Nennen Sie Vor- und Nachteile von Wasserkraftwerken Vorteile: Speicherkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke

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1 1 Waerkraf Nennen Sie Vor- und Nacheile von Waerkrafwerken Voreile: regeneraive Energie. Keine CO 2 -Emiion! kein Primärenergierägerverbrauch Spizenlafähigkei, Energiepeicherfunkion hohe Zuverläigkei hoher Wirkunggrad geringe Beriebkoen Nacheile Veränderung de urprünglichen Verlaufe de Fluße Beeinrächigung für Fauna und Flora Die Leiung i von den Jahrezeien abhängig, keine konane Leiung über Jahr geehen hohe Baukoen Welche Aren von Waerkrafwerken gib e? Laufwaeranlagen Speicherkrafwerke, Pumppeicherkrafwerke Gezeienkrafwerke Talperrenkrafwerke 1.1 Berechnen Sie den Durchfluß im Jahremiel Q JM = ( ) 1 m m 3 = 50 m3 1.2 Aulegung de Krafwerk Q JM2 = m 3 12 = 48, 75 m3 = 1

2 Q[m³/] [m] Abbildung 1: Durchflußdauerkennlinie 1.3 Durchflußdauerkennlinie Siehe Abbildung Sichere Leiung Die ichere Leiung i die Leiung, die zu 95% der Zei zur Verfügung eh. Man kann die ichere Leiung au der Durchflußdauerkennlinie ableen (Durchfluß bei ca. 11,4 Monaen). P icher = Epo 1003 kg 30 m3 m 3 = m g h 1.5 Turbinenar E po = m g h; = ρ V g h = ρ Q g h 9, 81 m 3m = 885, kg m2 3 Q icher = 30 m3 ; = ρ Q g h = = 885, 5kW Die Fallhöhe und die Abflußmenge beimmen die Ar der verwendeen Turbine eine Waerkrafwerk. Wegen der geringen Fallhöhe und der großen Ablußmenge olle im Beipiel eine Kaplanurbine verwende werden. 2

3 1.6 Wirkunggrad der Turbinenypen Für alle drei Turbinenypen (Pelon-,Franci- und Kaplanurbine) lieg der maximale Wirkunggrad im elben Bereich: Pelonurbine: η max = 84% 90% Franciurbine: η max = 84% 90% Kaplanurbine: η max = 84% 90% 1.7 Auwahl de Turbinenyp Die Wahl de Turbinenyp häng von der Aubauwaermenge Q und der Neofallhöhe h ab. 1.8 Elekriche Energie η ur = 0, 84; η gen = 0, 98; Q JM2 = 48, 75 m3 ; E el = η ur η gen E po = = η ur η gen ρ Q JM2 g h = = 0, 98 0, kg 48, 75 m3 m h 9, 81 m 3m = = 1, W h = 10, 4GW h 1.9 Maximale und minimale Leiung P min = 0, 84 0, kg 30 m3 m 3 9, 81 m 3m = 728kW P min = 0, 84 0, kg 70 m3 m 3 9, 81 m 3m = 1, 701MW 1.10 Amoriaionzei k I = 5000 AC kw k E = 0, 07 AC kw h K Emax = E max k E = 10, 4GW h 0, 07 AC kw h = AC K Imax = P max k I = 1, 701MW 5000 AC kw = AC A = K Imax K Emax a = /a 11, 68a K Emin = E min k E = 0, 84 0, kg 30 m3 m h 9, 81 m 3m 0, 07 AC kwh = , 80AC K Imin = P min k I = 728kW 5000 AC A = K Imin K Emin a = ,80/a 8, 14a kw = AC 3

4 2 Windenergie Nennen Sie Vor- und Nacheile von Windkrafwerken Voreile: regeneraive Energie. (keine CO 2 -Emiion) kein Primärenergierägerverbrauch dezenrale Energieverorgung i möglich (Inelberieb) (im Vergleich zu Waerkrafwerken) geringe Inveiionkoen Nacheile Beläigung durch Lärm, Irriaion durch die Drehbewegung Gefährdung von Vögeln keine Grundlaverorgung möglich, da niemal ein aureichende Windaufkommen ichergeell i Veränderung de Landchafbilde keine Spizenlafähigkei Welche Aren von Windkrafanlagen gib e? Windkrafanlagen mi verikaler Ache (z.b. Dariuläufer) Windkrafanlagen mi horizonaler Ache Aufwindkrafwerke Binnen- und Offhoreanlagen 2.1 Jahreenergie v 10 = ( ) 1 m 12 = 6, 25 m v 75 = v 10 ( )α = 6, 25 m 7, 50,23 9, 934 m Au Abb.4 kann man bei gegebener Windgechwindigkei die zugehörige Leiung ableen: Für v = 9, 934 m 10 m folg P = 700kW E a = P = 700kW h = 6, 132GW h 4

5 2.2 Roorblaregelung In Abb. 4 i die Leiungkurve für einen Windkrafanlage mi Pichregelung zu ehen. Bei der Pichregelung ind die Roorbläer beweglich, bei zu großer Windärke können die Roorbläer o au der Srömung gedreh werden, dami die von der Anlage abgegebene Leiung konan bleib. Alernaiv dazu ind bei der Sallregelung die Roorbläer arr: Bei zu großen Windärken reiß die Srömung an den Roorbläern ab. 2.3 Sichere Leiung v 95%10m = 5 m v 95%75m = 5 m 7, 50,23 7, 95 m = P 95% 360kW 2.4 Warum i dieer Wer nich korrek? Die Were in Abb. 3 ind für jeden Mona gemiel. Daher kann der Wer für v 95% und dami auch P 95% nich genau beimm werden. Allgemeine Fragen zur Windenergie 1. Energiewandlungkee Roor Geriebe Generaor Blaverellmechanimu Windrichung nachführung Tranformaor, Gleichromzwichenkrei Windenergie 40-50% 2-5% 2-10% ca. 2% ca. 2% 1-2% Abbildung 2: Energiewandlungkee 5

6 2. Wirkprinzipien Aufriebprinzip η 40% 50% Widerandprinzip η 20% 3. Sichere Leiung durch Windenergie Durch Windenergie können ca. 3% bi 17% der inallieren Leiung der Windkrafanlage(n) ichergeell werden. Durch Zuammenchluß meherer Windpark an möglich vielen verchiedenen Oren lä ich der Aneil an der icheren Leiung auf bi zu 17% erhöhen. 4. Nacheile der arren Nezkopplung Bei arrer Kopplung dreh der Generaor mi konaner Drehzahl enprechend der Nezfrequenz. Durch diee Kopplung kann e zu hohen dynamichen Belaungen an Nabe, Welle, Geriebe und Generaor kommen. Eine opimale Anpaung der Roordrehzahl an die Windgechwindigkei i bei arrer Nezkopplung nich möglich. Die zu Verfügung ehende Windenergie kann omi nich opimal augenuz werden. Bei drehzahlvariablen Berieb kann man die Roorgechwindigkei an die Windgechwindigkei angepa werden, und von der Anlage die maximale Leiung abgegeben werden. 6

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