Solarthermische Kraftwerke: Parabolrinnenkraftwerk

Project Report , 2011 , 56 Pages , Grade: 3

Physics - General

Da die Vorräte an fossilen Brennstoffen endlich sind, wird der Ruf nach alternativen Energiegewinnungsmethoden stets lauter. Wir haben uns auf die Suche begeben.

Das Parabolrinnenkraftwerk ist eine realistische Alternative. Dieses könnte in Zukunft ein echter Konkurrent für konventionelle Kraftwerke sein. Durch die langen Erprobungsphasen, hat es mittlerweile Serienreife bewiesen.

Auf 50 Seiten wird erklärt, wie ein solches Kraftwerk funktioniert, wo seine Stärken und auch Schwächen liegen. Zudem wird auf den physikalischen Hintergrund nicht verzichtet. Ausführlich wir auf das Reflexionsgesetz, das Brechungsgesetz und die Parabel eingegangen. Da in der heutigen Zeit das Atomkraftwerk nicht mehr aus einer industrialisierten Nation wegzudenken ist, widmet diese Projektarbeit dem Bereich Kernkraft, ein eigenes Kapitel.

Inhaltsverzeichnis

• 1.0. Aufgabenstellung
• 1.0.1. Weshalb neue Energiegewinnungsmethoden?
• 1.0.2. Aber weshalb Sonnenenergie?
• 1.1. Solarthermische Kraftwerke
• 1.1.1. Solarturm Anlagen
• 1.1.2. Parabolrinnen Anlagen
• 1.2. Aufbau des Parabolrinnenkraftwerkes
• 1.3. Schematischer Aufbau
• 1.3.1. Das Solarfeld (am Beispiel Andasol 3)
• 1.3.2. Der Speicher
• 1.3.2.1. Funktionsprinzip des Speichers
• 1.3.3. Der Wärmetauscher
• 1.3.3.1. Funktionsprinzip des Wärmetauschers
• 1.3.4. Dampfturbine und Stromgenerator
• 1.3.4.1. Funktionsprinzip der Dampfturbine
• 1.3.5.1. Das Funktionsprinzip des Stromgenerators
• 1.3.6. Der Kondensator
• 1.3.6.1. Das Funktionsprinzip des Kondensators
• 1.4. Leistung und Wirkungsgrad
• 1.4.1. Leistung eines Parabolrinnenkraftwerkes
• 1.4.2. Wirkungsgrad eines Parabolrinnenkraftwerkes
• 1.5. Standorte
• 2.0 Physikalische Grundlagen
• 2.0.1. Das Auge
• 2.0.2. Reflexionsgesetz
• 2.0.2.1. Die gerichtete Reflexion
• 2.0.2.2. Die diffuse Reflexion
• 2.0.2.3. Reflexion von Lichtstrahlen
• 2.0.3. Der Hohlspiegel (Konkavspiegel)
• 2.0.3.1. Entstehung des reellen Bildes
• 2.0.3.2. Entstehung des virtuellen Bildes
• 2.0.3.3. Die Abbildungsgleichung des Hohlspiegels
• 2.0.4. Der Wölbspiegel (Konvexspiegel)
• 2.0.5. Snelliussches Brechungsgesetz
• 2.0.5.1. Erklärung des Brechungsgesetzes anhand BSP
• 2.0.6. Totalreflexion und Grenzwinkel
• 2.0.7. Die Parabel
• 2.0.7.1. Die allgemeine Gleichung einer Parabel
• 2.0.7.2. Der Streckungsfaktor
• 2.0.7.3. Verschiebung auf dem Y-Achsenabschnitt
• 2.0.7.4. Verschiebung auf der X-Achse/Y-Achse
• 2.0.8. Der Brennpunkt
• 3.0. Kernkraft
• 3.0.1. Geschichte der Atomkraft
• 3.0.2. Reaktoren und ihre Funktion
• 3.0.2.1. Der Siedewasserreaktor
• 3.0.2.2. Der Druckwasserreaktor
• 3.0.2.3. Der Schwerwasserreaktor
• 3.0.3. Funktionsprinzip der Kernspaltung
• 3.0.3.1. Der Kernbrennstoff
• 3.0.3.2. Urananreicherung
• 3.0.3.3. Der Moderator
• 3.0.3.4. Die Kernspaltung
• 3.0.3.5. Zerfallsarten
• 3.0.4. Der Atomausstieg
• 3.0.4.1. Das Geschehen
• 3.0.4.2. Das Atomausstiegsgesetz
• 3.0.5. Energieeffizienz
• 3.0.5.1. Energieträger in Deutschland
• 3.0.6. Wirtschafts- und Umweltapekte
• 3.0.6.1. Kostenfaktor
• 3.0.7. Risiken der Kernenergie
• 4.0. Praktischer Teil: Bau einer Parabolrinne
• 4.0.1. CAD Pläne
• 4.0.2. Bilder vom Bau

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Arbeit befasst sich mit der Funktionsweise und dem Aufbau von solarthermischen Kraftwerken, insbesondere mit Parabolrinnenkraftwerken. Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der Technologie zu vermitteln und die Bedeutung von Solarthermie im Kontext der Energiewende aufzuzeigen.

• Der Einsatz von Sonnenenergie zur Stromgewinnung
• Der Aufbau und die Funktionsweise von Parabolrinnenkraftwerken
• Die physikalischen Grundlagen der Sonnenstrahlung und der Spiegeltechnik
• Die Bedeutung von Speicherlösungen für die Solarthermie
• Die Vergleichbarkeit von Solarthermie mit anderen Energiegewinnungsmethoden

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1.0: Die Arbeit erläutert die Notwendigkeit neuer Energiegewinnungsmethoden aufgrund der endlichen Ressourcen fossiler Brennstoffe. Die Vorteile der Sonnenenergie und die Funktionsweise von Solarthermie werden vorgestellt. Die Unterschiede zwischen Solarturm- und Parabolrinnenkraftwerken werden beleuchtet.
• Kapitel 1.1: Dieses Kapitel beschreibt den Aufbau eines Parabolrinnenkraftwerkes, wobei die verschiedenen Komponenten wie das Solarfeld, der Speicher, der Wärmetauscher, die Dampfturbine, der Stromgenerator und der Kondensator detailliert erläutert werden.
• Kapitel 1.2: Die Leistung und der Wirkungsgrad von Parabolrinnenkraftwerken werden analysiert. Es werden wichtige Faktoren wie die Konzentration der Sonnenenergie und die Effizienz der einzelnen Komponenten betrachtet.
• Kapitel 1.3: Dieses Kapitel beschreibt die wichtigen Standorte für Parabolrinnenkraftwerke weltweit und die Anforderungen an die Umgebungsbedingungen.
• Kapitel 2.0: Dieses Kapitel behandelt die physikalischen Grundlagen, die für das Verständnis der Funktionsweise von Parabolrinnenkraftwerken essenziell sind. Dazu gehören das Auge, das Reflexionsgesetz, der Hohlspiegel, der Wölbspiegel, das Snelliussche Brechungsgesetz, die Totalreflexion und die Parabel.
• Kapitel 3.0: In diesem Kapitel wird die Kernkraft im Vergleich zur Solarthermie beleuchtet. Die Geschichte der Atomkraft, die verschiedenen Reaktortypen und die Funktionsweise der Kernspaltung werden erläutert. Zudem werden der Atomausstieg, die Energieeffizienz und die ökonomischen sowie ökologischen Aspekte der Kernenergie diskutiert.
• Kapitel 4.0: Dieses Kapitel behandelt den praktischen Teil der Arbeit: den Bau einer Parabolrinne im Modellmaßstab. Es werden die CAD-Pläne und Fotos vom Bauprozess vorgestellt.

Schlüsselwörter

Solarthermie, Parabolrinnenkraftwerk, Sonnenenergie, Energiegewinnung, Energiewende, Speicher, Wärmetauscher, Dampfturbine, Stromgenerator, Kondensator, Reflexionsgesetz, Hohlspiegel, Parabel, Kernkraft, Reaktor, Kernspaltung, Atomausstieg, Energieeffizienz, Umweltaspekte.

• Grade: 3
• Authors: Timo Kachel (Author), Jannik Spatz (Author), Daniel Armbruster (Author)
• Publication Year: 2011
• Pages: 56
• Catalog Number: V179147
• ISBN (eBook): 9783656015956
• ISBN (Book): 9783656016182
• Language: German
• Tags: Solarthermische, Kraftwerke, Parabolrinnenkraftwerk, Parabel, Atomkraft, Physik, Sonnenenergie, Andasol, Dampfturbine, Wärmetauscher, Speicher, Generator, Kondensator, Leistung, Wirkungsgrad, Auge, Reflexionsgesetz, Brechungsgesetz, Hohlspiegel, Wölbspiegel, konvex, konkav, Grenzwinkel, Brennpunkt, Totalreflexion, Kernkraft, Geschichte der Atomkraft, Siedewasserreaktor, Druckwasserreaktor, Schwerwasserreaktor, Kernspaltung, Atomausstieg, Energieeffizienz, Wirtschaftsaspekte, Umweltaspekte, Risiken der Kernenergie