Environmental Engineering Reference
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lungstechnologie bekannt sind. Bei langen Prozessketten ist das selten der Fall und η wird
durch den empirisch bestimmten Nutzungsgrad ζ ersetzt. Aber auch einzelne Prozess-
schritte lassen sich manchmal, insbesondere bei der Wandlung in erneuerbarer Energien,
nicht durch den Wirkungsgrad η vollständig charakterisieren. Der Grund ist, dass die Ver-
fügbarkeit der Wandlungsanlage (wegen Ausfalls oder Reparatur) oder der Energiequelle
(weil die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht bläst) nicht gewährleistet ist. In solchen
Fällen muss man unterscheiden zwischen der installierten Leistung P der Wandlungsan-
lage - das ist die Wandlungsleistung unter optimalen Bedingungen 5 und bei ununterbro-
chenem Betrieb der Anlage (ot auch als Kapazität bezeichnet) - und der tatsächlich ge-
wandelten Leistung P f , so dass P f = κP mit κ < . Da laut Definition P = ηP i gilt, ergibt
sich dann der nur empirisch zu bestimmende Nutzungsgrad der Anlage zu
P f
P ,
P f =
κηP i =
ζP i
ζ
=
κη mit dem Kapazitätsfaktor κ
=
(2.48)
wobei η der ideale und daher berechenbare Wirkungsgrad der Anlage ist.
Man sollte daher im Normalfall immer den Nutzungsgrad verwenden, welcher für eine
gegebene Wandlungstechnologie auch Standort abhängig sein kann. Die Angabe des Wir-
kungsgrads ist meist nur dann sinnvoll, wenn Vergleiche zwischen verschiedenen Wand-
lungstechnologien angestellt werden, also mit wie viel Entropie unsere Umwelt zusätzlich
belastet wird.
Erneuerbare Energien als Primärenergie
Der Ersatz von W (foss) durch W (ernb) stellt Wissenschatler und Techniker vor ein, nach
heutigem Kenntnisstand, fast unlösbares Problem. Denn die erneuerbaren Energien müs-
sen zunächst aus den Eingangsenergien, also hauptsächlich der Solarenergie, mit dem Wir-
kungsgrad η Wd gewandelt werden, um diese als Primärenergieäquivalent zu erhalten. Im
Kap. 6 wird gezeigt, dass die Werte von η Wd in vielen Fällen sehr klein sind. Noch wichtiger
ist jedoch, dass das Angebot an erneuerbaren Energien sehr gering ist, was im Wesentli-
chen auf die viel zu kleine Energiedichte der Solarenergie zurückzuführen ist. Um es auf
einen sehr einfachen Sachverhalt zu bringen: Unsere fossile Energieversorgung beruht auf
„erneuerbarer“ Energie, die seit Millionen von Jahren auf der Erde in chemische Energie
gewandeltundgespeichertwurde. Wirverlangenjetzt nacheinerTechnologie, welchediese
Millionen von Jahren auf die Zeitdauer von wenigen Jahren reduziert. Versuche zu dieser
Reduktion haben wahrscheinlich zur Folge, dass das Angebot an Primärenergie küntig
zurückgehen wird. Das Speicherproblem stellt eine zusätzliche Herausforderung dar, die
anhand eines Beispiels verdeutlicht werden soll.
Die Speichernotwendigkeit von erneuerbaren Energien
IneinerFotovoltaikzellewirddieStrahlungsenergiederSonneinelektrischeEnergieumge-
wandelt. Die physikalischen Grundlagen dieses Prozesses werden in Abschn. 6.3 behandelt.
5 Die optimale Bedingung für Solarenergie ist zum Beispiel die Solarkonstante I ,siehe( 4.32 ) .
 
 
 
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