Einführung in die Kraftwerkstechnik

Beschreibung

Über 90% des Stroms werden weltweit in thermischen Kraftwerken, d.h. Kohle, Öl, Gas und Kernenergie, oder mit Wasserkraft hergestellt. Ihre Bedeutung für die Energiewirtschaft ist daher enorm. Auch in den kommenden Jahrzehnten werden diese Kraftwerke für die Stromproduktion notwendig sein. Ziel dieses Skriptes ist es, Studierenden einen Überblick über die Thematik zu verschaffen. Dabei werden zunächst die historische Entwicklung, technische Bewertungsgrößen und die thermodynamischen Grundlagen von Kraftwerken erläutert. Den anschließenden physikalisch-technischen Schwerpunkt bilden insbesondere der Clausius-Rankine- und der Joule-Prozess. Darauf aufbauend wird die technische Umsetzung für Kohle, Gas und Kernenergie sowie für zukünftige Technologien, wie Geo- und Solarthermie, erläutert. Die Wasserkraft wird im letzten Kapitel behandelt, da sie sich physikalisch-technisch von den zuvor behandelten Kraftwerkstypen unterscheidet.

Inhalt

1. Einleitung
   1. Historische Einordnung
   2. Bedeutung der Energiewirtschaft
2. Ziele und Herausforderungen des Kraftwerksektors
   1. Versorgungssicherheit
   2. Kostenaspekte
   3. Umweltaspekte
3. Technische Bewertungsgrößen
   1. Wirkungsgrad
   2. Volllaststunden
   3. Erntefaktor
   4. Aufgaben zur Wirtschaftlichkeit
4. Thermodynamische Grundlagen thermischer Kraftwerke
   1. Energieerhaltung
   2. Unterschiedliche Wertigkeit von Energie
   3. Kreisprozesse
5. Der Dampfkraft- oder Clausius-Rankine-Prozess
   1. Wichtige Komponenten
   2. Idealer Clausius-Rankine-Prozess
   3. Irreversibler Clausius-Rankine-Prozess
   4. Möglichkeiten zur Verbesserung des Wirkungsgrades
   5. Aufgaben zum Clausius-Rankine – Prozess
6. Der Gasturbinen- oder Joule-Prozess
   1. Aufbau und Wirkprinzip der Gasturbine
   2. Möglichkeiten zur Verbesserung des Wirkungsgrades
   3. Aufgaben zum Joule–Prozess
7. Kohlekraftwerke
   1. Historische Entwicklung der Kohlekraftwerke
   2. Aufbau eines Kraftwerksblocks
   3. Zukunft der Kohle und CCS
8. Gaskraftwerke
   1. Aufbau einer Gasturbine
   2. Gas- und Dampfturbinenprozess
9. Atomkraftwerke
   1. Physikalische Grundlagen
   2. Technische Umsetzung
   3. Zukunft der Kernenergie
   4. Aufgaben zur Kernenergie
10. Solarthermische Kraftwerke
    1. Physikalische Grundlagen
    2. Technische Umsetzung
11. Geothermie
    1. Physikalische Grundlagen
    2. Technische Umsetzung
12. Wasserkraftwerke
    1. Physikalische Grundlagen
    2. Technische Umsetzung
    3. Aufgaben zur Wasserkraft