Im Jahr 2019 wurden in Deutschland 516.6 TWh Strom erzeugt (Nettostromerzeugung), Nenne die drei größten Erzeuger.
Wind, Braunkohle, Kernkraft
Die Stromerzeugung in Deutschland kann den zeitgleichen Strombedarf in Deutschland zeitweise überschreiten. Was sind die Gründe dafür?
mangelnder geographischer Energieausgleich
niedrigerer Strompreis im Ausland
kurzfristiges Abregeln ist technisch nicht möglich (Must-Run Kapazität)
kurzfristiges Abregeln ist betriebswirtschaftlich nicht sinnvoll
Die Effizienz von A-CAES mit Wärmespeicherung beträgt?
~70%
Was sind Vorteile von einer niedertemperatur A-CAES Anlage?
geringere thermische Belastung
geringere Anfahrtsdauer
marktverfügbare Komponenten
Die Effizienz von D-CAES mit Rekuperation beträgt?
~55%
Speichert eine diabate CAES-Anlage mehr Strom aus als sie zuvor eingespeichert hat.
Ja
Ist der Ladezustand eines Flywheels linear skaliert mit der Drehzahl?
Nein
Hat die Steigerung des Massenträgheitsmoments um 10% eine größere Auswirkung auf die kinetische Energie als die Steigerung der Winkelgeschwindigkeit um 10%.
Wie verhält sich der Energiegehalt bei parallel und seriell geschalteten Kondensatoren?
addiert sich
Pseudokapazität von Kondensatoren
kommt ausschließlich bei Doppelschichtkondensatoren vor
sie macht ca. 10% der Gesamtkapazität aus
Ist eine reversible Redoxreaktion
es finden KEINE chemischen Bindungen statt
Elektrische Feld eines Plattenkondensators
wird stärker bei größerer Ladung
wird stärker bei höherer Spannung
Bei welchem Parameter hat eine Zunahme von 10% den größten Effekt auf die im Kondensator gespeicherte Energie?
Spannung
Was sind Vorteile eines Superkondensators im Vergleich zu einer klassischen Batterie?
längere Lebensdauer
höhere Effizienz
höhere Laderate
Ein geringer Innenwiderstand in einem elektrochemischen Speicher ist besonders wichtig bei?
hohen Lasten
Stromspitzen
lange Ausspeicherdauer
Selbstentladung
Nickelbasierte Systeme haben verhätnismäßig hohe Selbstentladeraten,
Der Energieverlust bei Selbstentladung ist asymptotisch, das bedeutet, dass die Selbstentladung direkt nach dem Laden am höchsten ist und dann abnimmt.
Erosion
Elektrodenteile fallen ab und sammeln sich am Boden (Kurzschlussgefahr)
Ursache:
Tiefes Entladen, umgesetztes Blei lagert sich nicht immer wieder an der gleichen Stelle
Vermeidung:
dickere Elektroden + größerer Abstand zum Boden
Sulfatierung
Problem:
angelagerte Bleisulfatschichten mindern Leitfähigkeit des Elektrolyten (Kapazität sinkt)
zu tiefes Entladen
teilweise reversibel durch intensives Aufladen
Gasen
Wasserelektrolyse setzt ein, H2 und O2 entstehen (Wasserverlust, Knallgas Bildung))
(fast) kein Bleisulfat vorhanden ‑‑> nächstbeste Reaktion setzt ein
Zelle nicht vollständig Laden, Überdruckventil einbauen, Aqua dest. nachfüllen
Absorptionsladung
Laden mit vorgegebener (konstanter) Spannung (Strom sinkt)
Ladung mit vorgegebener Spannung (und zumeist Strom)
Erhaltungsladung
Laden mit vorgegeben (konstantem) Strom (Spannung steigt an)
Hauptladung
Der Elektrolyt einer Blei-Säure Batterie ist ein Reaktionspartner. Zu welchen potentiellen Problemen kann dies führen?
Säureschichtung durch Gravitation
Säureverarmung an den Elektroden
Die reale Energiedichte einer Blei-Säure Batterie ist 4 bis 6 mal geringer als die ideale Energiedichte, was können Gründe hierfür sein?
Das reale System enthält Komponenten, die nicht an der Reaktion beteiligt sind
Die reale chemische Reaktion setzt die Komponenten häufig nicht komplett um
Was sind Vorteile einer Blei-Säure Batterie gegenüber anderen elektrochemischen Speichern?
Hochstromfest, Kostengünstig
Ist die reale Kapazität von Blei-Säure Batterien davon abhängig wie schnell die Batterie ge- bzw. entladen wird (C-Rate)?
Wird beim Entladen einer Blei-Säure Batterie wird sowohl an der Kathode als auch an der Anode Bleisulfat gebildet.
ja
Welches Kathodenmaterial (Li-Akku) ist das sicherste?
LiFePO4
Haben Lithium-Batterien in der Regel die höchsten Energiedichten und Effizienzen aller elektrochemischen Energiespeicher?
Folgen alle Li-Ionen Batterien einem (näherungsweise) linearem Zusammenhang zwischen der Zellspannung und dem SOC, so dass der Ladezustand (leicht) aus der Zellspannung abgeleitet werden kann.
Sind bei einer Hochleistungsbatterie die Kathode und Anode besonders dick ausgeführt, um mehr aktive Masse bereit zu stellen.
Was sind Vorteile einer NaS-Batterie?
hohe Zyklenfestigkeit
schnelle Reaktionszeit,
Hohe Energiedichte (wie NiMH oder Li-Ionen-Akkus)
Liegt die übliche Ausspeicherdauer bei VRFB liegt aus ökonomischen Gründen zumeist zwischen 2 und 10 h?
Was sind potentiell vielversprechende Eingenschaften der Hochtemperatur-Elektrolyse?
Geringer elektrischer Energiebedarf
Reversibel einsetzbar (Brennstoffzelle/Elektrolyseur)
Was sind Vorteile der PEM gegenüber der alkalischen Elektrolyse?
Flexible Leistungsänderungen möglich
Kompaktere Bauweise
Was sind Vorteile des Wasserstoffes als Energieträger (Speicher)?
Saubere "Verbrennung"
Hohe gravimetrische Energiedichte
Flexibel einsetzbar in verschiedenen Sektoren
Ist die volumetrische Energiedichte von Wasserstoff bei 700 bar höher als (tiefkalt) verflüssigt?
Hat Wasserstoff einen größeren Zündbereich (Spanne zwischen der unteren und oberen Explosionsgrenze in Vol.-%) als Methan UND Propan
Was sind Vorteile von sensiblen Schichtspeichern verglichen zu durchmischten Speichern?
höhere Exergiemenge
In einem engen Band um die Umwandlungstemperatur ist die gespeicherte Energiemenge durch die Phasenumwandlungsenergie größer als bei sensibler Speicherung. Bei größeren Temperaturunterschieden schwindet dieser Vorteil aufgrund von zumeist kleineren cP-Werten.
Richtig oder falsch
Richtig
Anteil EE am deutschen Stromsystem im Jahre 2022
ca. 50%
Wie hoch ist die volumetrische Energiedichte von Blei-Säure-Batterien?
55 Wh/L
Wie hoch ist etwa der Wirkungsgrad eines (diabaten) Druckluftspeicherkraftwerks?
ca. 54 %
Wie hoch ist etwa der Wirkungsgrad eines Pumpspeicherkraftwerks?
70-85 %
Ein Druckluftspeicherkraftwerk ohne Wärmespeicher aber mit Rekuperation und isochorem Druckspeicher heißt?
D-CAES
In welcher Richtung wäre idealerweise die Rotationsachse eines Flywheels in einem PKW orientiert?
senkrecht
Bei der Reihenschaltung von (zwei) Kondensatoren gilt...
Qges=Q1=Q2
U=U1+U2
1/Cges=1/C1+1/C2
Beim Laden eines ungeladenen Kondensators passiert folgendes...?
I fällt und U steigt
Die Halbwertszeit bei der Entladung eines Kondensators berechnet sich mittels...
ln2*R*C
Die speicherbare Energiemenge in einer supraleitenden magnetischen Spule ist linear…
zur Querschnittsfläche A der Spule
Eine Spule funktioniert nur dann als Energiespeicher (Speicherdauer > 1 Min), wenn sie...
mit Gleichstrom geladen wird
Ein besonderer Vorteil der Supraleitende Magnetische Energiespeicher ist...
sehr schnelle Reaktionszeit / Laständerung
Welches ist die richtige Reihenfolge (absteigendes Standardelektrodenpotenzial, d.h. von „edel“ zu „unedel“ für die folgenden Materialien (hier alphabetisch): Aluminium (Al), Cadmium (Cd), Kupfer (Cu), Silber (Ag) ...
Ag – Cu – Cd – Al
Bei der Blei-Säure-Batterie besteht die positive Elektrode im geladenen Zustand aus...
PbO2
Bei der Blei-Säure-Batterie ist die Dichte (kg/L) des flüssigen Elektrolyten (verdünnte Säure) beim Entladen...
sinkt ab – weil die Schwefelsäure, die eine höhere Dichte als Wasser aufweist, beim Entladen „verbraucht“ wird zur Bildung des PbSO4.
In Lithium-Ionen-Batterien ist das Verhältnis von Aktiv- zu Passivmaterial,...
in einer Hochleistungsbatterie (High Power) niedriger, als in einer Hochenergiebatterie (High Energy)
Der elektrische Wirkungsgrad einer Elektrolyse verringert sich durch...
eine höhere Stromdichte
einen höheren Druck
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