Fragen-zur-Technologieprüfung_Energietechnik

Fragen zur Technologieprüfung (Energietechnik)
Welche Erscheinungsformen kennen Sie?
mechanisch (potentielle, kinetische, rotatorisch); chemisch (endotherm und exotherm); elektrische;
elektromagnetische (Wärmestrahlung, Radiowellen, Licht, UV-Strahlung; Röntgenstrahlung;
Gammastrahlung); Kernenergie (Bindungsenergie im Atomkern); Wärmeenergie (ungerichtete
Bewegungsenergie von Teilchen).
Wo spielt der Energieerhaltungssatz eine Rolle?
Bei allen Energieumwandlungen: Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, nur
umgewandelt werden von einer Form in die andere.
Was bedeutet Energieentwertung?
Umwandlung hochwertiger Energie (obere Energieformen, ohne Wärmeenergie) in niederwertige.
Was ist der Wirkungsgrad einer Maschine?
Er beschreibt ein Verhältnis aus Nutzenergie zu zugeführter Energie (eta = E-ab / E-zu < 1 = 100%)
Eta = 1 – T-klein/T-groß (carnotscher Wirkungsgradbegriff)
Tklein = Tu (=untere Temperatur)
Wie kann man in einer Wärmekraftmaschine den Wirkungsgrad erhöhen?
indem man höhere Verbrennungstemperaturen erzeugt und die Abwärme effektiver abführt (Kaltes
Medium zum Schluss)
Skizzieren Sie eine Wärmekraftmaschine
z.B. Kohlekraftwerk …. (siehe Buch)
Was ist dabei mit „Kraft“ gemeint? Der heiße Wasserdampf, der auf die Turbinenwelle trifft, und sie
in Drehung versetzt.
Was verstehen Sie unter „Kraft“-Wärmekopplung und wo kommt sie vor? Ihr Zweck?
Ein klassisches Kraftwerk zur Erzeugung von Wärme wird so erweitert, dass ein Teil der Wärme nicht
als Wärme genutzt wird, sondern abgezweigt wird zur Stromproduktion (an der Schnittstelle von
Turbine und Generator). Erhöhung des Wirkungsgrades, der Effektivität in der Umwandlung von
Primärenergie in Nutzenergie.
Unter welchen Bedingungen nennt man eine Wärmekraftmaschine effektiv?
wenn sie einen hohen Wirkungsgrad besitzt.
Wie unterscheiden sich Primär- und Sekundärenergie?
Bäume im Wald (Primärenergie) in kleine Holzscheite hacken (Sekundär-E), dann Holzscheite
verbrennen (Endenergie) und Kaffewasser erhitzen (Nutzenergie).
Öl aus der Erde abzapfen (Primär), in Pipelines zum Verbraucher bringen, Ölfässer, in der Raffinerie
Benzinherstellung (Sekundär), Auto mit Benzin betanken (Endenergie), brummbrumm (Nutz-E)….
Endenergie ist auch der Strom an der Steckdose. Nutzenergie ist, das was ich daraus mache: Heißer
Kaffee, wohligwarme Klassenräume, Lichter, Sound, Computer …
Warum ist es so sinnvoll, einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen?
man braucht weniger Primärenergie (endliche Ressourcen, weniger ökologische Kollateralschäden,
geringe Umweltbelastung).
Vor- und Nachteile der Sekundärenergie-Form „Elektrizität“:
Vorteile: nahezu unbegrenzt umwandelbar in andere Energieformen, beim Transport sehr
umweltfreundlich; aus jeder Primärenergie herstellbar; masselos, nicht stoffgebunden; gut messbar,
steuerbar und regelbar – und elektronisch verarbeiten.
Nachteile: Speicherbarkeit noch umständlich; Strom muß in dem Moment erzeugt werden, in dem er
genutzt werden will. Herkunft des Stroms: oft in Wärmekraftmaschinen /Kohlekraftwerken (=
Umweltschutz!!);
Warum ist Elektromobilität nicht generell umweltfreundlich?
es kommt auf die Herkunft des Stromes an: man denke an ein Kohlekraftwerk.
Was ist der Unterschied zwischen Braun- und Steinkohle?
Der geringere Brennwert von Braunkohle; höhere Emissionen.
Nachteil von Steinkohle: wird meist unterirdisch abgebaut (Braunkohle: oberflächlich abtragbar)
Wie teilt sich ungefähr der Energiemix eines deutschen Haushaltes auf?
S.45 Buch: (54% + 8%) Heizung + Warmwasser; 31% Auto; 5% Haushaltsgeräte; 1%
Information/Kommunikation.
Wie stellen Sie sich die Stromversorgung der Zukunft vor?
ohne Leitungen; jeder Haushalt macht sich selber den Strom (Eigenproduktion, dezentrale
Energieversorgung; im Gegensatz zu Zentral: Großkraftwerke der Energieversorger);
Stromversorgung aus regenerativen Energien.
Warum ist prinzipiell kein Wirkungsgrad von 100% erreichbar?
es gibt keine Maschine ohne Reibungsverluste oder Abwärme. Transport der Primärenergie, Bau
eines Kraftwerks ebenfalls energieintensiv; es gibt kein Perpetuum Mobile (=Maschine, die selbst
antreibt und nie abstoppt); obere physikalische Grenze: Carnot’scher Wirkungsgradbegriff.
Was ist der Carnot’sche Wirkungsgrad?
Dieselbe Definition des Wirkungsgrades eta, aber aus Sicht des Temperaturunterschiedes zwischen
Brennraum und der Wärme zum Schluss. Formel : eta = 1 – Tu/To (Tu= untere Temperatur,
Abwärme; To=Temperatur des Wasserdampfes kurz vor der Turbine)
Welche Faktoren führen dazu, dass der Gesamt-Wirkungsgrades optimiert wurden?
Umwandlungsverluste innerhalb der Prozesskette aus Energieumwandlungen klein halten;
Nur soviel Kohle verbrennen, wie man gerade Strom braucht. Produktionskosten beim Errichten des
Kraftwerkes im Blick behalten; Entfernung des Kraftwerks bis zum Verbraucher (bis zur Endenergie) –
Transportkosten minimieren.  GESAMTENERGIEBILANZ : Kraftwerkserrichtung, Betrieb, Stillegung)
Wie wirkt sich die Stillegung eines Kraftwerks auf den Gesamt-Wirkungsgrad aus?
Je nach Aufwand des Rückbaus eines Kraftwerks benötigt man zusätzlich Energie, die aus der
Gesamtbilanz herausgerechnet werden müssen, was den Gesamt-Wirkungsgrad minimiert.
Im Laufe eines Lebens produziert ein Kraftwerk 100 MJ Energie. Diese Energie steht vollständig als
Nutzenergie zur Verfügung. Der Wirkungsgrad sei 25%. Was schließen Sie daraus? 400 MJ an
Primärenergie ist nötig. Bei 40%? Rechnung: 100/40 * 100 MJ = 250 MJ!
Nennen Sie die wichtigsten Emissionsarten eines Kohlekraftwerks:
siehe buch, etc.