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

Aufgabenstellung: Analyse eines Steinkohlenblocks im Kontext der Energiewende

In der nördlichen Ruhrgebietsregion wurden in den letzten Jahren mehrere ältere Steinkohlenblöcke eines Kraftwerks stillgelegt und vom Netz getrennt. Ein neu errichteter, leistungsstarker und moderner Block am selben Standort gleicht die entfallene Einspeiseleistung aus. Bis zum vorgesehenen Kohleausstieg wird dieser Neubau in den kommenden Jahrzehnten die regionale Energieversorgung absichern helfen.

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

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 den Betrieb bei maximaler elektrischer Einspeisung. Bestimmen Sie den Gesamtwirkungsgrad des Blocks, wenn die Kraft-Wärme-Kopplung genutzt wird. [15 Punkte]

%

%

d)

CO₂-Emission

Ermitteln Sie mithilfe von Material M 2 die jährlichen Volllastbetriebsstunden des Blocks. Bestimmen Sie die Masse an $\text{CO}_2$, die der Block jährlich in die Umwelt emittiert, sowie die $\text{CO}_2$-Emission je eingespeister Kilowattstunde, wobei bei der Verbrennung von einem Kilogramm Steinkohle $2{,}7\text{ kg }\text{CO}_2$ freigesetzt werden. Erörtern Sie Argumente, die für bzw. gegen den geplanten Kohleausstieg sprechen. [15 Punkte]