3. Die Richtung der Energieumwandlungsprozesse 能量转换的方向 Umwandlung von Wärme in Arbeit ist nur eingeschränkt möglich. 只在有限条件下热能才能变为功 - Zustandsgröße Entropie S: 熵值

EntropieArbeit W ärm e

Tem peratur

oder

[s] = J/(kg K) = W/K_________________________________________ intensiv-spezifisch Strom

- Entropieverhalten abgeschlossener Systeme: 封闭系统的熵 Abgeschlossene Systeme sind in der Technik nicht wichtig! 封闭系统对技术应用不重要

irreversibel, adiabat (natürlich): ds > 0Reversibel, adiabat: ds = 0unmöglich (erzwungen, künstlich): ds < 0

- Entropieverhalten geschlossener und offener Systeme: 密闭系统和开放系统ds > 0ds = 0ds < 0

功或热 温度

物性参数 物性流

不可逆，绝热（自然）可逆，绝热不可能发生（强制，人工）

- Exergie offener Systeme: 开放系统的可用能（火用 ） Systeme können nur dann Arbeit verrichten, wenn sie nicht mit der Umgebung im Gleichgewicht sind, d.h. wenn sich ihr Zustand von der Umgebung unterscheidet. Exergie ist die maximal gewinnbare technische Arbeit.

Exergiestrom:

E H H T S S

E kW

U U U

Index U Umgebungsbedingungen

火用 流

Isentrop isotherm

Exergie ist die Energie, die sich bei vorgegebener Umgebung in jede andere Energieform umwandeln lässt. Anergie ist dagegen die Energie, die nicht als Exergie genutzt werden kann.

Energie 能量 = Exergie 火用 + Anergie 无用能

∘ Bei allen Prozessen bleibt die Summe aus Exergie und Anergie konstant. ∘ Sämtliche irreversiblen Vorgänge sind mit einem Verlust an Exergie, d.h. mit

der Umwandlung von Exergie in Anergie, verbunden. ∘ Ein Vorgang zur Verwandlung von Anergie in Exergie ist unmöglich. ∘ reine Exergie: elektrischer Strom, potenzielle und kinetische Energie

纯粹的火用 ：电流，势能和动能

- Freie Energie nach HELMHOLTZ / Freie Enthalpie nach GIBBS: 自由能 / 自由焓

isochor isobar

f u T s g h T s

Die Freie Energie/Freie Enthalpie ist der Teil der Inneren Energie/Enthalpie, der beieinem reversiblen Vorgang in jede beliebige Energieform verwandelbar ist. Die gebundene Energie T s ⋅ ist der Teil, der bei konstanter Temperatur einem System nicht als Nutzarbeit (oder chemischer Energie) entzogen werden kann, sondern nur als Wärme zur Verfügung steht.

-- Verhalten geschlossener und offener Systeme:

df, dg < 0: natürlich, selbständig, spontan verlaufender Vorgang df, dg = 0: Gleichgewicht df, dg > 0: unmöglicher, erzwungener, künstlicher Vorgang

f freie Energie, J/kgg freie Enthalpie, J/kg

自发过程

等容过程 等压过程

- Zustandsfunktion der Freien Energie/Freien Enthalpie: -- Allgemeine Prozesse:

df s dT p dv dg s dT v dp

isochor isobar

-- Chemisch-physikalische Prozesse, isobar:

g h T s R,n0

R,n0

R,n0

Δh0R,n molare Standardreaktionsenthalpie, kJ/mol

Δs0R,n molare Standardreaktionsentropie, kJ/(mol K)

Δg0R,n molare Freie Standardreaktionsenthalpie, kJ/mol

--- Berechnung der molaren Standardreaktionsgrößen aus den molaren Standardbildungsgrößen

h H H

s S S

R,n0

j B ,n, j0

j 1 Produkt

j B ,n, j0

j 1 Edukt

R ,n0

j B ,n, j0

j 1 Produkt

j B ,n, j0

j 1 Edukt

Beispiel: Ist folgende chemische Reaktion möglich?

Kohlenstoff + Wasserstoff → Benzen

6 C + 3 H2 → C6H6

Benzen: [Daten Atkins]molare Standardbildungsenthalpie ΔH0

B,n = 82,92 kJ/molmolare Standardbildungsentropie ΔS0

B,n = 0,2693 kJ/(mol K)Kohlenstoff:molare Standardbildungsenthalpie ΔH0

B,n = 0 kJ/molmolare Standardbildungsentropie ΔS0

B,n = 0,0057 kJ/(mol K)Wasserstoff H2 :molare Standardbildungsenthalpie ΔH0

B,n = 0 kJ/molmolare Standardbildungsentropie ΔS0

B,n = 0,1307 kJ/(mol K)Daraus folgt:molare Standardreaktionsenthalpie Δh0

R,n = 82,92 kJ/molmolare Standardreaktionsentropie Δs0

R,n = 0,2693 – 3·0,1307-6·0,0057) = -0,157 kJ/(mol K)

molare freie Standardreaktionsenthalpie Δg0R,n = Δh0

R,n – T Δs0R,n = 82,92 – 298·(-0,157)

Δg0R,n = 129,78 kJ/mol

Δg > 0: unmöglicher, erzwungener, künstlicher Vorgang

4. Kreisprozesse 循环过程 ∘ Rechtskreisprozess: 右循环 Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit (Wärmekraftmaschine) 热机做功 ∘ Linkskreisprozess: 左循环 Wärmetransport von niederer Temperatur auf höhere Temperatur (Wärmepumpe) 热泵

- Kreisprozess ohne Nutzeffekt, da reversible, adiabate Zustandsänderungen: 由于可逆， 绝热的状态变化产生的无效循环

Die Turbine treibt den Kompressor an.

w wt,12 t,21

Expansion K om pression

等熵

Rechtskreisprozess

-Rechtskreisprozess mit Nutzeffekt durch Wärmezu- und Wärmeabfuhr: 通过热交换产生的有效右循环

1→1'→2: Wärmezufuhr und Expansion: 加热膨胀 q11' + wt,1'2 = h2 - h1

2→2'→1: Wärmeabfuhr und Kompression: 除热压缩 q22' + wt,2'1 = h1 - h2 (+)

_______________________________ (q11' + q22') + (wt,1'2 + wt,2'1) = 0 >>0 <0 <<0 >0

qK -wK qK Kreiswärme, J/kgwK Kreisarbeit, J/kg

q w

P w m Q q m

K K

K K K K

m it:

Vorzeichenregel: 标识qK > 0: Kreiswärme wird zugeführtwK < 0: Kreisarbeit wird abgeführt

-Thermischer Wirkungsgrad ηth: 热效率 Zur Beurteilung der Effektivität der Umwandlung von Wärme in technische Arbeit.

P

P th

Nutzen

Aufw and

w

q

q

q

q q

q1

q

q1

T

T1 th

K

zu

K

zu

zu ab

zu

ab

zu

ab

zu

Satz:Auch in der vollkommensten Wärmekraftmaschine kann Wärme niemals vollständig in Arbeit umgewandelt werden.

∘ da Abwärme qab auftritt folgt ηth < 1 ∘ da die Abwärme nicht bei 0 K abgeführt wird, folgt ηth < 1 ∘ ohne Wärmeabfuhr wäre ηth = 1, Perpetuum mobile (2. Art) (unmöglich)

∘ CARNOT-Prozess: 卡诺循环 Der CARNOT-Prozess beschreibt die Güte einer thermodynamischen Energieumwandlung von Wärme in Arbeit. Er ist technisch nicht realisierbar. 1→2: isotherme Kompression mit Wärmeabfuhr 等温压缩 2→3: isentrope Kompression 等熵压缩 3→4: isotherme Expansion mit Wärmezufuhr 等温膨胀 4→1: isentrope Expansion 等熵膨胀

CARNOT-Prozess technisch nicht realisierbar weil: 卡诺循环不可能实现· isentrope Prozesse nur in sehr schnellen Prozessen vorstellbar 极高速等熵· isotherme nur in sehr langsamen Prozessen vorstellbar 极慢速等温

- Thermischer Wirkungsgrad ηth: 热效率

1T

T th

m in

m ax

für: Tmin = 0 K oder

Tmax = ∞ folgt: ηth = 1 nicht realisierbar

s Spezifische Entropie, J/(kg K)

Beispiele: · Wie groß ist der thermische Wirkungsgrad wenn die Wärme bei 550 °C zu und bei 30 °C abgeführt wird. 在高温加热在低温移出热其热效率多少

Es ist kein Kreisprozess mit einem höheren thermischen Wirkungsgrad als beim CARNOT-Prozess denkbar. 具有高效热效率的卡诺循环是不可实现的

Satz:

th.Cm in

m ax

th.C

1T

T1

30 + 273

550 + 273

0,632

tatsächlicher Wirkungsgrad: ηth = 0,43 实际热效率

· Kraftwerk 50+ bei >700 °C, 350 bar: ηth.C = 0,689

Zu große Werkstoff- und Fertigungsprobleme! 物料及加工困难

∘ ERICSON-Prozess: Kreisprozess mit regenerativer Wärmeübertragung in nur einem Wärmeübertrager 1→2: isotherme Kompression mit Wärmeabfuhr (gekühlter Kompressor) 冷却压缩 2→3: isobare Wärmezufuhr (regenerativ) 等压过程 加热 再生 3→4: isotherme Expansion mit Wärmezufuhr (beheizte Turbine) 加热汽轮机 4→1: isobare Wärmeabfuhr (regenerativ) 等压过程 移出热 再生

Der Wärmeübertrager muss sehr groß sein. Es ist nur eine Gegenstromführung möglich. 热交换器需要极大面积，只在逆流下可能

A Wärmeübertragungsfläche, m²

-- Thermischer Wirkungsgrad ηth: 热效率 Der thermische Wirkungsgrad ist so groß wie beim CARNOT-Prozess: 热效率 如卡诺循环

1T

T th

m in

m ax

∘ Einfacher JOULE-Prozess: Der JOULE-Prozess hat eine sehr große Bedeutung als Vergleichsprozess für Gasturbinenanlagen: 对汽轮机具有典型意义 ⋅ Gasturbinenkraftwerk 汽轮发电 ⋅ Strahltriebwerk für Flugzeug 喷气机

1-2: isentrope Kompression 2-3: isobare Wärmezufuhr 等压过程 3-4: isentrope Expansion 4-1: isobare Wärmeabfuhr 等压过程

1p

p1

1

p

p

th1

2

1

1

2

1

m it:

-- Thermischer Wirkungsgrad ηth:

π Kompressionsverhältnis, -κ Isentropenexponent, - 等熵膨胀

ηth = f(π, κ)

Bei Gasturbinenanlagen ist zwischen geschlossenen und offenen Kreisprozessenzu unterscheiden. 涡轮机在密闭过程和开放过程中不同

- offener JOULE-Prozess: 开放过程- geschlossener JOULE-Prozess: 密闭过程

∘ Brennkammer mit direkter Erhitzung 直接加热

∘ Kühler wird durch die Umgebung ersetzt ∘ Brennstoff muss rückstandsfrei verbrennen,

um die Turbinenschaufeln nicht zu schädigen.

κ = 1,67 Edelgase; κ = 1,4 Luft; κ = 1,3 CO2

∘ Brennkammer mit indirekter Erhitzung 间接加热 ∘ Arbeitsmittelkreislauf von der Umgebung

stofflich getrennt:→ keine Verschmutzung

- Verbrennungsmotor: 热机 Bei Verbrennungsmotoren wird die chemische Energie des Brennstoffes durch Verbrennung im Arbeitsraum in Wärme umgewandelt, d.h. die Wärmezufuhr erfolgt von innen.

∘ OTTO-Prozess (Gleichraumprozess): 等容过程 1-2: isentrope Kompression 2-3: isochore Wärmezufuhr 3-4: isentrope Expansion 4-1: isochore Wärmeabfuhr 等容过程

Viertaktmotor: 四冲程发动机1. Hub: a - 1 Ansaugen des Kraftstoffgemisches 吸入燃料2. Hub: 1 - 2 isentrope Verdichtung 等熵压缩

2 - 3 Ende des Hubes: 点燃并等容燃烧 , 等容加热Zündung des verdichteten Gemisches mittels Zündfunken und isochore Verbrennung, d.h. isochore Wärmezufuhr

3. Hub: 3 - 4 Isentrope Expansion, wobei die Arbeit auf den Kolben übertragen wird.4 - 1 Ende des Hubes:

Öffnen des Auslassventiles und der Druck sinkt bei gleichem Volumen, d.h. isochore Wärmeabfuhr. 等容移出热

4. Hub: 1 - a Ausstoß der restlichen Verbrennungsgase aus dem Zylinder 排出残留

Tz u 3

A n s a u g - A u s p u f f l i n i e

a

2

1 a b

v

I s o c h o r eI s e n t r o p e

- w K4

q

pq

I s o c h o r e

4

1

2q

K

s

I s e n t r o p e

3

-- Thermischer Wirkungsgrad ηth: 热效率

1v

v1

1

v

v

th2

1

1

1

1

2

m it: ε Verdichtungsverhältnis, - 压缩比

Der OTTO-Motor arbeitet um so günstiger, je höher die Verdichtung und je höher die Arbeitstemperatur ist. Grenzen werden durch die Selbstzündungstemperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches gesetzt. ε = 6 ... 10 压缩越大或温度越高越有利，极限为自燃点

∘ DIESEL-Prozess (Gleichdruckprozess): 柴油机 - 等压过程 1-2: isentrope Kompression 2-3: isobare Wärmezufuhr 3-4: isentrope Expansion 4-1: isochore Wärmeabfuhr

Viertaktmotor: 四冲程发动机1. Hub: a - 1 Ansaugen der Luft 吸入空气2. Hub: 1 - 2 isentrope Verdichtung 等熵压缩3. Hub: 2 - 3 Beginn des Hubes:

Brennstoff wird fein verteilt eingespritzt, der sich sofort selbstentzündet. Die Brennstoffzufuhr wird so geregelt, dass bei Ausweichen des Kolbens p = konst. ist. 喷入雾化柴油并自燃

3 - 4 weiterer Hub:Nach der Verbrennung expandieren die Gase isentrop. 等熵膨胀

4 - 1 Ende des Hubes:Auslassventil öffnet sich und der Druck fällt isochor aufden Umgebungsdruck (isochore Wärmeabfuhr) 等容移出热

4. Hub: 1 - a Ausstoß der restlichen Verbrennungsgase aus dem Zylinder. 排尽

T3

A n s a u g - A u s p u f f l i n i e

I s o c h o r ea

2

1 a b

v

I s e n t r o p eI s o b a r e

- w K4

q

z upI s o b a r e

3

I s o c h o r e

4

1

2q

K

s

I s e n t r o p e

-- Thermischer Wirkungsgrad ηth: 热效率

11

1

v

v

v

v

th 1

1

2

3

2

m it: ε Verdichtungsverhältnis, - 压缩比φ Einspritzverhältnis, - 喷入比

Der thermische Wirkungsgrad des DIESEL-Prozesses ist vom Verdichtungsverhältnis ε, und auch vom Einspritzverhältnis φ abhängig. 热效率与压缩比和喷入比有关Der thermische Wirkungsgrad steigt mit wachsendem ε, aber mit fallendemφ, ist also bei kleinerer Wärmezufuhr größer. ε = 16 ... 25; φ = 2 ... 5

-- Schema eines DIESEL-Motors: 1: Zylinder 气缸 2: Kolben 活塞 3: Einlassventil 进气门 4: Einspritzdüse 喷嘴 5: Auslassventil 排气门 6: Pleulstange 曲柄连杆

-- Schiffsdiesel: ∘ Weltgrößte Containerschiffe 2006:

Emma-Klasse der Reederei Maersk-Line, Dänemark 14.770 TEU Standardcontainer(größtes Schiff Marco Polo, 16.000 TEU, französische Reeder CMA CGM)

Länge: 长度 397 mAntrieb: 14-Zylinder Diesel 动力 80 MW

Bohrung: 缸径 960 mm Hub: 行程 2.500 mm

Hubraum eines Zylinders: 1.809 lGesamthubraum: 总排量 25.326 lWirkungsgrad: 效率 49 %

Treibstoffverbrauch bei voller Leistung: 额定功率下燃料14,4 m³/h = 2,7 l Schweröl/(100 km und Container mit 14 t)

Vergleich: OTTO-Prozess DIESEL-Prozess

11

th 1

1

1

1 th 1

>1

wenn: εOTTO = εDIESEL

→ ηth,OTTO > ηth,DIESEL

da aber: εOTTO << εth,DIESEL

→ ηth,OTTO < ηth,DIESEL

Linkskreisprozess

- Linksläufige Kreisprozesse (Arbeitsmaschinenprozesse):-- Zufuhr mechanischer Energie-- Wärmeabgabe größer als Wärmezufuhr

- Durch einen Linkskreisprozess kann durch Aufwand von Arbeit innere Energie entgegen dem natürlichen Temperaturgefälle auf ein höheres Temperaturniveau gehoben werden.

-- Wärmepumpenprozess, z.B. als Heizenergie für ein Wohnhaus.-- Kältemaschinenprozess, z.B. bei der Kühlung eines Raumes

- Umkehrung des CARNOT-Prozess: 1-4: isentrope Kompression 4-3: isotherme Kompression mit Wärmeabfuhr (auf hohem Temperaturniveau) 3-2: isentrope Expansion 2-1: isotherme Expansion mit Wärmezufuhr (auf tiefem Temperaturniveau)

5. Spezielle Energieumwandlungen 特殊的能量转换

8./9.: elektrische Energie ↔ chemische Energie

1./2.: Strahlungsenergie ↔ elektrische Energie

5./6.: potentielle Energie ↔ kinetische Energie

3./4.: kinetische Energie↔ elektrische Energie

10.: chemische Energie → thermische Energie

11.: Strahlungsenergie → thermische Energie

Solarzelle(Photovoltaik)

LED-Lampe

Solarkollektor

Öl-/Gasheizung

AkkumulatorBrennstoffzelle

Generator

Motor

燃料电池 蓄电池

势能 / 动能

化学能 / 热能

动能 / 电能辐射能 / 热能

辐射能 / 电能

Wirkungsgrade für die Speicherung und die Umwandlung sind multiplikativ verknüpft.存储和转换效率受多因素影响

ηges = η1 = 0,9

ηges = η1 η2 = 0,9 ∙ 0,9 = 0,81

ηges = η1 η2 η3 = 0,9 ∙ 0,9 ∙ 0,9 = 0,729

ηges = η1 η2 η3 η4 = 0,9 ∙ 0,9 ∙ 0,9 ∙ 0,9 = 0,656

◦ Energieumwandlungen werden verwendet für: 能量转换应用情况 ∙ Spezielle Anwendungen (Bahn, Heizung, Kühlung … ) 特殊应用 ∙ Speicherung von Energie (Wasser im Speicherbecken, … ) 能量存储 ∙ Transport von Energie (Hochspannungsleitung, Gaspipeline, … ) 能量转移

◦ Der elektrische Strom ist eine sehr hochwertige Energieform (reine Exergie):

21 % Strom aus erneuerbarer Energieträgern

∙ Vorteil: universell verwendbar 应用普遍 Informationstechnologie 信息 Licht 光源 Antriebe 动力

∙ Nachteil: Viele Verluste bei der Herstellung, schwer speicherfähig 损失大，难存储 ∙ Kohlekraftwerk: ηth = 43 % 火力发电 ∙ Gas- und Dampfkraftwerk: ηth = 60 % 天然气 - 蒸汽发电

Produktion (Kupfer) 生产 Wärme 热量 Transport 传输

◦ Die thermische Energie, „Wärme“ (latente und sensible Wärme): 热能（潜热和显热） ∙ Vorteil: leicht herstellbar, relativ gut speicher- und transportierbar 易产生存储和传输方便

∙ Nachteil: Nur bedingt umwandelbar (2. Hauptsatz), beschränkte Umwandelbarkeit in Arbeit

Müllheizkraftwerk Bremerhaven,2009 in Deutschland: 69 Anlagen

Fernwärmeleitungen热力管道

im Bau

◦ Erneuerbare Energie: 可再生能源 ∙ Wasserkraft 水力

∙ Windenergie 风能

∙ Solare Strahlung 太阳能 - thermische Solaranlagen 太阳热能

- Photovoltaikanlagen 太阳能电池

Solarpark Finsterwalde, Brandenburg, 80,7 MWp太阳能发电站

Hausdach, ca. 10 kWp 屋顶

Hausfassade 墙面

◦ Die Erdwärme: 地热 Unterhaching , Bayern, größtes Erdwärmekraftwerk Deutschlands, Tiefenbohrung 3.500 m Wasserkreislauf 133 °C; 3,36 MW Strom; 38 MW thermische Leistung; ab 2009

Kalina-Technik: Wärmeübertragung an Wasser-Ammoniak-Gemisch (verdampfbar) 氨 - 水混合物媒介

Turbine mit Generator汽轮机发电

◦ Nachwachsende Rohstoffe: 可持续性资源 21 % der Ackerfläche in Deutschland für die Energieerzeugung genutzt ∙ Mais, Getreide, Gras für die Biogasanlage: 用于能源的耕地面积。

Willinghausen, Hessen

Silomais

玉米、谷物、草用于沼气

∙ Raps zur Umesterung (Alkoholyse), 50 - 100 bar, 200 - 250 °C, NaOH, Katalysator: 菜 籽油的酯交换，碱催化 Rapsöl + Methanol Rapsöl-Methylester⇄ + Glycerin (Triglyzerid) (Rapssäuremethylester RME)

ADM Biodiesel, Leer

Rapsöl-Methylester seit 2007 4,5 % im Diesel-Kraftstoff enthalten 柴油含生物质油

6. Energiespeicherung 能源储存 ∘ Thermische Energie: Fernwärmespeicher im Kraftwerk Theiß, Niederösterreich

热能 Inhalt: 50.000 m³ WasserSpeichervermögen: 2 GWh je LadevorgangTemperatur: > 60 °C

Latentwärmespeicher: Natriumacetat-Trihydrat: Schmelztemperatur ⋅ 58 °C潜热存储器 ⋅ Paraffin: 石蜡 Schmelztemperatur 50 … 120 °C

SCHNEIDER-VOGT GmbH, Lahr

∘ Chemische Energie: Akkumulatoren; Blei; NiCd; NiMH; Li-Ion 化学能：蓄电池

Verwendung im PKW: 应用Elektro-Motor:

∙ Leistung: 功率 125 kW ∙ Reichweite: 行驶距离 160 km ∙ Höchstgeschwindigkeit: 145 km/h

Lithium-Ionen-Akkumulator 锂电池

∘ Mechanische (potentielle) Energie: 机械势能 ⋅ Pumpspeicherkraftwerk, Harz

In Deutschland in ca. 40 Anlagen: 6,5 GW, 38 GWh

∙ Planung: Bis 2018 Seekabel „Nord.Link „ nach Norwegen für 1.400 MW,500 kV Gleichstrom

⋅ Forschung: Pumpspeicherkraftwerk unter Tage (alte Bergwerke)

⋅ Druckluftspeicher-Kraftwerk 压缩空气储能 Compressed Air Energy Storage: CAES-Kraftwerke

∙ Forschung:

M MotorLP NiederdruckkompressorHP HochdruckkompressorAT TurbineG Generator

∙ Speicher für Brenn- und Kraftstoffe in Kavernen, Tanks 洞穴储存 Deutschland: 20 Mrd mN³ Erdgas in 40 Anlagen = 16 % des Jahresverbrauch

25,2 Mio t Erdöl und Produkte um 90 Tage den Bedarf zu sichern

∙ IVG Caverns GmbH ∙ NWKG GmbH

Kaverne:V = 600.000 m³H = 500 mD = 40 mTiefe …1.300 m

· Tanklager NWO GmbH Wilhelmshaven

90-Tage Bevorratung (Deutschland):2010: 21,6 Mio t Öl und Ölprodukte

7. Einsparung von Energie: 节能

Energieeinsparungsgesetz für Gebäude建筑节能法

Energieverbrauch in Deutschland 消耗能 Energiebedarf eines privaten Haushalts一个家庭的能源需求

Thermobild einer ungedämmten Hauswand

Glühlampe: 5 % Licht, 95 % Wärme白炽灯

· Schlechte Beispiele! 负面示例

Hummer H2 von GM: V8 6,2 l Hubraum, 232 kW, 24 l/100 km 悍马

未作保温

Osterfeuer oder Abfallverbrennung? 焚烧垃圾

Marode Fernwärmeleitung

Abfackeln von Prozessgas

保温差的热力管道

火炬常燃

Brand auf illegaler Mülldeponie Alte Heizungstechnik

Raumtemperatur im Winter

Birnen aus ChileWeintrauben aus SüdafrikaErdbeeren aus Indonesien

填埋场自燃 老旧采暖技术

冬季室温设置过高

Energielabel einer Waschmaschine 洗衣机能效

· Gute Beispiele 正面示例

Isoliertes Mauerwerk保温墙壁

Verbrauch ca. 4-5 l/100 km 节油车

Freizeitgestaltung ohne Motorkraft 绿色假日

8. Wasserstofftechnologie 氢能技术

太阳

能量

存储

电解

可再生能源电流 氢气 应用

∘ Herstellung von Wasserstoff, Elektrolyse (klassisch): 制备氢，电解法

Eigenschaften von H2

Siedepunkt: -252,9 °CDichte 273 °C: 0,0899 kg /m3

Energieinhalt: 120 MJ/kg Kritischer Druck: 13,15 bar

Vergleich:Benzin: 43,2 MJ/kg

1 kg Wasserstoff entspricht 2,8 kg Benzin.

∘ Zentrales Problem der Energiespeicherung: 储能器的主要问题

所需面积大投资大

仅少数中心场所

所需面积小 投资少

分布设置

-- Speicherung in Drucktanks 200 – 300 bar: 压力容器存储

- Möglichkeiten der Wasserstoffspeicherung: 氢能的存储

Speicherdichte

- Vakuumisolierte Flüssigkeitsstank 低压液化存储 Druck: 1,2 - 3,5 bar Temperatur: 21 - 25 K Verdampfungsverluste: 1 – 2 %/d

Bild: Messer Griesheim

加料口 安全阀

测量探头

保温层

- Chemisch: 化学法

- N-Carbazol / Perhydro-N-Carbazol

∘ Transport: 输送

∘ Brennstoffzelle: 燃料电池

- Versuchs-KFZ mit Brennstoffzelle

- U31 seit 2002 mit Brennstoffzellen, Howaldtswerk-Deutsche Werft (HDW):

Sauerstoff aus Drucktanks 氧气由存储钢瓶Wasserstoff aus Metallhydridspeicher 氢由金属存储Brennstoffzelle: 306 kWDieselmotor: 1.050 kWE-Motor: 1.700 kW