Aufgabe 2 - Kraftwerksberechnungen: Leistung und… · Abitur NRW Technik GK · Haupttermin 2021

Aufgabenstellung: Analyse eines Steinkohlenblocks im Kontext der Energiewende

An einem Kraftwerksstandort im Norden des Ruhrgebiets wurden in den letzten Jahren mehrere alte Steinkohlenblöcke stillgelegt und vom Netz getrennt. Ein neu errichteter, moderner und leistungsstarker Block am selben Standort gleicht die ausgefallene Einspeiseleistung wieder aus. Bis zum geplanten Kohleausstieg wird dieser Neubau in den kommenden Jahrzehnten die Energieversorgung der Region absichern.

M 1: Schematischer Aufbau eines Steinkohlenblocks

M 2: Technische Daten des Blocks

Steinkohleneinsatz bei Volllast · 312 Tonnen pro Stunde

Elektrische Bruttoleistung · 1100 MW

Elektrische Nettoleistung · 1052 MW

Fernwärmeleistung · 350 MW

Elektrischer Wirkungsgrad $\eta_{\text{el}}$ · 45 %

Durchschnittliche Jahreseinspeisung elektrischer Energie · 2630 GW·h

Frischdampfdruck/-temperatur · 200 bar / 600 °C

Druck und Temperatur nach der Zwischenüberhitzung · 80 bar / 600 °C

Kondensatordruck · 0,02 bar

Heizwert der Steinkohle: 27 MJ/kg

b) Analyse der technischen Daten des Blocks [15 Punkte]

Ermitteln Sie anhand der technischen Daten aus Material M 2, welchen prozentualen Anteil der elektrische Eigenbedarf des Blocks ausmacht. Überprüfen Sie den in Material M 2 genannten Massenstrom für die maximale elektrische Einspeisung. Bestimmen Sie den Gesamtwirkungsgrad des Blocks, wenn die Kraft-Wärme-Kopplung genutzt wird.

b.1)

b.2)

b.3)

c) Einspeisekurve des Blocks [10 Punkte]

Beschreiben und interpretieren Sie das Tagesdiagramm der Einspeisung des Blocks in Material M 3. Nennen Sie die Lastbereiche, in denen das Kraftwerk Strom ins Netz liefert. Bestimmen Sie näherungsweise, wie viel elektrische Energie der Block an diesem Tag insgesamt eingespeist hat.

c.1)

c.2)