Neue Wege Der Energieversorgung

ISBN-13: 9783528085117 / Niemiecki / Miękka / 1982 / 246 str.

Werner Kremers; J. Rgen Thiele; Friedrich Wahl

Opis

Alternativenergien, das ist ein Begriff und wohl auch ein Schlagwort unserer Zeit. In der Tat: Die Zukunft der Menschheit hangt davon ab, ob und wie fruhzeitig sie sich um die damit zusammenhangenden Fragen kummert, wenn sie nicht einen Kollaps unserer hochkomplizierten Welt riskieren will. Gerade die rege nerativen Energietrager, wie Sonnen-, Meeres- und Windenergie sowie Biomasse nutzung, konnten das vermeiden helfen. Das vorliegende Buch versteht sich als Beitrag zu einer solchen Energie diskussion. Es ist aus einer grundlichen Uberarbeitung eines Seminars an der Univer sitat Tubingen uber das Thema der Alternativenergien hervorgegangen. W. Kremers hat sich dieser umfangreichen Arbeit unterzogen, wobei er aus der Fulle der Ideen und Realsierungen diejenigen Energieformen auswahlte, denen man eine gewisse Zukunft vorhersagen darf. Neben den physikalisch-technischen Projekten kommt den Verfahren, aus Biomasse Energie zu gewinnen, immer mehr Bedeutung zu. Eine abgerundete Darstellung zu diesem Thema stammt von J. Thiele. Die Konzeption des Buches wurde so aufgefasst, dass es sich in der Mitte zwischen den zahlreichen und ausfuhrlichen Einzeldarstellungen zu bestimmten Themen und den undifferenzierten Gesamtdarstellungen bewegt. Es soll insbeson dere den Studenten der Naturwissenschaften einen Uberblick uber den gegenwar tigen Stand der Energiediskussion ermoglichen, aber auch Lehrern und interessier ten Nichtfachleuten einen Einblick in die vielfaltigen Moglichkeiten gewahren. Dementsprechend wurden jedem Kapitel eine kleine Einfuhrung in die Grundlagen vorangestellt und danach die technischen Realisierungen besprochen. Wo es heute schon moglich ist, werden Kosten und Wirtschaftlichkeit (Stand etwa 1980) disku tiert. Der Umfang des Buches sollte dabei einen bestimmten Rahmen nicht uber schreiten."

Spis treści

0.- 4.3.2.2 U Literatur.- 5 Windenergiekonverter.- 5.1 Einführung.- 5.2 Das Windenergieangebot.- 5.3 Theorie der Windenergienutzung.- 5.3.1 Nutzbare Windleistung des freien Windrades.- 5.3.2 Die Gestaltung der Flügel.- 5.4 Windenergiekonverter in der Praxis.- 5.4.1 Windräder mit horizontaler Achse.- 5.4.1.1 Steuerung der Horizontalachsenräder.- 5.4.1.2 Schnelläufer.- 5.4.1.3 Langsamläufer.- 5.4.2 Windräder mit vertikaler Achse.- 5.4.2.1 Der Savoniusrotor.- 5.4.2.2 Der Darrieusrotor.- 5.5 Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.- 5.5.1 Berechnungsgrundlagen.- 5.5.2 Kosten einzelner Windräder.- 5.5.3 Verbundkraftwerke.- Literatur.- 6 Meeresenergie.- 6.1 Vorbemerkungen.- 6.2 Gezeitenkraftwerke.- 6.2.1 Zur Entstehung der Gezeiten.- 6.2.2 Nutzung der Gezeiten in Kraftwerken.- 6.2.2.1 Arbeitsweisen verschiedener Konzepte.- 6.2.2.2 Stand der heutigen Gezeitenkraftwerke.- 6.2.2.3 Kosten eines Gezeitenkraftwerkes.- 6.3 Wellenkraftwerke.- 6.4 Temperaturgradientkraftwerke.- 6.5 Salzgradientenkraftwerke (Osmosekraftwerke).- Literatur.- 7 Geothermische Energie.- 7.1 Zur Geschichte der Erdwärmenutzung.- 7.2 Herkunft und Vorkommen der Erdwärme.- 7.2.1 Aufbau der Erde.- 7.2.2 Plattentektonik und Geothermik.- 7.2.3 Herkunft der Erdwärme.- 7.2.4 Wärmestrom und Temperaturgradient.- 7.2.5 Das Potential geothermischer Energie.- 7.3 Formen geothermischer Energie.- 7.3.1 Hydrothermale Systeme.- 7.3.2 Geologische Druckzonen.- 7.3.3 Trockenes, heißes Gestein unter 650 °C.- 7.3.4 Magma.- 7.4 Technische Nutzung der geothermischen Energie.- 7.4.1 Nutzung hydrothermaler Quellen.- 7.4.1.1 Allgemeines zur Bohrtechnik.- 7.4.1.2 Heißdampfquellen (Lardarello-Typ).- 7.4.1.3 Naßdampfquellen (Monte-Amiata-Typ).- 7.4.1.4 Quellen mit heißem Wasser.- 7.4.2 Nutzen heißen trockenen Gesteins (Hot Dry Rock, HDR).- 7.5 Umweltfragen und Kostenabschätzungen.- 7.5.1 Umweltbelastung.- 7.5.2 Kosten.- Literatur.- 8 Wärmepumpen.- 8.1 Entwicklung.- 8.2 Thermodynamische Grundlagen des Wärmepumpenprinzips.- 8.2.1 Der ideale Kreisprozeß.- 8.2.2 Der reale Wärmepumpenprozeß.- 8.2.3 Bauteile einer Wärmepumpe.- 8.3 Antriebsarten von Wärmepumpen.- 8.3.1 Elektrische Wärmepumpe.- 8.3.2 Verbrennungsmotorgetriebene Wärmepumpen.- 8.3.3 Absorptionswärmepumpe.- 8.3.4 Der Wärmetransformator.- 8.4 Arten von Verdampfern.- 8.4.1 Luftverdampfer.- 8.4.2 Wasserdurchströmte Verdampfer.- 8.4.2.1 Wärmequelle, Grundwasser und Oberflächenwasser.- 8.4.2.2 Freie Absorber als Umweltwärmequellen.- 8.4.2.3 Wärmequelle Erdreich.- 8.5 Vergleich der verschiedenen Wärmepumpenkonzepte hinsichtlich ihrer Kosten und Wirtschaftlichkeit.- Literatur.- 9 Wasserstofftechnologie.- 9.1 Vorbemerkungen.- 9.2 Wasserstofferzeugung.- 9.2.1 Zur Theorie chemischer Reaktionen.- 9.2.2 Theorie der Wasserelektrolyse.- 9.3 Technische Ausführung von Zellen.- 9.3.1 Allgemeine Gestaltung.- 9.3.2 Hochdruckzellen.- 9.3.3 Die Wasserdampf-Feststoff-Elektrolyse.- 9.3.4 Kostenabschätzungen.- 9.4 Thermochemische Wasserstoff erzeugung.- 9.4.1 Offene Systeme.- 9.4.2 Geschlossene Systeme.- 9.5 Wasserstoff erzeugung mit Sonnenenergie.- 9.5.1 Allgemeines zur Photolyse von Wasser.- 9.5.2 Photolyse mit thermochemischer Reaktion.- 9.5.3 Photoelektrochemische Methoden.- 9.6 Wasserstoffspeicherung.- 9.6.1 Speicherung von Wasserstoff als Gas.- 9.6.2 Speicherung von flüssigem Wasserstoff.- 9.6.3 Speicherung von Wasserstoff in Form von Ammoniak.- 9.6.4 Wasserstoff speicherung in Metallen.- 9.6.4.1 Überblick über Hybride.- 9.6.4.2 Zur Theorie der Metallhybride.- 9.6.4.3 Eigenschaften der Metallhydride.- 9.6.4.4 Anwendungen der Metallhydridspeicherung.- Literatur.- 10 Brennstoffzellen.- 10.1 Entwicklung der Brennstoffzelle.- 10.2 Theorie der Brennstoffzelle.- 10.2.1 Das Brennstoffzellenprinzip.- 10.2.2 Einteilungsmöglichkeit der verschiedenen Zellen.- 10.2.3 Thermodynamik und Wirkungsgrad.- 10.3 Niedrigtemperaturzellen.- 10.3.1 Aufbau und Wirkungsweise einer H2-02-Zelle.- 10.3.1.1 Elektrolyte der Zelle.- 10.3.1.2 Elektroden.- 10.3.2 Praktische Anwendungen.- 10.3.2.1 Einzelzellen.- 10.3.2.2 Zellenbatterien aus Niedrigtemperaturzellen.- 10.3.3 Niedrigtemperaturbrennstoffzellen mit flüssigen Brennstoffen.- 10.3.3.1 Hydrazinzelle.- 10.3.3.2 Methanol-Brennstoffzelle.- 10.4 Mitteltemperaturbrennstoffzellen.- 10.5 Hochtemperaturbrennstoffzellen.- 10.6 Zukunftsaussichten.- Literatur.- 11 Speichertechniken.- 11.1 Warmwasserspeicher.- 11.1.1 Physikalische Grundlagen.- 11.1.2 Schöll-Speicher.- 11.1.3 Aquifer-Speicher.- 11.2 Speicherung in Form von Bindungsenergie.- 11.2.1 Latentspeicher.- 11.2.2 Thermochemische Speicherung, chemische Wärmepumpe.- 11.3 Wärmepumpenspeicher.- 11.4 Speicherung potentieller und kinetischer Energie.- 11.4.1 Pumpspeicherwerke.- 11.4.2 Druckluftspeicherwerke.- 11.4.3 Schwungradspeicher.- Literatur.- 12 Nutzung der Biomasse.- 12.1 Einleitung.- 12.2 Biologische Grundlagen.- 12.2.1 Ökologische Zusammenhänge.- 12.2.2 Biochemische Grundlagen.- 12.3 Technische Verfahren.- 12.3.1 Verbrennung.- 12.3.2 Pyrolyse.- 12.3.3 Alkoholische Gärung.- 12.3.4 Methangärung.- 12.4 Zukunftsperspektiven.- 12.4.1 Neue Möglichkeiten.- 12.4.2 Modellrechnungen.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.