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Abb. 7.51
Schemaskizze
eines Kreislaufprozesses im
p-V
-Diagramm
sische Dampfprozess (Clausius-Rankine) Verwendung. In einigen Fällen können kombi-
nierte Gas- und Dampfprozesse sinnvoll sein.
In jedem Fall bedarf die kraftwerkstechnische Nutzung der Solarthermie den Einsatz
von Speichersystemen, um die nur temporär vorhandene Strahlungsleistung auf kurzen
Zeitskalen zu glätten beziehungsweise über längere Zeiträume zu strecken. Letzteres be-
deutet eine Entwicklung spezieller auf das Profil des Kraftwerks wie auch des Verbrauchs-
profils im angeschlossenen Netz adaptiertes Speicherkonzept in Form von Mittel- oder
Langzeitspeichern.
Beide sowohl Kreisprozesse als auch Speichersystemfragen können nur eingeschränkt
getrennt betrachtet werden, da die Übertragungsvorgänge oft nur in einem limitierten
Temperaturfenster effizient ablaufen können. Die nächsten Abschnitte versuchen, die
Grundlagen der Erzeugungsprozesse aufzuzeigen und mit den Anforderungen an Spei-
cher zu verknüpfen.
7.8.1 Energiewandelnde Kreisprozesse
Kreisprozesse sind ein wesentlicher Kern der technischen Thermodynamik. Sie beschrei-
ben einen Vorgang, der aus mehreren Prozessschritten besteht, in dem der Endzustand
dem Anfangszustand entspricht. In diesem Vorgang durchläuft das Arbeitsfluid die ver-
schiedenen thermodynamischen Zustände periodisch. Prinzipiell gibt es bei der Betrach-
tung eine fluidbezogene Sichtweise (Dampf- oder Gasturbinenprozess) oder periodische
Zustandsänderungen in einem Kontrollraum (Otto- oder Dieselmotor).
Eine zentrale Forderung der gleichen thermodynamischen Zustandsgrößen nach
Durchlauf eines Zyklus bedeutet
T
a
=
T
e
,
p
a
=
p
e
,
U
a
=
U
e
und
S
a
=
S
e
, wobei
T
,
p
,
U
und
S
die Temperatur, der Druck, die innere Energie und die Enthalpie sein sollen. Die Prozess-
größen ändern sich jedoch nach einem Umlauf und damit die Wärme und als Folge die
Arbeit. Die Abb.
7.51
zeigt einen beliebigen Kreisprozess im
p
-
V
-Diagramm.
Betrachtet man nun ein geschlossenes Gesamtsystem, so lautet der 1. Hauptsatz der
Thermodynamik:
(7.69)
dU
=
dQ
+
dW
,
in dem
Q
die Wärmeenergie und
W
die verrichtete Arbeit darstellen.
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