Energietechnik – Belting

1. a) Was verstehen Sie unter Energiewirtschaft? Teil der Wirtschaft, der sich mit der rationellen Deckung des Energeibedarfs, -erzeugung, -nutzung und -lieferung befasst. b) Nennen Sie die Aufgaben der Energiewirtschaft. - Analyse des Energiemarktes und seiner Entwicklung

� Entwicklung der Strukturen der Nachfrage, der Preise, der Primärenergiesituation, der Verfügbarkeit, des Verbraucherverhaltens, der Umwandlungssituation, der Fortleitung, der Steuerpolitik, etc.

- Angepasster und optimaler Betrieb der Energieanlagen � optimale Auslastung, Sicherung hoher Verfügbarkeiten, Einsatz preiswerter Energieträger, Erzielung hoher Lebensdauern, Minimierung der Betriebskosten, etc.

- Ausbauplanung, Ausbau und ggf. Stilllegung zum richtigen Zeitpunkt � Auswahl der Technologien, Energieträger, der Betriebsweise, der angepassten und vorgegebnen Versorgungsziele, Minimierung der Produktionskosten durch Steigerung der Wirkungsgrade; Berücksichtigung der Umweltauflagen, der Betriebssicherheit

2. a) Was beinhaltet die Liberalisierung und Deregulierung der Stromwirtschaft und

Erdgaswirtschaft in der EU und damit auch in Deutschland? keine geschlossenen Versorgungsgebiete mehr �Eröffnung des freien Wettbewerbs auf dem

Strommarkt (auch internationale Konkurrenz), auch um Einzelkunden b) Nennen sie die grundlegenden Änderungen zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechts

(EnWG) in Deutschland. Die wichtigsten Neuerungen sind: - Trennung von Erzeugung, Transport, Vertrieb/Handel (Sondervertragskunden, Tarifkunden) - Keine Musterpreisregelungen mehr - individuelle, auf den Kunden zugeschnittene Lieferverträge mit kurzer Laufzeit - Wahlmöglichkeiten zwischen den Anbietern für den Kunden (früher: Monopol) - jeder kann sofort am Wettbewerb teilnehmen (keine stufenweise Marktöffnung) - Vollversorgung und Teilversorgung ist diskriminierungsfrei möglich (z.B. BHKW-Betrieb) - Steigerung der Elektrizitätserzeugung aus KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) und erneuerbaren Energien 3. a) Was verstehen Sie unter dem s.g. „unbundling“ ? Unter Unbundling versteht man die abrechnungstechnische und gesellschaftsrechtliche Trennung von

Geschäftsbereichen der Energieversorger. Für Stromversorger soll so laut der Europäischen Richtlinie für den gemeinsamen Strommarkt und dem deutschen Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) die Entflechtung in Erzeugung und Stromhandel, Übertragung sowie Verteilung von Elektrizität erfolgen.

b) Was verstehen sie unter „single-buyer“ ?

Alleinabnehmer (Single Buyer); Für jede Region wird eine Gesellschaft bestimmt, die als Monopolist

für den Betrieb des Übertragungsnetzes und den Kauf und Weiterverkauf von Strom (zu offiziellen, veröffentlichten Preisen) zuständig ist. Der Single Buyer muss berechtigten Konsumenten, die Verträge mit unabhängigen Produzenten abschliessen, Zugang zum Netz gewähren.

c) Was verstehen Sie unter IPP? Nennen Sie Beispiele! IPP = Independent Power Producer (Unabhängige Stromerzeuger) Independent Power Producer (IPP) sind Energieversorger, die kein eigenes Netz für die

Energieverteilung besitzen. Sie sind ausschließlich auf die Übertragung über die "fremden" Netze der Netzbetreiber angewiesen.

4. Nennen Sie die Grundeinheit für Energie. Geben Sie weitere Einheiten an.

Joule [J] – Steinkohleeinheiten [SKE], Wattstunden [Wh], Kalorien [cal], Öleinheiten [OE]

5. a) Was sind Primärenergieträger? Nennen Sie Beispiele.

Steinkohle, Braunkohle, Mineralöl, Erdgas(?) (Fossile), Uran (Nukleare), Wasser- und Windkraft, Biomasse, (Sonne) (Regenerative) b) Wie entstehen Sekundärenergieträger? Nennen Sie Verfahrenstechniken. Nennen Sie Beispiele für Sekundärenergieträger. Durch Umwandlung der Primärenergieträger in jeweils unterschiedlichen Verfahren. Verfahrenstechniken: Verbrennung (Kraftwerk), Kernspaltung (AtomKW), Raffinieren Beispiele: Koks, Heizöl, Kraftstoffe, Biogas, Heizwasser, Strom, Fernwärme, Wasserstoff c) Für welche typischen Energieversorgungsanlagen werden diese Sekundärenergieträger (Brennstoffe) eingesetzt? Dampfturbinenanlage = Braunkohle, Steinkohle, Erdgas, Heizöl Gasturbine = Heizöl, Erdgas Dieselmotor = Heizöl, Schweröl, Biodiesel, Rapsöl Ottomotor = Benzin, Erdgas, Deponiegas, Grubengas, Biogas, Holzgas Kaplanturbine, Frnacisturbine, Peltonturbine = Wasser Windkraftanlagen = Wind Solarkollektoranlagen = Sonne

6. a) Was verstehen Sie unter Endenergie? Als Endenergie bezeichnet man denjenigen Teil der Primärenergie, welcher dem Verbraucher, nach Abzug von Transport- und Umwandlungsverlusten, zur Verfügung steht. Bsp: Strom, Wärme, Kraftstoffe

b) Was verstehen Sie unter Nutzenergie?

Die Nutzenergie ist diejenige Energie, die dem Endnutzer für die gewünschte Energiedienstleistung zur Verfügung steht. Bsp.: Wärme, Kälte, Licht, mech. Arbeit, Schallwellen

7. a) Nennen Sie die wesentlichen Primärenergieträger der Welt, geordnet nach den %-Anteilen.

1. Steinkohle 2. Braunkohle 3. Mineralöl 4. Erdgas 5. Uran

%-Anteile nicht zu finden, im Skript absolute Werte vorhanden b) Was sind Reserven und Ressourcen bei den Primärenergieträgern? Reserven: Biologisch und geographisch eindeutig identifiziert und mit erprobten Methoden technisch und wirtschaftlich gewinnbar. Ressourcen: Alle Reserven + alle geologisch begründeten und vermuteten Vorräte.

8. a) Wie groß war der Primärenergiebedarf der Welt 1950 und wie groß ist er derzeit (Angaben in EJ

und in Mrd. t SKE)? 1950: 2,7*109 t SKE = 2,7*29,3 EJ heute: 16,003*109 t SKE=16,003*29,3 EJ

b) Berechnen Sie die Reichweite der einzelnen Primärenergieträger, bezogen auf den derzeitigen Weltenergiebedarf. (Tabelle handschriftl. ergänzen)

Energiebedarf Bedarf Weltvorräte aufgebraucht in Steinkohle 212a Mineralöl 30a Erdgas 34a Uran 90a 141a

5371a 8484a Regenerative ∞ a# c) Nennen Sie die Determinanten des Weltenergiebedarfs.

- die Entwicklung der Weltbevölkerung - weltwirtschaftliche Entwicklung - Energiebedarf/Kopf, -/Region, -/Wirtschaftszweig - Bruttoinlandsprodukt - Energiepreis - Preiselastizität - Einkommenselastizität

9. a) Wie hoch ist der derzeitige Primärenergiebedarf pro Jahr in Deutschland (Angaben in PJ/a und

mio t SKE/a)? 486,9 mio t SKE/a = 486,9*29,3 PJ b) Wie hoch ist jeweils der %-Anteil der einzelnen Primärenergieträger? Energieträger Mio t SKE % Mineralöl 174,8 37,3 Erdgas 110,4 23,5 Steinkohle 62,8 13,4 Kernenergie 60,7 12,9 Braunkohle 54,4 11,6 Wasser/Windkraft 5,8 1,2 Gesamt 468,9 100

c) Wie hoch ist der derzeitige Endenergiebedarf der Bundesrepublik? Ca. 9300 PJ/a (ca. 65% des Primärenergiebedarfs)

10. Der Strombedarf in D. beträgt im Jahr 2002 voraussichtlich 540 TWh/a und die Fern –u. Nahwärmeeinspeisung etwa 250 PJ/a.

a) Wie viel Tonnen Steinkohle müssten eingesetzt, um die beiden Energienachfragen abdecken zu können (Angaben in t SKE/a und umgerechnet in TJ/a)?

540 TWHel/a / 0,373(Wirkungsgrad Kraftwerksparkmix)= 1447,72 TWHth/a 1TWH = 0,1228*106 t SKE 1447,72 TWH/a * 0,1228*106 t SKE=177,78*106 t SKE/a 106 t SKE=29.300 TJ 177,78 * 106 t SKE/a * 29300 TJ/106 t SKE = 5,21*106 TJ/a

1PJ = 34,1 * 250 PJ/a * 34,1*103 t SKE/PJ = 8,525 * 109 t SKE/a 250 PJ/a = 250000 TJ/a

b) Vergleichen Sie die beiden Energienachfragen mit dem dazu erforderlichen Einsatz von

leichtem Heizöl mit HU = 11,862 kWh/Liter und ϕHEL = 0,85 g/cm3 (beide Angaben in t/a).

1,44772*1012kWh/a / 11,862KWh/l = 1,22 *1011 l/a 0,85g/m3 = 0,85 * 10-3 t/l 1,22 *1011 l/a * 0,85 * 10-3 t/l = 103,7*106 t/a 109 MJ = 0,2778 kWh 250*109MJ7a * 0,2778 kWh/MJ = 6,945*1010 kWh/a 6,945*1010 kWh/a / 11,862 kWh/l = 5,854*109 l/a 5,854*109 l/a * 0,85 * 10-3 t/l = 4,976*106 t/a

c) Vergleichen Sie die beiden Energienachfragen mit dem dazu erforderlichen Einsatz von Erdgas

mit HO = 10,307 kWh/m3 (HU / HO = 0,903) (beide Angaben in m3/a).

Hu = 10,307 kWh/m3 * 0,903 = 9,307 kWh/m3 1,44772*1012kWh/a / 9,307 kWh/m3 = 1,55*1011 m3/a 6,945*1010 kWh/a / 9,307 kWh/m3 = 7,462*109 m3/a

d) Reicht der derzeitige Erdgasbezug Deutschlands dazu aus, die beiden Energienachfragen zu sichern?

Summe = 1,62*1011 m3/a = 1,674*1012 kWh/a = 205,63 Mio t SKE Derzeitiger Erdgasbezug: 110,4 Mio. t SKE -> reicht nicht aus

e) Welche Auswirkungen sind auf den Erdgasbezugspreis zu erwarten, trotz Begin der Liberalisierung in der Erdgaswirtschaft? Weitere Steigerungen sind zu erwarten, da Erdgas zu den erschöpfbaren Energieträgern zählt und somit Nachfrage und Angebot immer weiter auseinander klaffen.

11. Die durchschnittliche tägliche Energieabstrahlung von der Sonne auf die Erde beträgt 1,5 * 1022 J/d.

Vergleichen Sie diese Energieabstrahlung durch die Sonne mit der Fernwärmeversorgung von 250 PJ/a und der Stromversorgung mit 540 TWh/a der Bundesrepublik Deutschland (Angaben jeweils in %).

1,5 * 1022 J/d = 1,5 * 107 PJ/d 1,5 * 107 PJ/d = 1,5 * 107 PJ/d * 365d/a = 5,475*109 PJ/a

Vergleich Fernwärme: 250 PJ/a / 5,475*109 PJ/a = 0,0000045 % Vergleich Stromversorgung: 540 TWh/a = 540*3,6 PJ/a = 1944 PJ/a

1944 PJ/a / 5,475*109 PJ/a = 0,000036 % 12.

13. a) Grundpreis + Arbeitspreis+ Konzessionsabgabe an Gemeinde + Stromsteuer + Zuschläge (

Erneuerbare Energien Gesetz, Kraft-Wäremkopplungs-Gesetz, Verrechnungspreis) = Nettobezugskosten

b) Beim 96-Stunden –Taif wird die mittlere in Anspruch genommene Leistung in einer Meßperiode von 96 Stunden als Maß für den Leistungspreis verwendet. Durch die lange Meßperiode von 96 h ist gewährleistet, dass sich kurzfristige Spitzen (Durchlauferhitzer) fast nicht auswirken. c) Leistungspreis= fester Teil + variabler Teil aus Leistungseinheiten

14. Grundpreis + Leistungspreis + Arbeitspreis (HT oder NT) + Blindarbeit (<50% der Wirkarbeit in HAT-

Zeit) + Stromsteuer + Zuschläge (EEG, KWK) = Nettostrombezugskosten 15. a) Kapitalgebundene Kosten fixe Kosten + Verbrauchsgebundene Kosten (Brennstoffkosten) variable Kosten + Betriebsgebundene Kosten (Wartungskosten) fixe Kosten - Wärmegutschrift - Stromgutschrift der Netzeinspeisung = Stromgestehungskosten Spezifischen Stromgestehungskosten = Stromgestehungskosten / Jahres-Stromarbeit b) siehe a)

c) Grundpreis, Konzessionsabgabe an Gemeinde, Stromsteuer = Betriebsgebundene Kosten Arbeitspreis = Verbrauchsgebundene Kosten

d) Grundpreis, Stromsteuer = Betriebsgebundene Kosten

Leistungspreis + Arbeitspreis (HT oder NT) + Blindarbeit = Verbrauchsgebundene Kosten e) Ja, der Gesamtbezugspreis sinkt mit der abgegebenen Arbeit, da durch höhere Netzeinspeisungen höhere Rückerstattungen erfolgen. f) Der spezifische Bezugspreis nimmt ab. 16. a)

17. a) In der AVBEltV sind die allgemeinen Bedingungen für die Elektrizitätsversorgungs-

unternehmen geregelt, die eine Netz für die allgemeine Versorgung betreiben. Jedermann muss an die Niederspannung angeschlossen werden und und einen Anschluss zur Entnahme von Elektrizität zur Verfügung haben.

b) In der AVBGasV sind die Bedingungen für die Gasversorgung von Tarfifkunden geregelt. Der

wesntliche Unterschied zur AVBEltV liegt darin, dass es beim Gas keine Versorgungspflicht gibt.