Nichtkonventionelle Energienutzung

1. Energie: Bedarf, Dargebot und Bedarfsdeckung.- 1.1. Energiebedarf.- 1.2. Energiedargebot, Energiebedarfsdeckung.- 1.2.1. Erdöl.- 1.2.2. Erdgas.- 1.2.3. Kohle.- 1.2.4. Uran.- 1.2.5. Nichtkonventionelle Energienutzungsmöglichkeiten.- Literatur.- 2. Methoden der Energie-Direktumwandlung.- 2.1. Brennstoffzellen.- 2.1.1. Wirkungsprinzip, Entwicklung.- 2.1.2. Einteilungsmöglichkeiten.- 2.1.3. Physikalische Grundlagen, Zellspannung, Wirkungsgrad.- 2.1.4. Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzelle.- 2.1.4.1. Zellreaktionen.- 2.1.4.2. Katalysatoren.- 2.1.4.3. Elektroden.- 2.1.4.4. Anwendungsmöglichkeiten.- 2.1.5. Hydrazinzelle.- 2.1.6. Methanolzelle.- 2.1.7. Weitere Niedrigtemperaturzellen.- 2.1.7.1. Ammoniakzelle.- 2.1.7.2. Kohlenwasserstoffzellen.- 2.1.7.3. Biochemische Brennstoffzellen.- 2.1.8. Hochtemperatur-Brennstoffzellen.- Literatur.- 2.2. Solarzellen.- 2.2.1. Einleitung.- 2.2.2. Grundlegende Wirkungsweise, Kenngrößen der Solarzellen.- 2.2.3. Si-Solarzellen.- 2.2.4. GaAs-Solarzellen.- 2.2.5. CdS-Cu2S-Solarzelien.- 2.2.6. Weitere Solarzellentypen.- 2.2.6.1. Schottky-Zellen (Schottky-Barrier Cells).- 2.2.6.2. Gitterförmige Solarzellen.- 2.2.6.3. Solarzellen mit vertikaler Vielschichtanordnung (Multijunction Solar Cells).- 2.2.7. Anwendungsmöglichkeiten der Solarzellen.- 2.2.7.1. Extraterrestrische Anwendungen.- 2.2.7.2. Terrestrische Anwendungszwecke.- Literatur.- 2.3. Thermoelektrische Energieumwandlung.- 2.3.1. Einleitung, Thermoelektrische Effekte.- 2.3.2. Energetisches Verhalten eines thermoelektrischen Generatorelementes.- 2.3.3. Werkstoffe für Thermoelemente.- 2.3.4. Halbleiterthermoelemente und Thermogeneratoren.- 2.3.5. Anwendungsmöglichkeiten.- Literatur.- 2.4. Thermionische Energieumwandlung.- 2.4.1. Einführung, Grundprinzip.- 2.4.2. Wirkungsweise, Kenngrößen.- 2.4.3. Cäsium-Konverter.- 2.4.4. Edelgaskonverter.- 2.4.5. Anwendungsmöglichkeiten.- 2.4.6. Wärmerohre.- Literatur.- 2.5. Radionuklidbatterien.- 2.5.1. Einleitung, Grundbegriffe.- 2.5.2. Verwendete Nuklide.- 2.5.3. Umwandlungsmethoden.- 2.5.3.1. Direkte Methoden.- 2.5.3.2. Indirekte Umwandlungsmethoden.- Literatur.- 2.6. MHD-Energieumwandlung.- 2.6.1. Grundlagen.- 2.6.2. Kanalkonfigurationen.- 2.6.2.1. Faraday-Generator.- 2.6.2.2. Segmentierter Faraday-Generator.- 2.6.2.3. Hall-Generator.- 2.6.3. MHD-Energieumwandlungsanlagen.- 2.6.3.1. Offene MHD-Anlagen.- 2.6.3.2. Geschlossene MHD-Anlagen (Edelgasanlagen).- 2.6.3.3. Flüssig-Metall-MHD-Anlagen.- Literatur.- 3. Nichtkonventionelle Energienutzungsverfahren.- 3.1. Sonnenenergie.- 3.1.1. Die Sonne als Energiequelle.- 3.1.1.1. Sonnenstrahlung, Grundbegriffe.- 3.1.1.2. Berechnung der Sonnenstrahlung auf geneigte ebene Flächen.- 3.1.2. Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie.- 3.1.3. Komponenten zur Sonnenenergienutzung im Bauwesen.- 3.1.3.1. Sonnenkollektoren.- 3.1.3.1.1. Flachkollektoren.- 3.1.3.1.2. Konzentrierende Kollektoren.- 3.1.3.2. Wärmeträger.- 3.1.3.3. Wärmespeicher.- 3.1.4. Solarthermische Anlagen.- 3.1.4.1. Warmwasserbereitungsanlagen.- 3.1.4.2, Heizungsanlagen.- 3.1.4.3. Schwimmbadheizungsanlagen.- 3.1.4.4. Kühlen mit Sonnenenergie.- 3.1.5. Solarhäuser.- 3.1.6. Sonnenöfen.- 3.1.7. Solarthermische Kraftwerke.- 3.1.7.1. Kleinkraftwerke.- 3.1.7.2. Großkraftwerke.- 3.1.8. Trinkwassererzeugung, Salzgewinnung.- 3.1.9. Biologische Sonnenenergienutzung.- Literatur.- 3.2. Windenergie.- 3.2.1. Grundsätzliches über Windturbinen (Windkonverter).- 3.2.1.1. Windturbinen mit horizontaler Welle.- 3.2.1.1.1. Leistung einer Windturbine.- 3.2.1.1.2. Bauformen von Windturbinen mit horizontaler Welle.- 3.2.1.2. Windturbinen mit vertikaler Welle.- 3.2.2. Windkraftanlagen.- Literatur.- 3.3. Geothermale Energie.- 3.3.1. Erdwärme, geologische Voraussetzungen für geothermale Felder.- 3.3.2. Nutzungsverfahren geothermischer Energie.- 3.3.2.1. Geothermische Kraftwerke.- 3.3.2.2. Nutzung geothermaler Energie für Heizzwecke.- 3.3.2.3. Hot-Dry-Rock-Verfahren.- Literatur.- 3.4. Nutzung von Niedrigtemperaturwärme.- 3.4.1. Grundprinzip der Wärmepumpe.- 3.4.2. Komponenten der Wärmepumpe.- 3.4.3. Nutzungsmöglichkeiten mit Hilfe von Wärmepumpen.- Literatur.- 3.5. Nutzung von Abwärme - Wärmerückgewinnung.- 3.5.1. Wärmerückgewinnung aus Haushaltsabwasser.- 3.5.2. Wärmerückgewinnung aus Abluft.- 3.5.3. Nutzung der Kraftwerksabwärme.- Literatur.- 3.6. Nutzung von "Meeresenergie".- 3.6.1. Gezeitenkraftwerke.- 3.6.2. Nutzung des Temperaturgradienten tropischer Meere.- 3.6.3, Nutzung der Wellenenergie.- 3.6.4. Nutzung von Meeresströmungen.- Literatur.- 3.7. Wasserkraftnutzung in Grönland.- Literatur.- 3.8. Energiegewinnung aus Abfällen.- 3.8.1. Biokonversion, Biogaserzeugung.- 3.8.2. Nutzung von land- und forstwirtschaftlichen Abfällen.- 3.8.3. Energiegewinnung durch Müll- und Abfallverbrennung.- Literatur.- 3.9. Kernfusion.- 3.9.1. Einleitung.- 3.9.2. Physikalische Grundlagen der Kernverschmelzung.- 3.9.3. Anordnung zur Erzeugung der hohen Temperaturen und zum magnetischen Plasmaeinschluß.- 3.9.3.1. Offener magnetischer Plasmaeinschluß.- 3.9.3.2. Geschlossener magnetischer Einschluß.- 3.9.4. Fusionsreaktor.- 3.9.5. Fusionsexperimente mit Laser.- Literatur.- 4. Nichtkonventionelle Energieträger.- 4.1. Forderungen an neue Energieträger.- 4.2. Wasserstoff als Energieträger.- 4.2.1. Sicherheitsaspekte bei Verwendung von Wasserstoff.- 4.2.2. Großtechnische Gewinnung von Wasserstoff.- 4.2.2.1. Elektrolyse.- 4.2.2.2. Thermochemische Spaltungsverfahren.- 4.2.3. Solar-Wasserstoffwirtschaft.- 4.2.3.1. Solarthermische Anlagen.- 4.2.3.2. Photoelektrische Umwandlung.- 4.2.3.3. Photochemische Prozesse zur Wasserstofferzeugung.- 4.2.4. Speicherung von Wasserstoff.- 4.2.5. Energietransport.- 4.2.6. Anwendungsmöglichkeiten, Transformierbarkeit in andere Energieformen.- Literatur.- 4.3. Methanol als Energieträger.- 4.3.1. Eigenschaften von Methanol.- 4.3.2. Herstellung von Methanol.- 4.3.3. Verwendungsmöglichkeiten von Methanol.- Literatur.- 4.4. Komprimierte und flüssige Luft als Energieträger.- Literatur.- 4.5. Sekundärenergieträger auf der Basis von Kohleveredelung.- 4.5.1. Allgemeines.- 4.5.2. Kohlevergasungsverfahren.- 4.5.2.1. Winkler-Wirbelschichtverfahren.- 4.5.2.2. Koppers-Totzek-Verfahren.- 4.5.2.3. Lurgi-Druckgasverfahren.- 4.5.3. Nutzung von Hochtemperatur-Reaktorwärme.- 4.5.4. Untertagevergasung.- Literatur.- 4.6. Heißwasser als Energieträger für Fernwärme.- Literatur.- 5. Nichtkonventionelle Energiespeicherung.- 5.1. Allgemeines.- 5.2. Elektrochemische Energiespeicher.- 5.2.1. Niedrigtemperaturzellen.- 5.2.1.1. Silber/Zink-Batterie.- 5.2.1.2. Metall/Luft-Batterien.- 5.2.2. Hochtemperaturzellen.- 5.2.2.1. Natrium/Schwefel-Zelle.- 5.2.2.2. Lithium/Schwefel-Batterie.- Literatur.- 5.3. Luftspeicher-Kraftwerke.- 5.3.1. Grundprinzip eines Luftspeicherkraftwerkes.- 5.3.2. Speichervarianten.- 5.3.2.1. Festdruckspeicher.- 5.3.2.2. Gleitdruckspeicher.- 5.3.3. Anlage in Huntorf.- Literatur.- 5.4. Untergrundspeicherung von Energieträgern.- 5.4.1. Porenspeicher (Aquiferspeicher).- 5.4.2. Speicherung in Steinsalzkavernen.- 5.4.3. Speicherung in Felskavernen.- Literatur.- 5.5. Wärmespeicherung.- 5.5.1. Wärmespeicherung durch Heterogenverdampfung.- 5.5.2. Wärmespeicherung mit Elektrokessel.- 5.5.3. Großwärmespeicher für Niedrigtemperaturwärme.- 5.5.4. Latentwärmespeicher.- Literatur.- 5.6. Schwungradspeicher.- 5.6.1. Grundlagen der Schwungradspeicherung.- 5.6.2. Schwungradkonstruktionen.- 5.6.2.1. Stahlschwungräder.- 5.6.2.2. Neue Schwungradkonstruktionen.- 5.6.3. Einsatzmöglichkeiten für Schwungradspeicher.- 5.6.3.1. Stoßlastlieferung.- 5.6.3.2. Spitzenlastdeckung im Verbundnetz.- 5.6.3.3. Energiespeicher in Kraftfahrzeugen.- 5.6.3.4. Schwungradspeicher in Schienenfahrzeugen.- Literatur.- 5.7 Superaleitende Energiespeicher.- 5.7.1. Magnetische Speicherung.- 5.7.2. Supraleitende Energiespeicher als Impulsgeneratoren.- 5.7.3. Supraleitende Speicher für Spitzenlastdeckung im Verbundnetz.- Literatur.- 6. Nichtkonventioneller Energietransport.- 6.1. Nichtkonventionelle Wärmeübertragung (nukleare Fernwärme).- 6.1.1. Das EVA/ADAM-Transportsystem.- Literatur.- 6.2. Elektrische Energieübertragung.- 6.2.1. Freileitungen.- 6.2.2. Kabel.- 6.2.2.1. Kabel mit natürlicher Kühlung.- 6.2.2.2. Kabel mit Zwangskühlung.- 6.2.2.3. Tieftemperaturkabel.- 6.2.2.3.1. Kryokabel.- 6.2.2.3.2. Supraleitende Kabel.- Literatur.- 6.3. Hydraulischer Transport von Feststoffen.- Literatur.