Pruefungsaufgaben ET SS 03 23.07.03.Loesung.pdf - von Prof. Dr ...

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Lösungen zu Aufgaben vom 23.7.2003:
a) Kraftwerksarten:
Kernkraftwerke über 7.000 h, 30 %; Braunkohlekraftwerke 7.000 h, 28 %
Steinkohlekraftwerke 4.000 - 5.000 h, 24 %; Erdgas-Kraftwerke 1.500 - 2500 h, 9 %
Wasserkraftwerke 2000 - 3000 h, 4 %; Windkraftwerke 1.200 - 2000 h, 3 %,
Sonne 800h, 0,03 %; Müll- und Biomasse - Kraftwerke 3.000 - 5.000 h, 2 %.
b) Durch Aufnahme von einem Neutron entsteht 92U 239 und einem weiteren Neutron mit folgender
β-Strahlung von 2 Elektronen entsteht Plutonium 94Pu 239 mit der Kernladungszahl
94.
c) W = m·c 2 = 10 -3 kg (3 10 8 m/s ) 2 = 9·10 13 kg m 2 /s 2 = 9·10 13 Nm = 9·10 13 Ws = 25·10 6 kWh.
d) Reaktionsgleichung für Kohleverbrennung:
C + O2 = CO2 + 8,14 kWh/kg C therm.
12 + 32 = 44 1kg C 3,67 kg CO2
Brennstoffkosten: Importkohle: Deutsche Steinkohle:
pel
pth
40 Euro 1
1000 kg kWh
8,
14
kg
1 Cent Cent
100
1,
14
0,
43 Euro kWh
135 Cent Cent
pel 1,
14 3,
86
40 kWh kWh
e) Solarkonstante: P = 1 kW/m 2 , 20 m 2 , 10 % Wirkungsgrad.
ergibt eine Leistung von 2 kW Maximalleistung, bei 800 h entsprechend 1.600 kWh im Jahr.
f) Leistungsgleichung:
2 2 vv 1
E m 1
2
2
2 2 v v
dE 1 ds
P A 1
dt 2 dt
Mit der mittleren Windgeschwindigkeit im Wechselwirkungsbereich mit den Flügeln:
ds v1
2
v m ergibt sich: 1 v1
v
2 2 2
P A vv dt
v
2
1
mit v1 v und v 2 v folgt für die Leistung:
3
2
P
2
16
27
2
3
A v
2
g) stall = Strömungsabriss an der Abströmkante, pitsch = steuerbare Flügelstellung.
h) Arten der Netzregelung: Primärregelung, Sekundärregelung und Tertiärregelung.
Frequenzabweichung:
P 1.
000 MW
f
0,
0625 Hz
K
MW
16.
000
Hz
i) Bildungsgesetze für digitale Wirk- und Blindleistungsmessung:
32 1
P uk
32 1
k
i
k
Q
1
32
u k ik
8
32 k 1
j) Belastung mit maximalem Wirkungsgrad und Reihenresonanzfrequenz bei Blindleistungskompensation:
P0
100 Sn
100 630
P Pn
44 % Pk
; fR
fn
50 Hz 396,
7 Hz
P
u Q
4 250
k
k
C
A
1
V1
2
ds
V2