Crastan Elektrische Energieversorgung 2

Energie- und Elektrizitätswirtschaft, Kraftwerktechnik, alternative Stromerzeugung, Dynamik, Regelung und Stabilität, Betriebsplanung und -führung
2. Auflage 2009
ISBN: 978-3-540-70882-7
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 898 Seiten

Das zweibändige Werk verbindet theoretische Fundierung mit direktem Praxisbezug. Der zweite Teil behandelt die Themen Energiewirtschaft, Kraftwerkstechnik, alternative Stromerzeugung, Netzführung und Planung, dynamisches Verhalten und Regelung. Für die 2., aktualisierte Auflage wurden vor allem die Themen Klimawandel, Elektrizitätswirtschaft und die Liberalisierung des Energiemarktes vertieft. Aufgaben, Beispiele und Simulationen erleichtern das Lernen. Ein Lehr- und Nachschlagewerk für Studenten und Ingenieure in der elektrischen Energietechnik.

Autoren/Hrsg.

Crastan, Valentin

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
1.1;Vorwort zur 1. Auflage;5
2;Inhaltsverzeichnis;7
3;TEIL I Energiewirtschaft, Elektrizitätswirtschaft;25
3.1;1 Energiewirtschaft und Klimawandel;26
3.1.1;1.1 Grundbegriffe, geschichtlicher Rückblick;26
3.1.2;1.2 Verfügbarkeit der Primärenergie;30
3.1.3;1.3 Energiebedarf, allgemeine Grundlagen;42
3.1.4;I .5 Weltweiter Energieverbrauch;55
3.1.5;1.6 Zukünftige Entwicklung des Weltenergiebedarfs;65
3.1.6;1.7 CO2- Emissionen und Klimaschutz;68
3.2;2 Wirtschaftlichkeitsberechnungen;76
3.2.1;2.1 lnvestitionsrechnung, Diskontierungsverfahren;77
3.2.2;2.2 Kosten der Energie;81
3.3;3 Elektrizitätswirtschaft, Liberalisierung;86
3.3.1;3.1 Verbrauch elektrischer Energie;86
3.3.2;3.2 Deckung des Elektrizitätsbedarfs;90
3.3.3;3.3 Wasserkraftwerke;95
3.3.4;3.4 Thermische Kraftwerke;97
3.3.5;3.5 Wettbewerb im Elektrizitätssektor;101
3.3.6;3.6 Strompreisgestaltung;109
3.3.7;3.7 Funktionsweise liberalisierter Elektrizitätsmärkte;127
3.3.8;3.8 Risikomanagement in der Elektrizitätswirtschaft;180
4;TEIL II Kraftwerktechnik Energieumwandlung;241
4.1;4 Wasserkraftwerke;242
4.1.1;4.1 Hydrologische Planungsgrundlagen;242
4.1.2;4.2 Laufkraftwerke;244
4.1.3;4.3 Speicherkraftwerke;247
4.1.4;4.4 Wasserturbinen;254
4.1.5;4.5 Dynamik;273
4.2;5 Thermische Kraftwerke, Wärmepumpe;291
4.2.1;5.1 Dampfkraftprozess;291
4.2.2;5.2 Gasturbinenprozess;295
4.2.3;5.3 Kombiprozesse;302
4.2.4;5.4 Wärme-Kraft-Kopplung;304
4.2.5;5.5 Fossilgefeuerte Dampfkraftwerke;309
4.2.6;5.6 Kernkraftwerke;319
4.2.7;5.7 Kraftwerke mit kombiniertem Gas- und Dampfprozess;335
4.2.8;5.8 Kraftwerksleittechnik;342
4.2.9;5.9 Die Wärmepumpe;345
5;TEIL III Alternative Stromerzeugung;359
5.1;6 Wind kraftwerke;360
5.1.1;6.1 Die kinetische Energie des Windes;360
5.1.2;6.2 Windradtypen und ihre Leistung;365
5.1.3;6.3 Horizontalachsige Windrotoren;368
5.1.4;6.4 Moderne horizontalachsige Windturbinen;372
5.1.5;6.5 Andere Windradtypen;373
5.1.6;6.6 Betrieb und Regelung, Auslegung;379
5.2;7 Photovoltaik;384
5.2.1;7.1 Physikalische Grundlagen, photoelektrischer Effekt;384
5.2.2;7.2 Photovoltaischer Effekt, Photostrom;388
5.2.3;7.3 Solarzelle, Gesamtwirkungsgrad;395
5.2.4;7.4 Die Sonne als Energiequelle;404
5.2.5;7.5 Systemtechnik;416
5.3;8 Brennstoffzellen;423
5.3.1;8.1 Aufbau und Typen;423
5.3.2;8.2 Prinzip und Modell;425
5.3.3;8.3 Brennstoffzellen für stationäre Anwendungen;428
5.4;9 Kernfusion;431
5.4.1;9.1 Grundlagen des Fusionsprozesses;431
5.4.2;9.2 Der Fusionsreaktor;433
5.4.3;9.3 Stand und Perspektiven der Kernfusion;443
6;TEIL IV Regelung und Stabilität des Energieversorgungsnetzes;445
6.1;10 Modellierung und Simulation;446
6.1.1;10.1 Generatormodelle und sonstige Einspeisungen;447
6.1.2;10.2 Lastmodelle;454
6.1.3;10.3 Netzdarstellung;458
6.1.4;10.4 Simulationsprogramme;459
6.2;11 Drehzahl- und Frequenzleistungsregelung;492
6.2.1;11.1 Primärregelung;493
6.2.2;11.2 Frequenzregelung im lnselnetz;503
6.2.3;11.3 Frequenzleistungsregelung im Verbund;506
6.3;12 Synchronisierung und Polradwinkelstabilität;509
6.3.1;12.1 Synchrongruppe am starren Netz;509
6.3.2;12.2 Dynamik der kleinen Störungen;520
6.3.3;12.3 Verhalten bei großen Störungen;527
6.3.4;12.4 Modellierung mit subsynchronen Schwingungen;538
6.3.5;12.5 Transiente Analyse von Mehrmaschinensystemen;541
6.3.6;12.6 Lineare Analyse von Mehrmaschinensystemen;557
6.3.7;12.7 Polradwinkelstabilität und ihre Analyse in der Praxis des Netzbetriebs;564
6.4;13 Spannungsregelung und Spannungsstabilität;579
6.4.1;13.1 Erregersysteme und Spannungsregelung der SM;580
6.4.2;13.2 Regelung von Stufentransformatoren;592
6.4.3;13.3 Geregelte Kompensationsanlagen;596
6.4.4;13.4 Statische Spannungsstabilität der SM;602
6.4.5;13.5 Statische Spannungsstabilität im vermaschten Netz;614
6.4.6;13.6 Dynamik;616
7;Teil V Betriebsplanung und -führung;618
7.1;14 Betriebsplanung;619
7.1.1;14.1 Mikroökonomische Grundlagen;619
7.1.2;14.2 Betriebsoptimierung eines vertikal integrierten Energieversorgungsunternehmens;621
7.1.3;14.3 Betriebsoptimierung bei Wettbewerb;644
7.2;15 FACTS-Elemente;654
7.2.1;15.1 Übersicht;654
7.2.2;15.2 Technologie;659
7.2.3;15.3 Aufbau und stationäres Betriebsverhalten;680
7.2.4;15.4 Modellierung für die Effektivwertsimulation;714
7.2.5;15.5 Einsatzortbestimmung;729
7.2.6;15.6 Verbesserung der transienten Stabilität;735
7.2.7;15.7 Verbesserung der Versorgungsqualität;746
7.3;16 Leit- und Informationstechnik;759
7.3.1;16.1 Überblick;759
7.3.2;16.2 Feld- und Stationsleittechnik;761
7.3.3;16.3 Phasenwinkelmessungen;779
7.3.4;16.4 Fernwirktechnik;780
7.4;17 Netzleittechnik für elektrische Energienetze;783
7.4.1;17.1 Marktumfeld, Anforderungen an die Netzleittechnik;783
7.4.2;17.2 Systemkonzeption für Netzleitsysteme;785
7.4.3;17.3 Systemarchitektur;786
7.4.4;17.4 Domänen- und Funktionsüberblick;789
7.4.5;17.5 Bedien- und Anwendungsfunktionen;812
7.4.6;17.6 Daten-Management;814
7.4.7;17.7 Systemkonfigurationen;824
7.4.8;17.8 Systemübergreifender Workflow;826
7.4.9;17.9 Systemintegrationskonzepte;828
7.4.10;17.10 Ausblick;829
8;ANHANG;830
8.1;Anhang I Thermodynamik;831
8.1.1;1.1 Grundbegriffe;831
8.1.2;1.2 Kreisprozesse;837
8.1.3;1.3 Teilprozesse;840
8.1.4;1.4 Technische Kreisprozesse;844
8.2;Anhang ll Kernphysikalische Grundlagen;846
8.2.1;II.1 Aufbau des Atoms und Bindungsenergie;846
8.2.2;II.2 lsotope;849
8.2.3;II.3 Radioaktivität;850
8.2.4;II.4 Kernreaktionen;851
8.2.5;II.5 Wirkungsquerschnitt und Reaktionsrate;851
8.2.6;II.6 Die Kernspaltung;853
8.3;Anhang III Dynamik und Regelungstechnik;857
8.3.1;III.1 Darstellung linearer Systeme;857
8.3.2;III.2 Stabilität;859
8.3.3;III.3 Kopplung linearer Teilsysteme;860
8.3.4;III.4 Modale Analyse;861
8.3.5;III.5 Netzdarstellung für höhere Frequenzen;863
8.3.6;III.6 Elementare lineare Regelungstechnik;865
8.4;Anhang IV Berechnung der Blindleistungen im Rahmen der linearen Analyse von Mehrmaschinensystemen;870
8.4.1;IV. l Blindleistungsabgabe der Generatoren;870
8.4.2;IV.2 Lineare Analyse des Mehrmaschinensystems;871
8.5;Anhang V Optimierung;873
8.5.1;V. l Lagrange-Verfahren;873
8.5.2;V. 2 Optimaler Leistungsfluss ( OPF);875
8.6;Anhang VI Gamma- Funktion;877
8.7;Anhang VII Lösung der Aufgaben;879
8.7.1;Aufgabe 4.1;879
8.7.2;Aufgabe 4.2;879
8.7.3;Aufgabe 6.1;881
8.7.4;Aufgabe 6.2;882
8.8;Anhang Vlll Mollier-Diagramm, Kältemittel;883
8.9;Literaturverzeichnis;887
8.10;Sachverzeichnis;897