Regenerative Energiesysteme - Technologie, Berechnung, Simulation

Regenerative Energiesysteme - Technologie, Berechnung, Simulation

 

 

 

von: Volker Quaschning

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2009

ISBN: 9783446422261

Sprache: Deutsch

403 Seiten, Download: 19016 KB

 
Format:  PDF, auch als Online-Lesen

geeignet für: Apple iPad, Android Tablet PC's Online-Lesen PC, MAC, Laptop


 

eBook anfordern

Mehr zum Inhalt

Regenerative Energiesysteme - Technologie, Berechnung, Simulation



  Vorwort 7  
  Inhaltsverzeichnis 9  
  1 Energie und Klimaschutz 15  
     1.1 Der Begriff Energie 15  
     1.2 Entwicklung des Energiebedarfs 20  
        1.2.1 Entwicklung des Weltenergiebedarfs 20  
        1.2.2 Entwicklung des Energiebedarfs in Deutschland 22  
     1.3 Reichweite konventioneller Energieträger 25  
     1.4 Der Treibhauseffekt 26  
     1.5 Kernenergie contra Treibhauseffekt 31  
        1.5.1 Kernspaltung 31  
        1.5.2 Kernfusion 34  
     1.6 Nutzung erneuerbarer Energien 35  
        1.6.1 Geothermische Energie 37  
        1.6.2 Planetenenergie 37  
        1.6.3 Sonnenenergie 38  
     1.7 Künftiger Energiebedarf und Klimaschutz 45  
        1.7.1 Entwicklung des weltweiten Energiebedarfs 45  
        1.7.2 Internationaler Klimaschutz 47  
  2 Sonnenstrahlung 51  
     2.1 Einleitung 51  
     2.2 Der Fusionsreaktor Sonne 52  
     2.3 Sonnenstrahlung auf der Erde 56  
     2.4 Bestrahlungsstärke auf der Horizontalen 61  
     2.5 Sonnenposition und Einfallswinkel 64  
     2.6 Bestrahlungsstärke auf der geneigten Ebene 68  
        2.6.1 Direkte Strahlung auf der geneigten Ebene 68  
        2.6.2 Diffuse Strahlung auf der geneigten Ebene 69  
        2.6.3 Bodenreflexion 70  
        2.6.4 Strahlungsgewinn durch Neigung oder Nachführung 71  
     2.7 Berechnung von Abschattungsverlusten 74  
        2.7.1 Aufnahme der Umgebung 74  
        2.7.2 Bestimmung des direkten Abschattungsgrades 76  
        2.7.3 Bestimmung des diffusen Abschattungsgrades 77  
        2.7.4 Gesamtermittlung der Abschattungen 78  
        2.7.5 Optimaler Abstand bei aufgeständerten Solaranlagen 79  
     2.8 Solarstrahlungsmesstechnik und Sonnensimulatoren 82  
        2.8.1 Messung der globalen Bestrahlungsstärke 82  
        2.8.2 Messung der direkten und der diffusen Bestrahlungsstärke 84  
        2.8.3 Künstliche Sonnen 84  
  3 Nicht konzentrierende Solarthermie 86  
     3.1 Grundlagen 86  
     3.2 Solarthermische Systeme 89  
        3.2.1 Solare Schwimmbadbeheizung 89  
        3.2.2 Solare Trinkwassererwärmung 90  
        3.2.3 Solare Heizungsunterstützung 95  
        3.2.4 Solare Nahwärmeversorgung 96  
        3.2.5 Solares Kühlen 96  
     3.3 Solarkollektoren 97  
        3.3.1 Speicherkollektoren 98  
        3.3.2 Flachkollektoren 100  
        3.3.3 Vakuumröhrenkollektoren 103  
     3.4 Kollektorabsorber 104  
     3.5 Kollektorleistung und Kollektorwirkungsgrad 107  
     3.6 Rohrleitungen 112  
        3.6.1 Leitungsaufheizverluste 114  
        3.6.2 Zirkulationsverluste 115  
     3.7 Speicher 116  
        3.7.1 Trinkwasserspeicher 117  
        3.7.2 Schwimmbecken 121  
     3.8 Anlagenauslegung 123  
        3.8.1 Nutzwärmebedarf 123  
        3.8.2 Solarer Deckungsgrad und Nutzungsgrad 125  
        3.8.3 Auslegung von solaren Trinkwasseranlagen 126  
        3.8.4 Auslegung von Anlagen zur solaren Heizungsunterstützung 128  
     3.9 Aufwindkraftwerke 129  
  4 Konzentrierende Solarthermie 132  
     4.1 Einleitung 132  
     4.2 Konzentration von Solarstrahlung 132  
     4.3 Konzentrierende Kollektoren 135  
        4.3.1 Linienkollektoren 136  
        4.3.2 Punktkonzentratoren 145  
     4.4 Wärmekraftmaschinen 146  
        4.4.1 Carnot-Prozess 146  
        4.4.2 Clausius-Rankine-Prozess 146  
        4.4.3 Joule-Prozess 149  
        4.4.4 Stirling-Prozess 150  
     4.5 Konzentrierende solarthermische Anlagen 150  
        4.5.1 Parabolrinnenkraftwerke 150  
        4.5.2 Solarturmkraftwerke 155  
        4.5.3 Dish-Stirling-Anlagen 158  
        4.5.4 Sonnenöfen und Solarchemie 159  
     4.6 Stromimport 160  
  5 Photovoltaik 163  
     5.1 Einleitung 163  
     5.2 Funktionsweise von Solarzellen 165  
        5.2.1 Atommodell nach Bohr 165  
        5.2.2 Photoeffekt 166  
        5.2.3 Funktionsprinzip einer Solarzelle 168  
     5.3 Herstellung von Solarzellen und Solarmodulen 175  
        5.3.1 Solarzellen aus kristallinem Silizium 175  
        5.3.2 Solarmodule mit kristallinen Zellen 179  
        5.3.3 Solarzellen aus amorphem Silizium 180  
        5.3.4 Solarzellen aus anderen Materialien 181  
     5.4 Elektrische Beschreibung von Solarzellen 182  
        5.4.1 Einfaches Ersatzschaltbild 182  
        5.4.2 Erweitertes Ersatzschaltbild (Eindiodenmodell) 183  
        5.4.3 Zweidiodenmodell 185  
        5.4.4 Zweidiodenmodell mit Erweiterungsterm 186  
        5.4.5 Weitere elektrische Zellparameter 187  
        5.4.6 Temperaturabhängigkeit 190  
        5.4.7 Parameterbestimmung 193  
     5.5 Elektrische Beschreibung von Solarmodulen 194  
        5.5.1 Reihenschaltung von Solarzellen 194  
        5.5.2 Reihenschaltung unter inhomogenen Bedingungen 195  
        5.5.3 Parallelschaltung von Solarzellen 199  
        5.5.4 Technische Daten von Solarmodulen 200  
     5.6 Solargenerator und Last 201  
        5.6.1 Widerstandslast 201  
        5.6.2 Gleichspannungswandler 202  
        5.6.3 Tiefsetzsteller 203  
        5.6.4 Hochsetzsteller 206  
        5.6.5 Weitere Gleichspannungswandler 207  
        5.6.6 MPP-Tracker 208  
     5.7 Akkumulatoren 210  
        5.7.1 Akkumulatorarten 210  
        5.7.2 Bleiakkumulator 211  
        5.7.3 Andere Akkumulatortypen 215  
        5.7.4 Akkumulatorsysteme 217  
        5.7.5 Andere Speichermöglichkeiten 220  
     5.8 Wechselrichter 221  
        5.8.1 Wechselrichtertechnologie 221  
        5.8.2 Wechselrichter in der Photovoltaik 226  
     5.9 Planung und Auslegung 231  
        5.9.1 Inselnetzsysteme 231  
        5.9.2 Netzgekoppelte Systeme 233  
  6 Windkraft 237  
     6.1 Einleitung 237  
     6.2 Dargebot von Windenergie 238  
        6.2.1 Entstehung des Windes 238  
        6.2.2 Angabe der Windstärke 239  
        6.2.3 Windgeschwindigkeitsverteilungen 240  
        6.2.4 Einfluss der Umgebung und Höhe 242  
     6.3 Nutzung der Windenergie 245  
        6.3.1 Im Wind enthaltene Leistung 245  
        6.3.2 Widerstandsläufer 247  
        6.3.3 Auftriebsläufer 249  
     6.4 Bauformen von Windkraftanlagen 253  
        6.4.1 Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse 253  
        6.4.2 Windkraftanlagen mit horizontaler Drehachse 254  
     6.5 Elektrische Maschinen 263  
        6.5.1 Elektrische Wechselstromrechnung 264  
        6.5.2 Drehfeld 267  
        6.5.3 Synchronmaschine 271  
        6.5.4 Asynchronmaschine 275  
     6.6 Elektrische Anlagenkonzepte 282  
        6.6.1 Asynchrongenerator mit direkter Netzkopplung 282  
        6.6.2 Synchrongenerator mit direkter Netzkopplung 285  
        6.6.3 Synchrongenerator mit Umrichter und Zwischenkreis 286  
        6.6.4 Drehzahlregelbare Asynchrongeneratoren 288  
        6.6.5 Inselnetzanlagen 288  
     6.7 Netzbetrieb 289  
        6.7.1 Anlagenertrag 289  
        6.7.2 Netzanschluss 290  
  7 Wasserkraft 292  
     7.1 Einleitung 292  
     7.2 Dargebot der Wasserkraft 293  
     7.3 Wasserkraftwerke 297  
        7.3.1 Laufwasserkraftwerke 297  
        7.3.2 Speicherwasserkraftwerke 299  
        7.3.3 Pumpspeicherkraftwerke 300  
        7.4 Wasserturbinen 303  
           7.4.1 Turbinenarten 303  
           7.4.2 Turbinenwirkungsgrad 306  
        7.5 Weitere technische Anlagen zur Wasserkraftnutzung 308  
           7.5.1 Gezeitenkraftwerke 308  
           7.5.2 Meeresströmungskraftwerke 309  
           7.5.3 Wellenkraftwerke 310  
  8 Geothermie 312  
     8.1 Geothermievorkommen 312  
     8.2 Geothermische Heizwerke 316  
     8.3 Geothermische Stromerzeugung 317  
        8.3.1 Kraftwerksprozesse 317  
        8.3.2 Geothermische Kraftwerke 319  
     8.4 Wärmepumpen 321  
        8.4.1 Kompressions-Wärmepumpen 321  
        8.4.2 Absorptions-Wärmepumpen 323  
        8.4.3 Adsorptions-Wärmepumpen 324  
        8.4.4 Einsatzgebiete, Planung und Ertragsberechnung 325  
  9 Nutzung der Biomasse 329  
     9.1 Vorkommen an Biomasse 329  
        9.1.1 Feste Bioenergieträger 331  
        9.1.2 Flüssige Bioenergieträger 335  
        9.1.3 Gasförmige Bioenergieträger 338  
        9.1.4 Flächenerträge und Umweltbilanz 340  
     9.2 Biomasseanlagen 341  
        9.2.1 Biomasseheizungen 341  
        9.2.2 Biomassekraftwerke 344  
  10 Brennstoffzellen undWasserstofferzeugung 345  
     10.1 Wasserstofferzeugung und -speicherung 345  
     10.2 Brennstoffzellen 348  
        10.2.1 Einleitung 348  
        10.2.2 Brennstoffzellentypen 349  
        10.2.3 Wirkungsgrade und Betriebsverhalten 352  
  11 Wirtschaftlichkeitsberechnungen 354  
     11.1 Einleitung 354  
     11.2 Energiegestehungskosten 355  
        11.2.1 Berechnungen ohne Kapitalverzinsung 355  
        11.2.2 Berechnungen mit Kapitalverzinsung 362  
        11.2.3 Vergütung für regenerative Energieanlagen 366  
        11.2.4 Zukünftige Entwicklung der Kosten für regenerative Energien 366  
     11.3 Externe Kosten des Energieverbrauchs 370  
        11.3.1 Subventionen im Energiemarkt 370  
        11.3.2 Ausgaben für Forschung und Entwicklung 372  
        11.3.3 Kosten für Umwelt- und Gesundheitsschäden 373  
        11.3.4 Sonstige externe Kosten 374  
        11.3.5 Internalisierung der externen Kosten 374  
     11.4 Kritische Betrachtung der Wirtschaftlichkeitsberechnungen 375  
        11.4.1 Unendliche Kapitalvermehrung 376  
        11.4.2 Die Verantwortung des Kapitals 377  
  12 Simulation und die DVD zum Buch 379  
     12.1 Allgemeines zur Simulation 379  
     12.2 Die DVD zum Buch 380  
        12.2.1 Start und Überblick 380  
        12.2.2 Abbildungen 381  
        12.2.3 Software 381  
        12.2.4 Vermischtes 382  
  Literaturverzeichnis 384  
  Sachwortverzeichnis 390  

Kategorien

Service

Info/Kontakt