Regenerative Energiesysteme

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Imke Boer
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1 Holger Watter Regenerative Energiesysteme Grundlagen, Systemtechnik und Anwendungsbeispiele aus der Praxis 2., erweiterte Auflage Mit 188 Abbildungen und 48 Tabellen STUDIUM VIEWEG+ TEUBNER

2 VII Formelzeichen und Abkürzungen... XI 1 Einleitung Photovoltaik Grundlagen... 8 Berechnung des Sonnenstandes nach DIN Funktionsprinzip Beispielanlagen Übungen Solarthermie Grundlagen Funktionsprinzip Beispielanlage Übungen Windenergie Auswertung von Standortmessungen Grundlagen Energieumsetzung am Rotor Funktionsprinzip Leistungsregelung Gitterteilung / Flügelzahl Turbulenzen und dynamische Belastungen Standsicherheit und Turbulenzgutachten Normen und Richtlinien Beispielanlagen Vertikalachsenrotor (DARRIEUS-Rotor) Widerstandsläufer (SA VONIUS-Rotor) Kleinstwindkraftanlage Großanlage Übungen Wasserkraft Grundlagen Wasserrad Wasserturbine Funktionsprinzip Laufwasserkraftwerk... 90

3 VIII Speicherkraftwerk Gezeitenkraftwerk Wellenkraftwerk Meereswärmekraftwerk Osmosekraftwerk Beispielanlagen Pelton-Turbine Francis-Turbine Beispiele für Laufkraftwerke Gezeitenkraftwerk Pumpspeicherkraftwerk Übungen Erdwärme und Wärmepumpe Grundlagen CARNOT-Prozess Kältemittel Funktionsprinzip Erdkollektor und Rückwirkungen auf das Erdreich Wärmeträgermedium Anfahren der Anlage / Instationäre Betriebszustände / Leistungsregelung Nachhaltigkeit und Effizienz Absorptionskälteanlage Beispielanlagen Messdaten einer Beispielanlage im Taunus Messdaten einer Beispielanlage in Nordfriesland Daten aus einer Herstelleranimation Daten eines Kompressorherstellers Übungen Biomasse Grundlagen Ll Biochemische Grundlagen Verbrennung von Biomasse Thermochemische Umwandlung Funktionsprinzipien '" Holzvergasersysteme Verkokung Hausfeuerungsanlagen Anwendungsbeispiele Übungen Biogas Anlagenbeschreibung Fermentation Gaszusammen~~~~~~~ ~~d A~fu~;~;~~~~ :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: 192

4 IX 8.4 Kraft-Wärme-Kopplung Betriebliche Aspekte Gasprognose Anlagenbeispiel Betriebsdatenüberwachung Übungen Biokraftstoffe Biokraftstoffe der 1. Generation Biodiesel (Rapsölmethylester, RME) Bioethanol Pflanzenöl Dimethylether (DME) Biogas Biokraftstoffe der 2. Generation Biomass-to-Liquid(BtL)-Kraftstoffe Bioethanol der 2. Generation Übungen Geothermische Stromerzeugung Grundlagen Hochenthalpie-Lagerstätten I Niederenthalpie-Lagerstätten Funktionsbeschreibung Entspannungsverdampfung (Flash-Evaporation) ORC- und KALINA-Prozess Solare Kraftwerke Parabolrinnenkraftwerk FRESNEL-KoIIektoranlagen Solarturmkraftwerk IZentralreceiverkraftwerke Dish-Stirling-Anlage Nicht konzentrierende Kraftwerkskonzepte Solarteichkraftwerke Aufwindkraftwerk I Thermikkraftwerke Fallwindkraftwerk Kraft-Wärme-Kopplung Verbrennungsmotoren Pflanzenölmotor Gasmotor Dampfturbinenkraftwerk Gasturbinenprozess Kombinierter Gas-Dampfturbinenprozess STIRLING-Motor Kinematik

5 x Thermodynamik ORe-Prozess KALINA-Prozess Brennstoffzellen Übung Thermoelektrischer Generator Wasserstoff als Energieträger Thermochemische Umwandlung Gasaufbereitung Elektrolyse Thermochemische Dissoziation Photochemische Herstellung Biowasserstoff Übungen ANHANG AI Beispieldaten Wärmeverbrauch eines Einfamilienhaus A2 Beispieldaten elektr. Verbrauch eines Einfamilienhaushalts A3 Verbrauchsdaten exemplarischer Haushaltsgeräte A4 Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsrechnung A4.1 Bilanz A4.2 Gewinn- und Verlustrechnung A4.3 Finanzplanung und Finanzkontrolle A4.4 Darlehens- und Tilgungsrechnung A5 Periodensystem der Elemente A6 Lösungen zu den Übungen Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Lösungen zu Kap Quellen- und Literaturhinweise Sachwortverzeichnis

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VII Formelzeichen und Abkürzungen... XI 1 Einleitung... 1 2 Photovoltaik... 5 2.1 Grundlagen... 8 Berechnung des Sonnenstandes nach DIN 5034-2... 10 2.2 Funktionsprinzip... 12 2.3 Beispielanlagen... 22