Nenne verschiedene Strahlungsarten und ordne deren Wellenlängen der Größe nach. (klein -> groß)
Welches Solarthermische Kraftwerkskonezpt erreicht den höchsten Gesamtwirkungsgrad?
Welche Faktoren nehmen Einfluss auf die Lebensdauer und die Effizienz solarthermischer Kraftwerke?
Welche Nachführungsart bringt mehr Ertrag im Sommer und welche über das gesamte Jahr?
Nord-Süd Nachführung Mehr Ertrag im Sommer
Ost-West Nachführung Mehr Ertrag pro Jahr -> favorisiert
Welche Vorteile besitzen Fresnelkollektoren?
Sekundärspiegel ermöglicht höhere Effizienz bei geringerer Fertigungsgenauigkeit (billiger)
Reflektoren werden in der Praxis einzeln nachgeführt -> flexibel
Was beschribt das Stefan-Bolzmann Gestz?
Ein physikalisches Gesetz, das die thermisch abgestrahlte Leistung eines idealen Schwarzen Körpers in Abhängigkeit von seiner Temperatur angibt.
Wie sieht ein einseitiges Heliostatenfeld wie ein umlaufendes aus?
In welchen Bereichen der Atmosphäre wird die Intensität der eintreffenden Solarstrahlung durch extiktion oder Streuung verringert?
Bestandteile: Wolken (Wasserdampf), Partikel (Aerosole, Staub), Gas (O3, (N2, O2, Ar))
Betrachten Sie das dargestellte solarthermische Kraftwerk. Welche Möglichkeiten zur parallelen Einbindung fossiler Energieträger sind sinnvoll? Begründen Sie Ihre Entscheidung!
Durch eine mögliche Erhöhung der Frischdampfparameter kann der Wirkungsgrad des Kreisprozesses erhöht werden. Bei gleich bleibender Entspannung in der Turbine werden deren Schaufeln infolge einer stärkeren Überhitzung deutlich weniger durch (Tröpfchenschlag-)Erosion belastet.
Weiterhin besteht die Möglichkeit bei vergleichbarer Leistungserzeugung die Temperatur des WTM abzusenken und so Verluste im Solarkreislauf zu verringern
Wie hoch sind die spezifischen Investitionskosten für ein Solarkraftwerk ($/kWel)?
Nennleistung von 392 MW rund 3,2 Mrd. US-$. Daraus ergeben sich spezifische Investitionskosten von 8163 $/kW.
Warum ist der Wasserverbrauch im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken so gering? Wofür wird dieses Wasser benötigt?
Luftkondensator, deshalb geschlossener Wasserkreislauf
Reinigung und bei Leckagen
An welchen Stoffen wird Solarstrahlung in der Atomsphäre nicht absorbiert?
Durch welche Winkelpaare kann der Sonnenverlauf von der Erde am Himmel bestimmt werden?
Azimut und Zenitwinkel
Azimut und Neigungswinkel
Was ist die Lichstrahlung mit der höchsten Energie?
Womit kann die Globalstrahlung auf eine bestimmte Fläche gemessen werden?
Was ist ein Pyranometer?
Ein Pyranometer dient der Messung der eintreffenden kurzwelligen Sonneneinstrahlung.
Ein Pyranometer ist ein Sensor zum Messen der Bestrahlungsstärke der Sonne (in Watt pro Quadratmeter) mit einem Sichtfeld von 180 Grad.
Was ist ein Pyrheliometer?
Sie messen die direkte Bestrahlungsstärke (in Watt pro Quadratmeter) aus der Sonnenrichtung
Was ist der Azimutwinkel?
Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile der direkten Verdampfung in Solarkraftwerken im Vergleich zur indirekten Verdampfung
+ Höhere Frischdampfparameter
+ Betriebskosten sinken (wärmetausche entfällt)
- Hohes Druckniveau im Solarfeld (Belatung)
- geringere Wärmeübertragung im Sattdampf
Zeichnen Sie ein qualitatives T-Q- Diagramm eines klassischen Organic Rankine Cycle Prozesses mit (a) einem Reinstoff und (b) einem zeotropen Gemisch als Arbeitsmedium
Nennen Sie je zwei Vor- und Nachteile von ORC-Prozessen.
+ Niedertemperaturquelle zur Energieerzeugung nutzbar
+ Verschiedene Arbeitsmedien möglicch (Variable einsatzmöglichkeiten)
- niedriger Wirkungsgrad
- Arbeitsmedien giftig teuer
Nennen Sie zwei Aspekte, die bei der Auswahl des Arbeitsmediums beachtet werden müssen. (ORC)
kein giftiges AM
Kostenausmaß
Siedetemperatur der Wärmequelle
Skizzieren Sie den grundsätzlichen Aufbau einer Dish-Stirling-Anlage und benennen Sie die zentralen Komponenten.
Welche Konzetraionsfaktoren können typischerweise erreicht werden?
1000 bis 3000, bezogen auf die Projektionsfläche des Absorbers
Beschreiben Sie allgemein die Zustandsänderungen in einem idealen Stirling-Prozess. Handelt es sich hierbei um ein geschlossenes oder offenes System?
1 -> 2: isotherme Verdichtung
2 -> 3: isobare Wärmezufuhr
3 -> 4: isotherme Expansion
4 -> 1: isobare Wärmeabfuhr
-> Geschlossenes System
Zeichnen Sie die Zustandsänderungen eines idealen sowie eines realen Stirling Kreislaufs qualitativ in ein p-V-Diagramm ein. Wie sieht ein idealer Prozess im T-s-Diagramm aus?
Nennen Sie je zwei Vor- und zwei Nachteile von Dish-Stirling-Anlagen.
+ Kompakt
+ Wartungsarm
+ Keine teure Arbeitsmedien
Sicheres Arbeitsmedium (Luft)
- teuer
- 2-achsige Nachführung (massiv, teuer)
Erläutern Sie kurz das wesentliche Funktionsprinzip eines Aufwindkraftwerks.
Luft im Kollektor wid aufgewärmt, Dichtetemperaturschied treibt dieselbe nach oben -> Luftströumng treibt Turbinen an
Benennen Sie zwei wesentliche Einflussfaktoren, die die erzielbare elektrische Leistung eines Aufwindkrafts bestimmen
Turmhöhe -> Delta p
Kollektorfläche -> T_kollektor,aus
Nennen Sie zwei mögliche Gründe, warum bis heute erst ein Aufwindkraftwerk gebaut wurde.
Platzbedarf
Turmhöhe/ Turmkosten/ Turmkonstruktion
Kosten
Geringe/ keine Wirtschaftlichkeit
Um welchen Faktor können Solarturmkraftwerke bzw. Parabolrinnenkollektoren das Sonnenlicht konzentrieren?
Solarturm: bis 500
Parabolrinne: beinahe 100
Welche Bauweisen gibt es für Aufwindkraftwerke?
Betonbauweise
Sandwichbauweise
Membranbauweise
Blechröhrenbauweise
Welche Reflektorarten gibt es für Parabolrinnenkollektoren?
Wie ist bei Parabolrinnenkollektoren der Receiver aufgebaut?
Welche Verlustarten treten im Heliosatenfeld auf, die für Solarturmkraftwerke verwendet werden?
Wie ist ein Solardishkraftwerk aufgebaut?
Wie ist ein Fresnelkollektor aufgebaut?
Wie hoch liegt in etwa dere mittlere thermische Wirkungsgrad eines Aufwindkraftwerks?
1- 2%
Welche der beiden Technologien, Solarturmkraftwerk oder Aufwindkrfatwerk, hat die höheren spezifischen Investitionskosten?
-> spezifischen Investitionskosten realtiv ähnlich
Die Temperaturen von Solarpondkraftwerken sind durch den Siedepunkt begrenzt.
Richtig oder falsch?
-> Richtig
Wie lässt sich der Systemwirkungsgrad von Solarkraftwerken definieren?
Wo liegt der kritische Punkt von Wasser?
220bar
Bei drücken oberhalb des kritischen Punktes findet Verdampfung im 2- Phasen- Gebiet statt.
Richtig oder Falsch?
Falsch -> Außerhalb der Dampfkurve also Mischung aus gas flüssig
In welcher Größenordung liegt der Wärmeübergang beim Blasensieden?
-> 1000 - 100.000 W pro m^2 *K
Die Direktverdampfung im Solarkraftwerk bietet thermodynamische Vorteile.
-> richtig
Bei welchen Arbeitsmedien ist eine Überhitzung thermodynamisch sinnvoll?
-> Bei nassen Arbeitsmedien
Was ist die Motivation für die Hybridisierung im Solarbereich?
Nenne einge Vor- und Nachteile, die mit der Hybridisierung solathermischer Kraftwerke einhergeht.
+
-
Betrieb:
Ausgleich von Strahlungsschwankungen
Bedarfsgerechte Stromerzeugun
Weniger An- und Abfahrverluste
Wirtschaftlichkeit:
Bessere Auslastung des Kraftwerks -> Höhere Vollaststundenanteile
Reduzierung der Investition/ Reduktion der Stromgestehungskosten
gg. - über fossilen Kraftwerken:
geringere Flexibilität
Platz und Investitionskosten
Ggg. - rein solarthermischen Kraftwerken:
Höhere Emissionen
Standort braucht zusätlich Infrastruktur für fossile Energieträger
Wie sieht eine solare Hybridisierung konventioneller Kraftwerke aus?
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