Quantitative Evaluation of Energy Systems

Angehende Ingenieur:innen stehen vor der großen Herausforderung, Energiewende und nachhaltigen Ressourceneinsatz unter den Randbedingungen von Klimawandel und Biodiversitätsverlust zu gestalten. Dieses Buch vermittelt Kenntnisse, die eine quantitative Bewertung der Optionen künftiger Energieversorgung ermöglichen. Es richtet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften, ist jedoch auch für Praktiker:innen relevant, die mit der Entwicklung regenerativer Energiesysteme betraut sind. Im Fokus stehen Methoden, die eine Analyse wichtiger Fragestellungen der Energiewende ermöglichen. Als Baustein für die Problembehandlung werden Kennzahlen eingeführt, mit denen Energieträger und -infrastruktur bewertet werden können. Diese umfassen unter anderem den kumulierten Energieaufwand (KEA) und den energetischen Ertrag als EROI (Energy Returned on Energy Invested). Zudem werden relevante Lösungen der Energieversorgung vorgestellt und eingeordnet. Dazu zählen unter anderem der Einsatz von Geo- und Solarthermie sowie Brennstoffen zur Bereitstellung von Wärme. Auch die Erzeugung von Elektrizität durch Photovoltaik sowie die Umwandlung mechanischer Leistung durch Wasser- und Windkraft wird behandelt. Diese Auflage legt einen stärkeren Fokus auf wasserstoffbasierte Energieträger und Wärmepumpen. Lösungen zur Energiespeicherung und zum Abscheiden von Kohlendioxid runden den Inhalt ab. Darüber hinaus zeigen zahlreiche Anwendungsbeispiele, wie sich belastbare Entscheidungen auf Basis einer kennzahlenbasierten Lösungsbewertung von Energiesystemen treffen lassen.

Mit zahlreichen praxisnahen Übungen eignet sich dieses Aufgabenbuch hervorragend zur Anwendung und Überprüfung grundlegender Kenntnisse der angewandten technischen Thermodynamik sowie zur Prüfungsvorbereitung. Es richtet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften, insbesondere der Energie- und Umwelttechnik sowie des Maschinenbaus. Die Aufgaben beschäftigen sich mit realitätsnahen Problemstellungen der technischen Thermodynamik, die oft einen direkten Bezug zur Energiewende oder zum Klimawandel haben. Die Aufgabensammlung ist die ideale Ergänzung zum Lehrbuch „Angewandte technische Thermodynamik“ (ISBN 978-3-446-47034-7), kann jedoch auch unabhängig davon eingesetzt werden. Das Buch deckt folgende Themenbereiche ab: - Thermodynamische Grundlagen - Homogene Stoffe, Phasenübergänge und ideales Gas - Gemische - Feuchte Luft - Vergleichs- und Kreisprozesse - Chemische Reaktionen - Wärmeübertragung Innerhalb des jeweiligen Themas sind die Aufgaben nach Schwierigkeitsgrad sortiert. Die Kapitel starten mit Fragen zu wichtigen Konzepten (Level 1). Danach folgen Aufgaben, bei denen der benötigte Lösungsweg eindeutig ist (Level 2). Jedes Kapitel wird durch komplexe Problemstellungen abgerundet, bei denen oft mehrere Wege zum Ziel führen (Level 3). Die Lösungen werden im Buch sowie unter plus.hanser-fachbuch.de bereitgestellt, sodass das Erreichen von Lernzielen selbstständig überprüft werden kann. Darüber hinaus finden Sie online eine Übersicht wichtiger Stoffwerte und die dazugehörigen Diagramme, die beim Lösen der Aufgaben unterstützen.