Energie – Grundlagen für Ingenieure und Naturwissenschaftler Machbarkeiten, Grenzen und Umweltauswirkungen
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2020]
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
PHYSIKALISCHE
GRUNDLAGEN
DER
ENERGIEUMWANDLUNG
...................................
1
1.1
ENERGIE
IM
PHYSIKALISCHEN
KONTEXT
...........................................................................
2
2
FOSSILE
ENERGIETRAEGER
...........................................................................................
5
2.1
KOHLEKRAFTWERKE
.........................................................................................................
7
2.2
ERDOEL
UND
ERDGAS
.........................................................................................................
10
2.3
CO
2
ABTRENNUNG
UND
SPEICHERUNG
............................................................................
11
3
ERNEUERBARE
ENERGIEN
...........................................................................................
13
3.1
DIE
SONNE
....................................................................................................................
14
3.2
SOLARENERGIE
...............................................................................................................
18
3.2.1
KONZENTRATION
UND
PROZESSTEMPERATUR
.......................................................................
19
3.2.2
SOLARTHERMISCHE
KRAFTWERKE
........................................................................................
19
3.3
PHOTOVOLTA
IK
...............................................................................................................
21
3.3.1
AUFBAU
VON
SOLARZELLEN
AUS
UNTERSCHIEDLICHEN
HALBLEITERMATERIALIEN
..................................................................................................
23
3.3.2
PHOTOVOLTAIK
KRAFTWERKE...............................................................................................
25
3.4
WINDKRAFTANLAGEN
.......................................................................................................
26
3.4.1
AUFBAU
EINER
WINDKRAFTANLAGE
.....................................................................................
28
3.4.2
DER
ROTOR
......................................................................................................................
29
3.4.3
TRIEBSTRANG
UND
GENERATOR
..........................................................................................
31
3.4.4
STEUERUNG
UND
ANLAGENMANAGEMENT
.........................................................................
32
3.4.5
TURM
UND
FUNDAMENTE
...............................................................................................
32
3.5
WASSERKRAFT.................................................................................................................
34
3.5.1
LAUFWASSERKRAFTWERKE
..................................................................................................
34
3.5.2
SPEICHERWASSERKRAFTWERK.............................................................................................
35
3.5.3
PUMPSPEICHERKRAFTWERKE
.............................................................................................
36
3.5.4
GEZEITENKRAFTWERKE
.....................................................................................................
37
3.6
BIOMASSE....................................................................................................................
38
3.7
SONSTIGE
......................................................................................................................
42
3.7.1
AUFWINDKRAFTWERK
........................................................................................................
42
3.7.2
WELLENKRAFTWERKE
........................................................................................................
43
3.7.3
MEERESWAERMEKRAFTWERKE
.............................................................................................
44
3.7.4
OSMOSEKRAFTWERKE
.......................................................................................................
45
3.7.5
TIEFE
GEOTHERMIE
........................................................................................................
45
4
ENERGIE
AUS
DER
KERNSPALTUNG
............................................................................
47
4.1
GRUNDLAGEN
DER
KERNSPALTUNG
UND
KERNBRENNSTOFFE
................................................
49
4.2
RADIOAKTIVITAET
.............................................................................................................
51
4.2.1
RADIOAKTIVES
ZERFALLSGESETZ
UND
MASSE
FUER
RADIOAKTIVE
ZERFAELLE
.................................
51
4.2.2
FORMEN
DER
RADIOAKTIVITAET
...........................................................................................
52
4.2.3
WECHSELWIRKUNG
VON
RADIOAKTIVITAET
MIT
MATERIE
UND
DEREN
MASSEINHEITEN
.............................................................................................................
52
4.2.4
NATUERLICHE
UND
KUENSTLICHE
QUELLEN
DER
RADIOAKTIVITAET
IM
VERGLEICH
............................
55
VI
INHALTSVERZEICHNIS
4.3
GRUNDLAGEN
DER
KERNSPALTUNG
UND
KERNBRENNSTOFFE
................................................
57
4.3.1
VORRAETE
UND
VERBRAUCH
VON
KERNBRENNSTOFFEN
............................................................
58
4.3.2
ANREICHERUNG
VOR
DEM
EINSATZ
UND
HERSTELLUNG
VON
BRENNELEMENTEN
............................
59
4.4
KERNREAKTOREN
............................................................................................................
60
4.4.1
GRUNDPRINZIP
................................................................................................................
60
4.4.2
UEBERSICHT
UEBER
IN
BETRIEB
BEFINDLICHE
REAKTORTYPEN
....................................................
60
4.4.3
SCHNELLE
REAKTOREN
......................................................................................................
62
4.4.4
GRAPHITMODERIERTE
REAKTOREN
........................................................................................
62
4.4.5
HOCHTEMPERATURREAKTOREN
(HTR)
..................................................................................
63
4.4.6
FORTENTWICKLUNG
BESTEHENDER
REAKTOREN
....................................................................
63
4.5
WIEDERAUFARBEITUNG
VON
KERNBRENNSTOFFEN
..............................................................
65
4.6
TRANSPORT
UND
ENDLAGERUNG
RADIOAKTIVER
ABFAELLE
.....................................................
66
4.6.1
TRANSPORT
AKTIVEN
MATERIALS
..........................................................................................
66
4.6.2
ENDLAGERUNG
RADIOAKTIVER
ABFAELLE
................................................................................
67
4.6.3
EINLAGERUNG
IN
GESTEINSFORMATIONEN
...........................................................................
68
4.6.4
PARTITIONIERUNG
UND
TRANSMUTATION
.............................................................................
70
4.6.5
TRANSMUTATIONSREAKTOR
.................................................................................................
71
4.7
ZUKUNFT
DER
WELTWEITEN
NUTZUNG
NUKLEARER
ENERGIE
................................................
71
5
ENERGIE
AUS
KERNFUSION
........................................................................................
73
5.1
GRUNDLAGEN
DER
KERNFUSION
........................................................................................
74
5.2
FUSIONSREAKTOR
SONNE
(VGL.
ABSCHN.
3.1)
...................................................................
76
5.3
VORRAETE
UND
AUFWAND
ZUR
ERZEUGUNG
VON
FUSIONSBRENNSTOFFEN
..............................
77
5.4
FUSION
IM
MAGNETISCHEN
EINSCHLUSS
UND
TRAEGHEITSFUSION........................................
77
5.4.1
TOKAMAK
......................................................................................................................
77
5.4.2
STELLERATOR
.....................................................................................................................
79
5.4.3
PLASMAHEIZUNG
............................................................................................................
80
5.4.4
MODELL
EINES
FUSIONSKRAFTWERKS
(MAGNETISCHER
EINSCHLUSS)........................................
80
5.4.5
SICHERHEITS-
UND
UMWELTASPEKTE
DER
KERNFUSION
MIT
MAGNETISCHEM
EINSCHLUSS............................................................................................
81
5.5
TRAEGHEITSFUSION
...........................................................................................................
81
5.5.1
PRINZIP
DER
LASERINDUZIERTEN
FUSION
.............................................................................
81
5.5.2
EXPERIMENTE
ZUR
LASERINDUZIERTEN
FUSION
....................................................................
82
5.6
MYON
KATALYTISCHE
FUSION
............................................................................................
82
6
ENERGIESPEICHER
......................................................................................................
85
6.1
ELEKTRISCHE
ENERGIESPEICHER.......................................................................................
86
6.2
ELEKTROCHEMISCHE
SPEICHER........................................................................................
88
6.3
PUMP-
UND
DRUCKLUFTSPEICHERKRAFTWERKE
.................................................................
91
6.4
WASSERSTOFF-SPEICHERUNG
............................................................................................
91
6.5
THERMISCHE
SPEICHER
..................................................................................................
92
6.5.1
SENSIBLE
WAERMESPEICHER
.............................................................................................
92
6.5.2
LATENTWAERMESPEICHER
..................................................................................................
93
6.5.3
THERMOCHEMISCHE
SPEICHER
........................................................................................
94
7
ELEKTRISCHE
ENERGIEVERSORGUNG
.........................................................................
95
7.1
PRODUKTION...................................................................................................................
96
7.2
VERTEILUNG
...................................................................................................................
97
INHALTSVERZEICHNIS
VII
7.2.1
SPANNUNGSEBENEN
.......................................................................................................
98
7.2.2
KABEL
UND
LEITUNGEN
....................................................................................................
99
7.2.3
HOCHSPANNUNGS-GLEICHSTROMUEBERTRAGUNG
.................................................................
101
7.2.4
NETZKONFIGURATION
.......................................................................................................
102
7.2.5
NIEDERSPANNUNGSNETZ
................................................................................................
103
7.2.6
SMART
GRIDS...................................................................................................................
104
7.2.7
SEKTORENKOPPLUNG
.......................................................................................................
105
8
RISIKEN
DER
ENERGIEERZEUGUNG
UND
AUSWIRKUNGEN
AUF
KLIMA
UND
UMWELT
.....................................................................................
107
8.1
DER
ERNTEFAKTOR
..........................................................................................................
109
8.1.1
ENERGIEDICHTEN
............................................................................................................
110
8.2
DER
BEGRIFF
RISIKO
.........................................................................................................
111
8.2.1
GESELLSCHAFTLICHE
AKZEPTANZ
........................................................................................
112
8.2.2
RESTRISIKO
......................................................................................................................
112
8.3
AUSWIRKUNGEN
AUF
ATMOSPHAERE
UND
KLIMA
...............................................................
113
8.3.1
DER
STRAHLUNGSHAUSHALT
DER
ERDE
.................................................................................
113
8.3.2
DER
NATUERLICHE
TREIBHAUSEFFEKT
...................................................................................
115
8.3.3
DER
ANTHROPOGENE
TREIBHAUSEFFEKT
AM
BEISPIEL
VON
CO
2
.............................................
118
8.4
NATUERLICHE
SCHWANKUNGEN
DES
CO
2
-GEHALTS
UND
DESSEN
AUSWIRKUNGEN
AUF
DIE
TEMPERATUR
.............................................................................
119
8.5
VORHERSAGEN
DES
GLOBALEN
KLIMAS
DER
ZUKUNFT
DURCH
COMPUTERMODELLE.......................................................................................................
120
8.5.1
KLIMAMODELLE
...............................................................................................................
121
8.5.2
VORHERSAGEN
DES
INTERNATIONAL
COMMITEE
ON
CLIMATE
CHANGES
(IPCC)
.......................
121
8.5.3
ANTHROPOGENE
EINFLUSSNAHMEN:
BRANDRODUNG
UND
ENERGIEVERBRAUCH
.......................
122
8.5.4
UMWELTBELASTUNGEN
AUS
DEM
VERBRAUCH
FOSSILER
ENERGIEN
........................................
126
8.5.5
MOEGLICHKEITEN
DER
RUECKHALTUNG
VON
CO
2
UND
ANDERER
TREIBHAUSGASE
.......................
128
8.6
OZONABBAU
DURCH
FREISETZUNG
ATMOSPHAERISCH
RELEVANTER
SPURENGASE..................
130
8.6.1
OZONSCHICHT
UND
CHAPMAN-ZYKLUS..............................................................................
130
8.6.2
KATALYTISCHER
OZONABBAU
...........................................................
130
8.6.3
POLARES
OZONLOCH
........................................................................................................
132
8.7
POLITISCHE
MASSNAHMEN
ZUR
SCHADENSBEGRENZUNG
BEI
TREIBHAUSEFFEKT
UND
OZONLOCH
...................................................................................
135
8.7.1
KLIMARAHMENKONVENTION
VON
1992
............................................................................
135
8.7.2
KYOTO-PROTOKOLL
(FEBRUAR
2005)
...................................................................................
136
8.7.3
KLIMASCHUTZABKOMMEN
VON
PARIS
(DEZEMBER
2015)
...................................................
136
8.7.4
MONTREALER
PROTOKOLL
...................................................................................................
137
8.8
UMWELTASPEKTE
DER
NUTZUNG
DER
KERNENERGIE
.........................................................
137
8.8.1
KERNTECHNISCHE
ANLAGEN
IM
NORMALBETRIEB
.................................................................
138
8.8.2
GROSSE
NUKLEARE
STOERFAELLE
DER
KERNENERGIENUTZUNG
.....................................................
138
8.8.3
RISIKOANALYSEN
FUER
STOERFAELLE
..........................................................................................
149
SERVICETEIL
LITERATUR
.....................................................................................................................
154
SACHVERZEICHNIS
..........................................................................................................
159
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| author | Blum, Ulrich 1974- Rosenthal, Eberhard Diekmann, Bernd 1950- |
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