Formelblatt Regenerative Energieumwandlung Wasserkraftwerk

Formelblatt Regenerative Energieumwandlung Wasserkraftwerk

P = _ges⋅m⋅g⋅H

t = n_ges⋅g⋅⋅ ˙V⋅H

_ges = Gesamtwirkungsgrad g = 9,81m/s²

V˙ = Volumenstrom desWassers[m³/s]

 = Dichte desWassers = 1000kg/m³ H = Mittlere Fallhöhe

P = elektrische Leistung für Generatorbetrieb mit P = P_gen

Pumpspeicher

P_el = P_Pump

_ges

H_nutz = p_e−p_a

⋅g v_e²−v_a²

2⋅g H_e−H_a geodätische Höhe:H=H_e−H_a

n_q = n⋅



n:geforderte Drehzahl n_q:spezifische Drehzahl

Windkraftanlagen

Leistungsbeiwert Schnelllaufzahl im Wind enthaltene Leistung

P_Wind  = 2⋅⋅n⋅r

v P_Wind = 1

2⋅⋅A⋅v³

c_p = 0...0.48

P_el = c_p⋅_mech⋅P_Wind = 1

2⋅c_p⋅_mech⋅⋅A⋅v³ _Luft = 1,257kg/m³ _mech≈80 %−95 %

Konzentrierende Spiegelkollektoren

Wärmebilanz

G˙⋅A_R = 1−⋅ ˙G⋅A_R_A⋅⋅ ˙G⋅A_RU_A⋅A_A⋅_A−_U⋅A_A⋅⋅T⁴_A−T_U⁴ ˙Q_N

Wirkungsgrad des Spiegelkollektors:

_K = 1−_A− U_A

G⋅˙ C⋅_A−_U⋅

G˙⋅C⋅T⁴_A−T_U⁴

Biomasse/Biogas

zulässige Emmisionswerte Heizwert

1m²Biogas≈6KWhbei60 %CH₄≈0,6l ÖL 1m²CH₄≈9,94KWh

Raumbelastung

V_R

m˙ :Zugeführte Substratmenge je Zeiteinheit[kg/d]

C :Konzentration der organischen Substanz[%]

V_R:Reaktorvolumen[l]

Zusammensetzung Biomasse

TS

oTS (organische Trocken- substanz)

Asche

RP (verdauliches Eiweis) RL (verdauliches Fett)

Rf+NfE (verdauliche Kohlenhydrate)

Wasser

oTS-Gehalt = TS−Rohascheanteil TS

VQRP:Verdauungsquotient RP VQRL:Verdauungsquotient RL VQNfE:Verdauungsquotient NfE RP = Rohproteinanteil⋅VQRP

RL = Rohfettanteil⋅VQRL

RfNfE = Rohfaseranteil⋅VQRFNfE-Anteil⋅VQNfE

Hydraulische Verweilzeit

HTR = V_R V˙

V_R:Reaktorvolumen

V˙ :zugeführte Substratmenge

Energieflussdiagramm: S 124 ; Beispiel Wirtschaftlichkeitsrechnung S.126

Für Silomais

Rohascheanteil 0,053 kg

Rohproteinanteil 0,092 kg pro 1kg TS

VQRP 57,00%

Rohfettanteil 0,042 kg pro 1kg TS

VQRL 87,00%

Rohfaseranteil 0,185 kg pro 1kg TS

VQRF 63,00%

NfE-Anteil 0,628 kg pro 1kg TS

VQNfE 87,00%

Stirlingmotor

W_12zu = −R⋅T₁⋅lnV₂ V1

= R⋅T₁⋅lnV₁ V2

= −Q_12ab _th = ∣W_{ab , mech}∣ Qzu

= 1−T₁ T3

Q_34zu = R⋅T₃⋅lnV₁

V₂ = −W_34ab Regeneratorwirkungsgrad:_Reg = T_ist−T₁ T2−T1

≈95 %

Q_23zu = c_V⋅T₃−T₁ = U₂₃

Q_41ab = −c_V⋅T₃−T₁ = U₄₁ W_{ab , mech} = W_12zuW_34ab = −R⋅lnV₁

V₂⋅T₃−T₁ Q_Zu = Q_34zu

Geothermische Kraftwerke

Temperaturgradient:30 K

km Wärmestrom:0,06W

m²

Gezeitenkraftwerke

P_el = _ges⋅ ˙m⋅g⋅z

mit

Wellenkraftwerke

E_{pot , max} = m⋅g⋅h mit m = ⋅⋅A⋅h

A = Wellengrundfläche

 = Wasserdichte = 1000kg/m³

 = Wellenformfaktor 0,050,1

E_{pot ,max}

A = ⋅⋅g⋅h² Typische Werte Nordsee:T=6s; h=1,5m ;=1/16