Aufgabe 2 - Kraftwerke und Energieversorgung · Abitur NRW Technik LK · Haupttermin 2021

a) Bezeichnung Teil 1

Lösung: Dampferzeuger / Kessel

a) Funktion Teil 1

Lösung: Das Wasser wird erwärmt, verdampft und überhitzt. Der Druck und die Temperatur steigen.

a) Bezeichnung Teil 2

Lösung: HD-Turbine / Hochdruckturbine

a) Funktion Teil 2

Lösung: Die HD-Turbine wandelt in der ersten Stufe die Energie des Dampfes in Bewegungsenergie um.

a) Bezeichnung Teil 3

Lösung: Zwischenüberhitzung / Zwischenüberhitzer

a) Funktion Teil 3

Lösung: Dem Dampf wird nach dem Durchlaufen der Hochdruckturbine erneut Wärmeenergie zugeführt.

a) Bezeichnung Teil 4

Lösung: MD-Turbine / Mitteldruckturbine

a) Funktion Teil 4

Lösung: Die MD-Turbine wandelt nach der Zwischenüberhitzung die Energie des Dampfes in Bewegungsenergie um.

a) Bezeichnung Teil 5

Lösung: ND-Turbine / Niederdruckturbine

a) Funktion Teil 5

Lösung: Die ND-Turbine ist der größte Turbinenteil zur Umwandlung der Energie des Dampfes.

a) Bezeichnung Teil 6

Lösung: Generator

a) Funktion Teil 6

Lösung: Der Generator wandelt die Drehbewegung der Turbine in elektrische Energie um.

a) Bezeichnung Teil 7

Lösung: Transformator / Maschinentransformator

a) Funktion Teil 7

Lösung: Der Transformator wandelt die elektrische Energie des Generators in netzkonforme Hochspannung um.

a) Bezeichnung Teil 8

Lösung: Kühlturm

a) Funktion Teil 8

Lösung: Der Kühlturm gibt die Wärmeenergie aus dem Kondensator an die Umgebung ab.

a) Bezeichnung Teil 9

Lösung: Kondensator

a) Funktion Teil 9

Lösung: Der Kondensator entzieht dem Dampf die Wärmeenergie, um ihn zu Wasser zu kondensieren.

a) Bezeichnung Teil 10

Lösung: Speisewasserpumpe

a) Funktion Teil 10

Lösung: Die Speisewasserpumpe transportiert das Wasser vom Kondensator zum Dampferzeuger.

c) Beschreibung und Interpretation des Tagesdiagramms

Lösung: Beschreibung: bis 4 Uhr ca. 450 MW; 4 bis 6 Uhr Anstieg auf 1050 MW; 6 bis 17 Uhr ca. 1050 MW; 17 bis 18 Uhr Absinken auf ca. 600 MW; 18 bis 24 Uhr ca. 600 MW. Interpretation: kontinuierliche Einspeisung im Grundlastbereich nachts, Anstieg am Morgen bei erhöhtem Bedarf, tagsüber Deckung des Bedarfs der Wirtschaft und abends reduzierter Betrieb.

c) Lastbereiche, in denen das Kraftwerk elektrische Energie einspeist

Lösung: Grundlastbereich und Mittellastbereich / Grundlast und Mittellast

c) Bestimmen Sie näherungsweise, welche elektrische Energie der Block an diesem Tag ins Netz geliefert hat

Lösung: 19275 MW·h / 19.275 GW·h / 19,275 GW·h

e) Beschreibung des Diagramms im Material M 4

Lösung: Darstellung der Einspeisung von Wind Onshore, Photovoltaik, Braunkohle und Pumpspeicherkraftwerken an einem Frühlingstag. Deutlicher Peak der Photovoltaik um die Mittagszeit (bis über 8000 MWh/15min) bei gleichzeitigem Rückgang und Wiederanstieg des Windes. Braunkohle speist annähernd konstant ein, Pumpspeicher puffern morgens und abends Spitzenlasten ab.

e) Erörterung des Zusammenspiels und Anforderungen an den Kraftwerkspark

Lösung: Zusammenspiel: Bei hoher Solar- und Windstromeinspeisung müssen regelbare Kraftwerke ihre Leistung drosseln; bei Nachlassen springen Speicher (Pumpspeicher) und flexible Großkraftwerke ein. Anforderungen an den Kraftwerkspark: ständige Kommunikation und Netzregelung, hohe Laständerungsgeschwindigkeiten zur Vermeidung von Über- und Unterdeckungen sowie Vorhaltung gesicherter Leistung bei Dunkelflaute.