Was das Mögliche ins Wirkliche treibt: Energie Aufwand Dichte Preis
Inhalt des Vortrags Hauptsätze der Thermodynamik Wirkungsgrad Gesamtwirkungsgrad Energetische Leistung körperl. erfahrbar Unser Verbrauch als Leistung und sein rechnerischer Flächenverbrauch
Erster Hauptsatz: Energie kann von der einen in die andere Form umgewandelt werden, sie kann aber weder erzeugt noch vernichtet werden. Zweiter Hauptsatz: -- Energie ist nicht in beliebigem Maße in andere Energiearten umwandelbar -- Bei einer spontanen Zustandsänderung vergrößert sich die Entropie (das Maß für die Unordnung) -- Wärme fließt vom wärmeren zum kälteren Gegenstand Dritter Hauptsatz: Beim absoluten Nullpunkt ist die Entropie einer idealen, kristallinen Substanz null.
Erster Hauptsatz: Energie kann von der einen in die andere Form umgewandelt werden, sie kann aber weder erzeugt noch vernichtet werden. Zweiter Hauptsatz: -- Energie ist nicht in beliebigem Maße in andere Energiearten umwandelbar -- Bei einer spontanen Zustandsänderung vergrößert sich die Entropie (das Maß für die Unordnung) -- Wärme fließt vom wärmeren zum kälteren Gegenstand Dritter Hauptsatz: Beim absoluten Nullpunkt ist die Entropie einer idealen, kristallinen Substanz null.
Wirkungsgrad P P ab zu
Eingespeiste Leistung 100% Licht 5 % Verlustleistung (Wärme) 95% n P Nutzen / PAufwand 5 %
Exergie und Anergie der Wärme
Theoretischer Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine 1 T T min max Exergie thermische Energie
Typische Beispiele (Kraftwerke): Wasserkraftwerk: 80-90 % GuD-Kraftwerk (Erdgas): 50-60 % Wärmekraftwerk (Kohle): 30-40 % Windkraftanlage: bis 50 % Fotovoltaik: 10-17 %
Beispiele Wirkungsgrad (Maschinen): Dampfmaschine: 0,5-20 % Ottomotor: bis 37 % Dieselmotor (PKW): bis 45 % Elektromotor: bis 99 %
Beispiele Wirkungsgrad (Geräte): Glühbirne: 3-5 % Leuchtstoffröhren 30-50 % Natriumdampf-Niederdrucklampe: bis 75 % Gasherd: 30-40 % Elektroherd: 50-60 %
Gesamtwirkungsgrad Licht aus Kohle 1 Steinkohleeinheit = 1kg = 7.000 kcal = 8 kwh 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Kohle Strom Strom b. Verbr. Licht
Gesamtwirkungsgrad Rohöl bewegte Personen 1 Erdöleinheit = 1 kg = 10.000 kcal = 12 kwh 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Rohöl Benzin Benzin b. Verbr. mechan. Energie Antrieb auf Räder bewegte Personen
Aufwand für Energiedienstleistungen Energiefahrrad: 20 Watt Energiesparlampe 50 Watt Fernseher 100 Watt Wasser erwärmen 1 Liter von 10 auf 100 in ca. 1 Stunde 1 Kilowattstunde = 10 Stunden Treten mit 100 W 1 Erdöleinheit (1 kg) = 12 kwh = 120 Stunden mit 100 W
1 Liter Wasser von 10 auf 100 C Definition kcal = Wärmemenge um 1 kg Wasser um 1 C zu erwärmen 1 kcal = 4,2 kj = 4,2 Ws 90 kcal = 378 kj = 378 kws Bei 100 Watt 3.780 sek = 63 Minuten
Mit wie viel Watt brennen wir? Watt pro Kopf 24 Stunden am Tag: Was wir leisten: 100 W Was wir verbrauchen: 6000 W Was wir brauchen: 2000 W Norwegen: 12.600 W USA: 10.500 W Ö/DL/CH 5.600 W Welt: 2.200 W China: 1000 W Indien: 700 W Afrika: 470 W
Rechnerischer Flächenaufwand bei Energiebereitstellung aus landwirtsch. Biomasse Beispiel Biodiesel aus Raps: Ca. 3 Tonnen Raps/ha*a 1.200 l Biodiesel 1,23 kw / ha Beispiel Bioethanol aus Zuckerrüben: Ca. 62 Tonnen Zuckerrüben/ha*a 6.600 l Bioethanol 4,4 kw / ha Beispiel Biogas aus Maissilage: Ca. 45 Tonnen Maispflanzen/ha*a 4650 m3 Biomethan Entspricht etwa 4600 l fossilem Diesel 4,7 kw / ha Fotovoltaik: 50 % der Fläche, 10 % Wirk.gr. 1000 Vollaststunden: ca. 60 kw
Energ. Bedeutung landw. Biomasse für Ö. Biogene Kraftstoffe: 7 % des Kraftstoffverbrauchs 2009 Biodiesel: ca. 19,4 PJ Pflanzenöl: ca. 0,7 PJ Ethanol: ca. 2,3 PJ Biogas: knapp 2% des Erdgasverbrauchs 2008 (ca. 5,7 PJ) Stromerzeugung in Biogas-BHKWs: ca. 0,8% des Strombedarfs 8 Biomethan-Anlagen in Betrieb Biogene Festbrennstoffe lw. Herkunft: ca. 0,55 PJ Kurzumtriebsholz und Miscanthus: ca. 0,35 PJ (ca. 2.000 ha) Stroh: ca. 0,2 PJ (ca. 12.000 t) In Summe ca. 29 PJ (ca. 2% des ges. Primärenergieverbrauchs bzw. 15% der Biomassenutzung 2008) Benötigte Ackerfläche: ca. 550.000 ha (knapp 40% der österr. Ackerfläche) Netto-Flächenbedarf *: ca. 340.000 ha (ca. 24% d. österr. Ackerfläche) *) Berücksichtigung der als Futtermittel genutzten Nebenprodukte (Berechnung auf Basis des Heizwertes) 18
Danke für ihre Aufmerksamkeit Mag. Andreas Vormaier Technisches Museum Wien Leitung Energie und Bergbau Mariahilfer Straße 212 A-1140 Wien Tel.: +43 01 89998/2400 Andreas.Vormaier@tmw.at
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