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May 2014
Werner Litzow
... und was bleibt übrig? Das Geheimnis der Wirkungsgrade
Der Inhalt umfasst vier Kapitel. Im ersten Kapitel geht es um die Erzeugung und Umwandlung elektrischer Energie durch Kraftwerke und Einzelanlagen. Hier wird beschrieben, welche maximalen Wirkungsgrade z.B. bei Kernkraftwerken. Kohlekraftwerken und Gas- bzw. GuD Kraftwerken zu erzielen sind. Ferner werden die optimalen Wirkungsgrade von Windanlagen, Wasserkraftwerken mit ihren unterschiedlichen Turbinenarten und Geothermiekraftwerken bestimmt. Besonderes Interesse gilt den Heizkraftwerken oder auch der Kraft-Wärme-Kopplung. Hier kann je nach Bedarf entweder mehr Strom oder mehr Wärme abgezweigt werden. Betrachtet werden auch die Wirkungsgrade von Einzelanlagen: Solarzellen, Brennstoffzellen, Dieselstromgeneratoren. thermoelektrische Generatoren, aber auch von Umwandlungsanlagen wie der Transformator und der Wechselrichter.
Das zweite Kaptitel zeigt die Wirkungsgrade von Motoren und Maschinen, die zur Erzeugung mechanischer Antriebsenergie dienen. So sind hier der Ottomotor und der Dieselmotor zu erwähnen, aber auch Luftstrahltriebwerke. Im kleineren Maßstab darf auch die Stirlingmaschine nicht fehlen. Zu den Maschinen, die nicht mit einem phaseneinheitlichen Stoff arbeiten, gehört die Dampfmaschine, flür deren Wirkungsgradverbesserungen es einige Maßnahmen gibt.
Im dritten Kapitel geht es um die Erzeugung von Wärme über Solarturmkraftwerkc mit ihren der Sonnenstrahlung nachgeführten Heliostaten und die Parabolrinnen-SoIarkraftwerke. Auch die Wirkungsgrade von Einzelgeräten, wie der Sonnen-Paraboloidreflektor und der bekannte Sonnen-Flachkollektor dürfen nicht fehlen. Für Wohnbereiche stehen Wärmepumpen zur Verfügung, von denen es im Prinzip zwei Arten gibt: die Kompressionswärmepumpe und die Absorptionswärmepumpe. Ihre Güte wird nicht durch Wirkungsgrade, sondern durch Leistungszahlen angegeben, die stets größer als 1 sind. Öl- und Gasheizungen sind Wärmelieferanten mit hohem Wirkungsgrad. Auch die Haushaltsgeräte: Gas- und Elektroherde werden energeti sch betrachtet.
Das vierte Kapitel zeigt den Carnot-Prozess, der unabhängig vom Arbeitsstoff das theoretische Optimum aller thermischer Prozesse darstellt. Er wird näher beschrieben und kann nicht durch noch so kunstvolle Maßnahmen verbessert werden. Ferner kann die zugeführte Wärme auch als Summe von Exergie und Anergie ausgedrückt werden. Größen, welche die Güte eines Prozesses besser beschreiben. Die Frage nach der Rentabilität einer Anlage kann durch das Verhältnis gewonnener Nutzenergie zum Gesamtaufwand an Energie während des Anlagenlebenszyklusses durch einen sogenannte Erntefaktor ermittelt werden.
Das zweite Kaptitel zeigt die Wirkungsgrade von Motoren und Maschinen, die zur Erzeugung mechanischer Antriebsenergie dienen. So sind hier der Ottomotor und der Dieselmotor zu erwähnen, aber auch Luftstrahltriebwerke. Im kleineren Maßstab darf auch die Stirlingmaschine nicht fehlen. Zu den Maschinen, die nicht mit einem phaseneinheitlichen Stoff arbeiten, gehört die Dampfmaschine, flür deren Wirkungsgradverbesserungen es einige Maßnahmen gibt.
Im dritten Kapitel geht es um die Erzeugung von Wärme über Solarturmkraftwerkc mit ihren der Sonnenstrahlung nachgeführten Heliostaten und die Parabolrinnen-SoIarkraftwerke. Auch die Wirkungsgrade von Einzelgeräten, wie der Sonnen-Paraboloidreflektor und der bekannte Sonnen-Flachkollektor dürfen nicht fehlen. Für Wohnbereiche stehen Wärmepumpen zur Verfügung, von denen es im Prinzip zwei Arten gibt: die Kompressionswärmepumpe und die Absorptionswärmepumpe. Ihre Güte wird nicht durch Wirkungsgrade, sondern durch Leistungszahlen angegeben, die stets größer als 1 sind. Öl- und Gasheizungen sind Wärmelieferanten mit hohem Wirkungsgrad. Auch die Haushaltsgeräte: Gas- und Elektroherde werden energeti sch betrachtet.
Das vierte Kapitel zeigt den Carnot-Prozess, der unabhängig vom Arbeitsstoff das theoretische Optimum aller thermischer Prozesse darstellt. Er wird näher beschrieben und kann nicht durch noch so kunstvolle Maßnahmen verbessert werden. Ferner kann die zugeführte Wärme auch als Summe von Exergie und Anergie ausgedrückt werden. Größen, welche die Güte eines Prozesses besser beschreiben. Die Frage nach der Rentabilität einer Anlage kann durch das Verhältnis gewonnener Nutzenergie zum Gesamtaufwand an Energie während des Anlagenlebenszyklusses durch einen sogenannte Erntefaktor ermittelt werden.
Keywords: Wirkungsgrade von Kraftwerken; Einzelanlagen; Umwandlungsanlagen; Motoren; Maschinen; Haushaltsgeräte; Anergie; Exergie; Carnot-Prozess
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