Erneuerbare Energien (eBook)

Systemtechnik · Wirtschaftlichkeit · Umweltaspekte

Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese (Herausgeber)

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2020 | 6., vollst. überarb. Auflage
XLV, 1249 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
978-3-662-61190-6 (ISBN)

Infos

Dieses Standardwerk stellt die physikalisch-technischen Grundlagen und die aktuelle Systemtechnik für Anlagen zur Nutzung regenerativer Energien zur Strom- und Wärmebereitstellung dar. Außerdem gibt es einen umfassenden Überblick über die Charakteristik des erneuerbaren Energieangebots. Ausgehend davon werden Kennzahlen für eine ökonomische und ökologische Bewertung zugänglich gemacht und die Potenziale der regenerativen Energien und deren derzeitige Nutzung in Deutschland diskutiert. Im Einzelnen werden die folgenden Optionen zur Nutzung des regenerativen Energieangebots aufgezeigt:

• passive Solarenergienutzung,
• solarthermische Wärmebereitstellung,
• photovoltaische und solarthermische Stromerzeugung (u. a. Solarfarm- und Solarturmkraftwerke),
• Stromerzeugung aus Windenergie und Wasserkraft,
• Wärmebereitstellung mithilfe von Wärmepumpen aus Umgebungsluft und oberflächennaher Erdwärme,
• Strom- und Wärmebereitstellung aus der Energie des tiefen Untergrunds.

Zusätzlich werden kursorisch die Möglichkeiten einer Nutzung der Meeresenergien dargestellt. Nicht diskutiert wird dagegen die Energiegewinnung aus Biomasse.

Neben seiner Eignung für die universitäre und außeruniversitäre Lehre bietet das Buch Entscheidungsträgern in Energiewirtschaft, Politik, Verwaltung und Administration sowie Wissenschaftlern und Beratern eine fundierte, verlässliche und hochaktuelle Wissensbasis.

Autoren

Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Technische Universität Hamburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Hamburg

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Wolfgang Streicher , Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, Arbeitsbereich Energieeffizientes Bauen, Innsbruck

Dr.-Ing. Andreas Wiese, intec — GOPA International Energy Consultants, Bad Homburg

Inhalt

Vorwort 5
Inhaltsübersicht 8
Inhaltsverzeichnis 11
Mitarbeiterverzeichnis 19
Liste der Formelzeichen 22
Teil I Erneuerbare Energien in Mitteleuropa 43
1 Einführung und Aufbau 44
1.1 Energiesystem 45
1.2 Nutzungsmöglichkeiten regenerativer Energien 64
1.3 Aufbau und Vorgehen 67
1.4 Konventionelle Vergleichssysteme 85
Literatur 98
2 Grundlagen des regenerativen Energieangebots 100
2.1 Energiebilanz der Erde 101
2.2 Solare Strahlung 113
2.3 Umgebungswärme 133
2.4 Windenergie 150
2.5 Lauf- und Speicherwasserangebot 176
2.6 Photosynthetisch fixierte Energie 195
2.7 Erdwärme 210
Literatur 229
3 Passive Sonnenenergienutzung 233
3.1 Physikalische Grundlagen 236
3.2 Systemtechnische Beschreibung 244
3.3 Potenziale und Nutzung 275
Literatur 277
4 Solarthermische Wärmenutzung 279
4.1 Physikalische Grundlagen 279
4.2 Systemtechnische Beschreibung 289
4.3 Ökonomische und ökologische Analyse 341
4.4 Potenziale und Nutzung 364
Literatur 377
5 Photovoltaische Stromerzeugung 379
5.1 Physikalische Grundlagen 379
5.2 Systemtechnische Beschreibung 394
5.3 Ökonomische und ökologische Analyse 472
5.4 Potenziale und Nutzung 486
Literatur 498
6 Stromerzeugung aus Windenergie 501
6.1 Physikalische Grundlagen 501
6.2 Systemtechnische Beschreibung 521
6.3 Ökonomische und ökologische Analyse 582
6.4 Potenziale und Nutzung 608
Literatur 619
7 Stromerzeugung aus Wasserkraft 623
7.1 Grundlagen 623
7.2 Systemtechnische Beschreibung 632
7.3 Ökonomische und ökologische Analyse 696
7.4 Potenziale und Nutzung 711
Literatur 722
8 Nutzung von Umgebungswärme 724
8.1 Grundlagen 728
8.2 Systemtechnische Beschreibung 752
8.3 Ökonomische und ökologische Analyse 802
8.4 Potentiale und Nutzung 821
Literatur 830
9 Nutzung tiefer geothermischer Systeme 832
9.1 Physikalische Grundlagen 834
9.2 Systemtechnische Beschreibung 848
9.3 Ökonomische und ökologische Analyse 914
9.4 Potenziale und Nutzung 941
Literatur 958
10 Zusammenfassender Vergleich 961
10.1 Bereitstellung elektrischer Energie 961
10.2 Bereitstellung thermischer Energie 1000
Teil II Erneuerbare Energien und Energiesystemkomponenten 1030
11 Solarthermische Stromerzeugung 1031
11.1 Physikalische Grundlagen 1035
11.2 Parabolrinnen-Kraftwerke 1044
11.3 Solarturmkraftwerke 1065
11.4 Dish/Stirling-Systeme 1086
11.5 Aufwindkraftwerke 1092
11.6 Solarteiche 1096
Literatur 1099
12 Nutzung der Energien des Meeres 1103
12.1 Wellennutzung 1103
12.2 Gezeitennutzung 1113
12.3 Weitere Nutzungsmöglichkeiten 1118
Literatur 1123
13 Energetische Nutzung von Biomasse 1124
13.1 Aufbau typischer Bereitstellungsketten 1125
13.2 Wandlungsmöglichkeiten in End- bzw. Nutzenergie 1127
Literatur 1130
14 Speicher 1131
14.1 Direkte Energiespeicherung 1135
14.2 Magnetische Energie 1147
14.3 Mechanische Energie 1152
14.4 Physikalisch-chemische Energie 1162
Literatur 1185
15 Stromnetze 1187
15.1 Grundlagen 1188
15.2 Netzelemente 1196
15.3 Netzstrukturen 1225
15.4 Leistungsflüsse und Lastflussberechnung 1229
15.5 Leistungsbilanzen 1232
Literatur 1236
16 Wärmenetze 1237
16.1 Charakterisierung 1238
16.2 Komponenten 1243
16.3 Betrieb 1258
Literatur 1259
Energieeinheiten 1261
Stichwortverzeichnis 1262

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 29.10.2020
• Zusatzinfo: 664 s/w Abb.
• Verlagsort: Berlin
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Biologie ► Ökologie / Naturschutz
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Geowissenschaften
• Themenwelt: Technik
• Themenwelt: Wirtschaft
• Schlagworte: 978-3-662-61189-0 • erneuerbare Energien Technik und Einsatz • geothermische Stromerzeugung • Kaltschmitt Martin • Laufwasserkraft Speicherwasserkraft • Nutzung von Umgebungswärme • passive Sonnenenergienutzung • Regenerative Energien • renewable energy • solarthermische Kraftwerke • Stromerzeugung Geothermie • Stromerzeugung Photovoltaik • Stromerzeugung Wasserkraft • Stromerzeugung Windenergie • Wäremeversorgung Geothermie • Wärmeversorgung Solarthermie
• ISBN-10: 3-662-61190-2 / 3662611902
• ISBN-13: 978-3-662-61190-6 / 9783662611906