Institut für Energietechnik, Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung. Energietechnik. Dr.-Ing. Marco Klemm

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1 Institut für Energietechnik, Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Energietechnik Dr.-Ing. Marco Klemm

2 Dr.-Ing. Marco Klemm Walther-Pauer-Bau - Zimmer Telefon: Telefax: marco.klemm@tu-dresden.de Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 2 von 49

3 Gegenstand der Lehrveranstaltung Energietechnik: zukunftsfähige Energieversorgungsstrukturen Kostenminimierung, Effizienzsteigerung Umwelt- und Ressourcenschonung Grundlagen der Energieumwandlung Anlagentechnik Anlagenbetrieb Wirtschaftlichkeit rechtliche und politische Rahmenbedingungen Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 3 von 49

4 Energietechnik ist eine fachübergreifende Ingenieurwissenschaft. Sie vereint Aspekte aus den Bereichen: Thermodynamik, Strömungsmechanik, Konstruktion / Mechanik, Fertigungstechnik, Elektrotechnik, Mess- Steuerungs- Reglungstechnik, Umweltverfahrenstechnik Bauwesen Logistik... Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 4 von 49

5 Die Energietechnik ist eine der großen weltweiten Schlüsselindustrien, auf die große wissenschaftliche und technische Herausforderungen in den nächsten Jahren warten. Hierzu werden modern ausgebildete, für neue Technologien aufgeschlossene Ingenieure gebraucht. Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 5 von 49

6 Ausreichende und günstige Energie ist eine der Grundlagen einer modernen Gesellschaft. Der Energieumsatz der Welt wird auch in den nächsten Jahrzehnten stetig ansteigen, sich in den nächsten 20 Jahren verdoppeln. Dies vor dem Hintergrund sich verknappender fossiler Brennstoffe und damit der Notwendigkeit, verstärkt regenerative Energien einzusetzen. Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 6 von 49

7 Ein Großteil unserer täglich verfügbaren Energie wird als elektrischer Strom in Kraftwerken erzeugt. Dabei werden verschiedene Arten von Primärenergieträgern (Kohle, Gas, Sonne, Uran, Wind) in Nutzenergie (Licht, Wärme, Kälte) umgewandelt. Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 7 von 49

8 Die Primärenergie ist in verschiedenen Energieträgern in der Natur enthalten: Chemische Energie in den fossilen Brennstoffen und der Biomasse, Wärmeenergie im heißen Erdkern, in Tiefenströmungen und heißen Quellen, im Erdreich und der Sonnenstrahlung, mechanische Energie im fließenden Wasser, den Gezeiten und dem Wind, Strahlungsenergie ist u. a. im Sonnenlicht enthalten Kernenergie in den Atomkernen, z.b. von Uran Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 8 von 49

9 Ziel ist eine geeignete Produktion von: elektrischer Energie Wärme Kälte Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 9 von 49

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14 Inhalte der Lehrveranstaltung: 1 Energiepolitische Rahmenbedingungen 2 Historische Entwicklung der Energietechnik 3 Brennstoffe als Primärenergieträger 4 Verbrennung, Co-Verbrennung, Vergasung, Pyrolyse 5 Techniken und Verfahren der thermischen Energieumwandlung 6 Wirkungsgrad und Verluste 7 Anlagen zur Umwandlung regenerativer Energien Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 14 von 49

15 8 Schadstoffe aus Energieanlagen 9 Betrieb und Instandhaltung von Energieanlagen 10 Energietransport, Netze 11 Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Lebensdauer von Energieanlagen 12 Kosten und Wirtschaftlichkeit 13 Planung und Gestaltung von Energieanlagen 14 Künftige Entwicklung der Energietechnik Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 15 von 49

16 - Energiepolitische Rahmenbedingungen - Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 16 von 49

17 Regionale Verteilung des Weltenergiebedarfs Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 17 von 49

18 Weltenergiebedarf nach Energieträgern Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 18 von 49

19 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 19 von 49

20 Reserven (weltweit) an fossilen Energieträgern Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 20 von 49

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23 Primärenergieverbrauch in Deutschland 2003 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 23 von 49

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30 - Ziele und Zielkonflikte - Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 30 von 49

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33 Konfliktfelder zwischen den Zielen: Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit Netzausbau Redundanz einheimische Steinkohle Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit Grad der Rauchgasreinigung Kosten erneuerbarer Energien billiger Atomstrom Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit Versorgungssicherheit erneuerbarer Energieträger (Wind...) sauberes Erdgas statt schmutziger Braunkohle Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 33 von 49

34 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 34 von 49

35 Anfang 19. Jh. Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 35 von 49

36 1882 Edison: erstes Kraftwerk in Manhattan Erstes Kraftwerk in Berlin 1884 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 36 von 49

37 1930er und 1940er Jahre Entwicklung der Gasturbine zur Serienreife 1897 erfunden von Franz Stolze in Berlin Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 37 von 49

38 Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 38 von 49

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40 heute Dr.-Ing. Marco Klemm Professur Verbrennung, Wärme- und Stoffübertragung Folie 40 von 49