Prüfungsrelevante Stoffsammlung zur Vorlesung

Prüfungsrelevante Stoffsammlung zur Vorlesung "Energiewissenschaften"
Begriffsklärung: Primärenergie, Endenergie, Nutzenergie; Wrikungsgradprinzip,
Substitutionsprinzip
Bewertung von Energie: Exergie, Anergie und Entropie
exergetischer Wirkungsgrad, energetischer Wirkungsgrad
Exergie von Wärme; Exergieflußdiagramme, Exergie geschlossener Systeme
(Beispiel Wärmepumpe/Kältemaschine)
Dampfkraftwerke
Idealer Rankine-Zyklus (Wirkungsgrad, Effekt von Drücken und Temperatur auf den
Wirkungsgrad, Vergleich Carnot-Zyklus)
Analyse der Komponenten des Dampfkraftzyklus:
1. Hauptsatz für offene Systeme mit stationärem Fließgleichgewicht;
Verschiebearbeit, technische Arbeit (Beispiel Kolbenverdichter)
Exergie offener, stationärer Systeme, Exergieanalyse des Dampfkraftwerks
Modifikationen des Rankine-Zyklus: Überhitzen, Zwischenerhitzen, regenerative
Dampfkraftzyklen, Speisewassererhitzer (Lesen realer Kraftwerk-Layouts)
typische Arbeitsbedingungen und reale Wirkungsgrade
Gasturbinenkraftwerke
Idealer Joule-Brayton-Zyklus (Wirkungsgrad, Kompressorarbeit)
Vergleich Dampfkraftzyklus
Reale Gaskraftzyklen: Regenerative Vorwärmung, Zwischenerhitzung,
Zwischenkühlung
typische Arbeitsbedingungen, reale Wirkungsgrade
kombinierte Gas- und Dampfkraftwerke, Wirkungsgrad
Brennstoffzellen
Aufbau einer Brennstoffzelle
rev. Zellspannung und Thermodynamik der Brennstoffzelle, Elektrodenpotential
Druck- und Temperaturabhängigkeit der Zellspannung
energetischer Wirkungsgrad
Aufbau der elektrochemischen Doppelschicht (fest-flüssig-Grenzfläche), (vgl. pnÜbergang)
Potentialabfall an der Doppelschicht
Def. von Überspannung
Kinetik elektrochemischer Reaktionen: Butler-Volmer-Gleichung
Elektrodenpotential- Strom-Kennlinie, Erklärung der Verluste
Elektrochemischer (exergetischer) Wirkungsgrad
Brennstoffzellentypen (allgemeiner Überblick, Klassifizierung - nicht detailliert!)
Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle
Solarstrahlung
Sonne als schwarzer Strahler (Plancksches Strahlungsgesetz, Stefan-BoltzmannGesestz)
Solarkonstante (Definition und Wert), Definition AM0
Einfluß der Atmosphäre auf die Sonnenstrahlung, AMx
Photothermische Energiewandlung
Aufbau und Funktionsweise eines Flachkollektors, Enregiebilanz und Wirkungsgrad
Konzentration von Solarstrahlung, thermodynamische Grenzen
Konzentrationseigenschaften eines fokussierenden Systems; (max. Konz. 1d und 2d)
Konzentrierende Systeme / Geometrien
Wirkungsgrad konzentrierender Systeme
Solarthermische Kraftwerke: Solarfarm-, Solar-Turm-Kraftwerke (typ.Wirkungsgrade
und Leistungen), Dish-Stirling-Kraftwerk (typ. Leistung)
Solarzellen
Trennung von e-h-Paaren, Quasi-Ferminiveaus
Strom-Spannungskennlinie des unbelichteten und belichteten pn-Übergangs
Was bestimmen Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom?, maximale Leistung,
Füllfaktor; Aufbau einer Si-Solarzelle, maximaler Wirkungsgrad einer
Siliziumsolarzelle, Wirkungsgrad der Einzelprozesse