen.

Erdgas (Diesel/Gas): Entfernung von Verunreinigungen, Transport in gasförmigem Zustand zu den Verteilungsanlagen durchläuft Kühlprozesse und verschiedene Etappen bis zum Erhalt von verflüssigtem Erdgas (LNG), das über ein Rohrleitungsnetz mit unterschiedlichen Drücken verteilt wird.