Відео

Bei ca. 23 min stelle ich doch die Rechnung dazu vor... Somit verwirrt mich die Frage ein wenig. Vermutlich haben Sie die Umrechnung der Einheiten nicht berücksichtigt. Die Wärmemenge ist mit -300 kJ angegeben, c_p in der Aufgabenstellung aber in J/kg K. Deswegen habe ich es im Bsp. zu 1,004 kJ/kg K umgeschrieben. Wenn Sie die Rechnung ohne Einheiten machen, dann kommen Sie vielleicht auf -300 / (1,802 *1004) = -0,166, was aber falsch ist. Immer auf die Einheiten achten, dann folgt für die Temperaturänderung -166 K, so wie im Video vorgestellt. Ich hoffe, die Antwort hilft ein wenig. Beste Grüße von der HAW-Hamburg

Danke für das Lob! Hat mich sehr gefreut...

Für die Ammoniak-Synthese ist es natürlich trivial, die passenden stöchiometrischen Koeffizienten zu finden (man löst das Gleichungssytem einfach im Kopf). Es sollte auch nur das prinzipielle Vorgehen veranschaulichen, wie man für JEDE Reaktion die stöchiometrischen Koeffizienten ermittelt. Für das Beispiel mit dem Hämatit (Fe2O3) und Methan ist es dann nämlich nicht mehr so einfach, die zu bestimmen... Mal ausprobiert? ;-) Außerdem ist das Vorgehen für die Ermittlung der Schlüsselreaktionen sehr ähnlich, so dass nach meiner Meinung durchaus sinnvoll ist, das Vorgehen einzuführen. Für die NH3-Reaktion ist das natürlich mit Kanonen auf Spatzen schießen. Aber es spricht aus meiner Sicht aus nichts gegen einfache Beispiele, bei denen man die Lösung schon vorher kennt. Beste Grüße von der HAW Hamburg

Hallo, für ein offenes System gilt der erste Hauptsatz, z.B.: h_3 - h_2 = w_t23 + q_23 Die spez. techn. Arbeit ist definiert als w_t23 = Integral v dp Da sich der Druck bei der Verdampfung aber nicht ändert, ist dp = 0 (keine Druckänderung) und es gibt keine spez. techn. Arbeit bei der Wärmeübertragung. Somit bleibt vom ersten Hauptsatz nur h_3 - h_2 = q_23 übrig. Ich hoffe, es hilft ein wenig für das Verständnis. Allgemein ist es beim Clausius-Rankine-Prozess immer recht einfach. Die spez. Arbeit ist gleich der Änderung der spez. Enthalpie, da die Turbine/Pumpe etc. eigentlich immer adiabat ist (h_2 - h_1 = w_t12). Die Wärmezufuhr/-abfuhr ist immer isobar, so dass keine spez. techn. Arbeit auftritt und die Formeln von oben gelten. Ich hoffe, es hilft ein wenig weiter. Beste Grüße von der HAW Hamburg

@@prof_hoelling Vielen Dank! Der Ansatz war da ich konnte es mir nur nicht zusammensetzen. Also wenn ich mir diese ganze Nassdampf Geschichte angucke bleiben mir aus den Vorlesungen als Hilfsmittel nur die ersten beiden hauptsätze, die Wasserdampftafel und die Diagramme?

Ja, im Prinzip ist das so. 1. und 2. Hauptsatz und die Stoffdaten kommen dann aus den Diagrammen und/oder der Wasserdampftafel. Außerdem sind die isentropen Wirkungsgrade noch relevant, um reale Pumpen/Verdichter/Turbinen besser abbilden zu können... Thermo ist halt schön und einfach ;-)

Danke für den Kommentar - ich kann mich leider nicht mehr an alles im Detail erinnern, aber ich vermute, es ging um die Umrechnung von €/MWh auf Ct/kWh. Die Umrechnung von MWh auf kWh ist natürlich mit dem Faktor 1000. Aber gleichzeitig wird auch von € auf Ct umgerechnet, was der Faktor 100 ist. Wenn man beides kombiniert, dann sind z.B. 50 €/MWh = 5 Ct/kWh. Ich vermute, dass ich das mit dem Faktor 10 meinte. Sorry, wenn das missverständlich war. Beste Grüße von der HAW Hamburg

Das freut mich sehr! Viel Spaß beim Schauen und viel Erfolg für die Prüfungen... Beste Grüße von der HAW Hamburg

Hello, this lecture is part of the Master's course Process Engineering - so it should be post-graduate... Best regards

Der Stirling-Prozess eignet sich eher für niedrige Temperaturen - das ist schon mal eine gute Idee. Es gibt auch UA-cam-Videos zum Selbstbau von solchen Maschinen (mit Cola-Dosen und Kerze etc). Ich bin da leider dran gescheitert - bei mir lief es nicht. Der Stirling-Motor ist leider nicht teil meiner Vorlesung, so dass ich da alles neu erstellen müsste. Das wäre recht viel Aufwand, so dass ich hier leider kein Video zu machen werde. Es gibt aber vermutlich ein paar Videos zum Stirling-Prozess, um den zu verstehen. Beste Grüße

@@prof_hoelling ja:) vorallem die unterschiede zum j.p. wären intressant warum es damit ja möglich ist sogar mit handwärme effektiv zu laufen während der andere >330C braucht.. Sonnige Grüsse aus dem Allgäu ;)

Zu den Fragen: Druck-Niveau: Eigentlich ist für den Prozess nur das Druckverhältnis entscheidend. Den Formeln ist es egal, ob der Druck von 1 auf 2 bar oder 10 auf 20 bar angehoben wird - in beiden Fällen ist das Druckverhältnis dann 2. Allerdings werden in der Praxis die Wirkungsgrade der Verdichtung/Turbine dann eher schlechter, da man "Spaltverluste" hat. Ähnliches gilt übrigens auch für einen Betrieb im Unterdruck. Hier würde sich dann z.B. mit 0,5 bar und 1 bar ein Druckverhältnis von 2 ergeben mit dem gleichen schlechten Wirkungsgrad. Der Verdichter arbeitet prinzipiell aber auch eher schlechter, da es nicht einfach ist, einen Unterdruck zu erzeugen. Man würde sich durch eine Veränderung des Start-Druckniveaus also eher Nachteile einhandeln. Veränderung der Druckerhöhung In meinen Folien habe ich die Temperatur erhöht, um bei 2 bar zumindest keine Leistung ins System stecken zu müssen. Man kann jetzt natürlich auch die Temperatur bei 200 °C konstant lassen und mit dem Druck rumspielen. Ich komme dann aber auf einen Verdichtungsdruck von 1,05 bar, damit die Netto-Arbeit Null wird. Das hat für die Realität leider keine Bedeutung, da der Druckverlust im Wärmeübertrager dann vermutlich schon größer ist. Auch darüber kriegen wir den Prozess nicht gerettet. Es macht halt schon Sinn, dass reale Joule-Prozesse bei sehr hohen Temperaturen und moderaten Drücken ablaufen... Clausius-Rankine-Prozess Der Wasserdampf-Prozess (bzw. Kalina) wird auch nicht sonderlich gut abschneiden, da eine Überhitzung des Dampfes notwendig ist, um dann in der Turbine kein Kondensat zu haben. Hier würde ich mir auch keine großen Hoffnungen machen. Meist verwendet man für Niedertemperatur-Abwärme ja den ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle) also ein anderes Arbeitsmedium als Wasser. Hier kommt man vermutlich auf 10 % Wirkungsgrad. So richtig hat sich die Technologie aber nicht durchgesetzt, da es zu teuer/aufwändig ist. Hier vielleicht einfach mal googeln. Ein eigenes Video kann ich dazu leider nicht machen... Beste Grüße von der HAW Hamburg

@@prof_hoelling leider ist das ein paradox, wenn Kondensat entsteht ist die Änderung der inneren energie des Gases beim isentrope expandieren weitaus besser im Vergleich zu einem Prozess bei dem 100% gas auftritt

Eine richtige Faustformel gibt es leider nicht. Spezifische Größe bieten sich an, wenn man Werte tabellarisch angeben möchte - also z.B. welche "Energie" steckt in einem kg Wasser bei 200 °C und 3 bar. Das findet man dann z.B. in Nachschlagewerken (Wasserdampftafel, die später in den Videos noch kommen). Es kann auch hilfreich sein, wenn man unterschiedlich große Systeme miteinander vergleichen will - also z.B. zwei unterschiedliche Diesel-Motoren, die mit unterschiedlichen Luftmengen betrieben werden. Dann ist der Vergleich über spez. Größen einfacher. Ansonsten sind die meisten Fragestellungen aber so, dass man die extensiven Größen wissen möchte, also z.B. welche Wärmemenge muss übertragen werden. ... also leider keine eindeutige Antwort. Es ist wie so vieles im Leben: einfach viel ausprobieren und rumrechnen, dann weiß man irgendwann, was gerade geschickt ist. Erfahrung ist leider nicht so einfach zu ersetzen. Ich hoffe, es hilft trotzdem ein wenig. Beste Grüße von der HAW Hamburg.

@@prof_hoelling vielen lieben Dank. Die gesamte Videoreihe hat mir unglaublich geholfen. Große Klasse. Danke 🙏

Leider ist die HAW Hamburg gerade Opfer eines Hacker-Angriffs geworden, so dass ich schlecht zu erreichen bin. In ein paar Wochen (hoffentlich) können Sie mich aber gerne googeln - dann sollte ich zu finden sein. Ich möchte hier nicht meine Email-Adresse öffentlich angeben... Beste Grüße aus Hamburg

@@prof_hoelling ja unschön sowas.. mh ich stell die fragen sonst mal hier in kurzform: 1. max realer/theor. wirkungsgrad vom joule zyklus bei 0->200°C mit (0.2) oder 0.5 oder 1bar überdruck über 1bar atmosphäre.. ich berechne da 15%, 25% .. wenn ich die carnot temperaturformel nehme komm ich auf 42% stimmt das so und wie erklärt sich der unterschied genau.. und wär es von vorteil in einem geschlossenen luftkreislauf den gesamtdruck anzuheben zb auf 10bar, das führt dann nur zu einer höheren leistung richtig? 2. die wellengekoppelte (kolbenkompressor/expander) kombination die verwendet wird hat am kompressor einen einstellbaren hub dadurch kann ich nun das volumendurchsatzverhältnis stufenlos einstellen wo ich mit 1:2 starten möchte.. wie verhalten sich nun die wirkungsgrade wenn weniger druck im erhitzer aufgebaut wird als die temperatur hergeben würde, aber als ausgleich mehr gas volumen zum antrieb bereitsteht? Temperaturbeständigkeit des expanders ist hier weil ungekühlt bei 200°C limitiert und es soll gerade abwärme mit hoher Leistung umgewandelt werden in Bewegung 3. Welchen nutzen würde eine mehrstufige kompression mit zwischenkühlern (oder einer aktiven umwälzkühlung der zylinderladung bringen) und welche temperaturen werden ungekühlt erreicht bei der kompression auf 0.2, 0.5, 1bar über atm. , und welchen einfluss hat die hohe temperatur weil ja dann das gas nun auch weniger wärme bis 200c aufnehmen kann und die antriebsleistung vom verdichter dadurch ebenso höher ist.. freu mich auch über eine Teilweise hilfestellung bei den Antworten Besten Dank aus Süddeutschland :)

Das klingt nach einer guten Fragestellung. Ich hoffe, dass ich in den nächsten Wochen Zeit finde, um dazu mal ein kleines Video zu machen - das sollte für das Verständnis ganz spannend sein. Ich hoffe, es ist zeitlich nicht zu dringend bei Ihnen.

@@prof_hoelling das würd mich Riesig freuen, in der zeit ist der versuchsaufbau dann auch ein stück weiter, das passt bestens ,Thx :))

Ein paar Aspekte habe ich mal versucht, in einem Video zu beantworten. Der Link dazu ist: ua-cam.com/video/iMj5KyyUHjY/v-deo.html Vielleicht hilft es ja ein bisschen weiter...

Erstmal vielen Dank für das Lob... Das Problem mit dem "Überschussstrom" ist leider, dass es ihn nicht so oft gibt. Jetzt über Weihnachten hatten wir einen niedrigen Strombedarf und hohe Erzeugung aus Erneuerbaren - da waren die Strompreise im Bereich von 0 €/MWh, was natürlich verlockend klingt. Aktuell treten diese Preise aber nur für ca. 100 Std im Jahr oder so auf (nicht drauf festnageln, das ist so meine Erinnerung - können auch 200 Std sein). Somit hat man dann zwar geringe Kosten für den Strom, aber leider produziert man kaum Wasserstoff, so dass die LCOE dann doch wieder hoch sind - der Elektrolyseur muss doch irgendwie bezahlt werden. Es ist also gerade ein Henne-Ei-Problem... Wir brauchen eigentlich Wasserstoff für die Speicherung, aber der ist teuer und keiner investiert. Bei einem deutlichen Ausbau der Erneuerbaren wird die Anzahl der Stunden mit negativen Preisen steigen, so dass irgendwann keiner mehr in weitere Windräder/Solaranlagen investiert, da man kaum noch was verdient - oder es zahlt dann mal wieder der Steuerzahler. Somit braucht man irgendwie Geschäftsmodelle, die sowohl für die Wasserstoffherstellung als auch für die Wind- oder Solarpark-Betreiber attraktiv sind. Darauf zu warten, dass wir soviel Strom haben, dass er z.B. für 4000 Std im Jahr kostenlos zur Verfügung steht, wird aus meiner Sicht nicht passieren. Wieso sollte man in eine Technologie investieren, mit der man dann nichts mehr verdient und den Strom verschenkt...? Aber leider kann ich nicht in die Zukunft schauen und sagen, wie sich die Energiewende weiter entwickelt. Ich bin zumindest mal gespannt.

Verrückt ist es, die Versorgungssicherheit eines Landes aufs Spiel zu setzen. Das sollte immer die oberste Priorität sein - danach kann man sich um die Transformation zu einer CO2-freien Energieversorgung kümmern. Man steht ja nicht vor der Wahl Energiewende oder ausschließlich fossile Kraftwerke. Es muss darum gehen, die Erneuerbaren möglichst schnell auszubauen und gleichzeitig Speicher in Betrieb zu nehmen. Wenn man das hat, dann kann man konventionelle Kraftwerke vom Netz nehmen. Aktuell wird eher der andere Weg gewählt: Der Ausbau stockt, es gibt keine Speicher und es werden trotzdem Kraftwerke vom Netz genommen. Das ist aus meiner Sicht verrückt... Aber das ist nur meine Meinung - kann man sicherlich auch anders sehen...

Das Problem ist, dass es im Moment nur "teuer" wird. Aber wenn die Kraftwerkskapazitäten nicht mehr ausreichen, um den Bedarf zu decken, dann kann man sich leider keinen weiteren Strom und/oder Gas kaufen. Dann droht wirklich eine geplante Abschaltung, was für mich ein ziemlicher Alptraum wäre. Man kann mit Geld leider nicht immer alles lösen, auch wenn es gerade so den Anschein macht.

Vielen Dank - das freut mich! Alles Gute für das neue Jahr!

Vielleicht mal eine längere Antwort, da es bei einigen "falsch" in Erinnerung bleibt... Die Entropie kann sich prinzipiell über zwei Mechanismen ändern: Über Wärmeübertragung und über Irreversibilitäten (leider kann ich das hier nicht so schön schreiben - bei Bedarf noch mal in das Video zum Thema Entropie schauen): dS = dQ / T + d_irr S (wobei immer d_irr S > 0 gelten muss). Die Entropieänderung, die mit Wärmeübertragung verbunden ist, kann also beide Vorzeichen aufweisen (d_rev S = d Q/T). Bei einer Wärmeabfuhr nimmt also die Entropie ab, bei einer Wärmezufuhr steigt die Entropie an. Zusätzlich muss dann noch betrachtet werden, ob Irreversibilitäten (also Reibung, Verluste, alles, was nicht perfekt ist) auftreten - der Term mit den Irreversibilitäten (d_irr S) hat also immer eine Entropiezunahme zur Folge. Es gibt den Merksatz: "In einem adiabaten System nimmt die Entropie immer zu!". Das ist korrekt, da bei einem adiabaten System definitionsgemäß keine Wärme übertragen wird und somit der erste Term Null wird. Dann führen die Irreversibilitäten immer zu einem Entropieanstieg (im besten Fall bleibt die Entropie konstant, wenn keine Verluste auftreten. Leider wird bei dem Merksatz die Einschränkung "adiabat" gerne vergessen, so dass irgendwie hängen bleibt, dass die Entropie immer zunimmt. Das stimmt aber über die obige Formel nicht. Wenn aus einem System Wärme abgeführt wird, dann kann die Entropie im System auch abnehmen. Das passiert im vorgestellten Prozess ja gerade. Die Entropie eines Systems kann also abnehmen, wenn Wärme abgeführt wird. Nur für adiabate Systeme muss die Entropie zunehmen. Ich hoffe, es hilft ein bisschen weiter. Beste Grüße von der HAW-Hamburg

@@prof_hoelling Vielen Dank für Ihre nette, ausführliche und verständliche Antwort! Thermodynamik an der Uni ist bei mir nun schon etwas länger her, aber die von Ihnen oben genannte Formel kommt mir nun natürlich wieder in den Sinn. Auch aufgrund meiner wahrscheinlich eher unbeholfenen Logik, dass es bei Kreisprozessen natürlich auch im Ts-Diagramm einen geschlossenen Linienzug geben muss (sonst wäre es ja kein Kreisprozess), muss die Entropie ja zwangsweise auch wieder abnehmen können. Ich habe mir zu diesem Thema auch noch ein paar andere Videos von anderen Professoren angeschaut und hoffe, mir dadurch eine zumindest nicht ganz falsche Vorstellung von der Zustandsgröße Entropie gemacht zu haben: Entropie immer Hand in Hand mit Wärme. Die Entropie ist quasi der "Wärmestoff", das, was man im Allgemeinen als Wärme bezeichnet. Die Energie ist nur die Buchhaltungsgröße dazu, die bestimmende Größe aber eigentlich die Entropie. Angeblich hat es Sadi Carnot selbst so gesagt, also bildlich dazu eine Analogie zu fließendem/fallendem Wasser geschaffen. Also nach dieser Vorstellung ist die Entropie eigentlich das Wasser und die zugehörige Energie die treibende Kraft, also die Kraft, die ein Mühlrad etwa antreibt. Nimmt man einen Kreisprozess, so durchfließt die Entropie eben diesen Kreisprozess. Entropie muss zu- aber eben auch wieder abgeführt werden. Man kann ihr aber einen Teil ihrer Energie entziehen und diese nutzen, aber eben nur beschränkt, ich glaube das ist das wesentliche. Notwendig dafür ist eine Potenzialdifferenz, durchfließt die Entropie eben eine solche, dann kann sie eine Prozessleistung oder eben Energie freisetzen. Und je höher dieses Potenzial ist, in der Wärmelehre/Thermodynamik eben die/eine Temperaturdifferenz, desto mehr oder höher ist der Anteil, der als nutzbare Energie freigesetzt werden kann. Also idealerweise bei sehr hohen Temperaturen zu- und bei sehr tiefen Temperaturen wieder abführen (wie gesagt, die muss unbedingt abgeführt werden). Wird diese Prozessleistung allerdings nicht genutzt, entsteht quasi Entropie aus ihr selbst, es wird Entropie produziert. Beispiele, die ich dazu gefunden habe sind natürlich wieder der Wasserfall, die Staumauer, über die das Wasser ungenutzt über die Kante fließt. Aber eben auch das wohl klassischste aber nicht einfachste/trivialste Beispiel, die Wärmeleitung: Man hat zwei unterschiedliche Wärmereservoirs, ein warmes und ein kälteres. Die Entropie fließt vom heißen zum kalten, die Energie bleibt dabei allerdings gleich. Die Entropie fällt ein Potenzialgefälle (Temperaturgefälle) hinunter, setzt Prozessleistung frei, die aber nicht anderweitig genutzt und daher daraus weitere Entropie erzeugt wird. Damit kann man die Irreversibilität der Wärmeleitung beweisen, das hatte ich damals auch beim ersten Teil des mündlichen Teils meiner Thermodynamik-Prüfung übrigens. Wenn in einem Kreisprozess, einem Kraftwerk etwa, Energie dissipiert wird (also durch Reibung beispielsweise), dann wird eben auch zusätzliche Entropie erzeugt, die aber natürlich ebenfalls am kalten Ende/Reservoir, am Kühlturm etwa abgeführt werden muss. Ich hoffe mir zumindest ein halbwegs richtiges Bild von der Entropie gemacht zu haben. Weiters entschuldige ich mich für meine späte Antwort, aber ich wollte mir einige Videos dazu öfter und auch genauer ansehen, d.h. mich doch eher besser informieren. Danke nochmals für Ihre Antwort und Hilfe! Grüße aus Österreich, Horst Hirschler

any chance you can help me out with it

It seems that you use a syntax like "a(i)" where i is not an integer - this should result in the cited error message. If you are using a loop, make sure your indices are defined like this: "for i = 1:10". That's my guess without knowing your code. Best, look at my code in the video (stop the video to compare it). Normally it should work - the matlab syntax does not change. Good luck and thanks for watching the video :-)

Danke für den Kommentar - freut mich, dass es Ihnen gefällt! Beste Grüße von der HAW Hamburg!

Vielen Dank für das Feedback - freut mich :-) Ein Update könnte ich mir vorstellen, aber im Moment ist die Lage noch nicht so eindeutig... Die Temperaturen sind ja gerade recht mild und aktuell haben wir eine hohe Einspeisung von Windstrom. Da liegen die Preise an der Strombörse schon fast wieder im normalen Bereich (< 200 €/MWh bzw. 20 Ct/kWh). Ich würde mir wünschen, dass es so bleibt, aber wahrscheinlich kommt das dicke Ende dann im Februar, wenn sich die Gasspeicher deutlich geleert haben. Update also vielleicht, wenn besser zu erkennen ist, wie der langfristige Trend aussieht. Beste Grüße aus Hamburg

Vielen Dank für den Kommentar. Man hat sich halt vor Ewigkeiten für dieses System der Merit Order entschieden und es ging auch jahrelang gut. Jetzt zeigt der Markt halt die Schwierigkeiten/Fehler der Energiepolitik auf. Anstatt sich einzugestehen, dass Fehler gemacht wurden (Abhängigkeit von Erdgas, keine Diversifizierung auf mehrere grundlastfähige Energieträger, keine Speicher, keine Reserven bzw. Resilienz im System) schimpft man jetzt auf den Marktmechanismus. Es ist aber immer so, dass bei Mangel eines Konsumgutes, die Preise nach oben gehen und manche Firmen verdienen. Das war ja auch bei Masken oder Klopapier so... :-) Ich hätte irgendwie erwartet, dass es von der Bundesregierung parallel zu den Notmaßnahmen wie LNG und Laufzeitverlängerung einen richtigen Turbo für die Erneuerbaren gibt - einfach mal 5 GW Offshore im Eilverfahren genehmigen (oder so viel, wie die Windturbinen-Bauer liefern können). Das Geld müsste jetzt ja da sein, so gut, wie einige Firmen gerade verdienen. Aber davon habe ich noch nichts gehört. Lieber noch mal 300 Gutachten abwarten und zuschauen, wie die Insolvenz-Welle anrollt. Dann kommt der Verzicht und das Sparen von ganz alleine. Nicht gerade positive Einschätzungen zu Halloween... Trotzdem beste Grüße von der HAW-Hamburg PS: Das ist natürlich eine persönliche Meinung und keine Hochschul-Lehrmeinung. Aber man kann im Moment kaum über Energie reden, ohne auch auf politische Themen einzugehen, über die man sicherlich unterschiedlicher Meinung sein kann.

@@prof_hoelling vielen Dank für die ausführliche Antwort. Ich finde sachliche Diskussionen immer gut, solange sie mit Sorgen und Positionen belegt sind. Ich mag zum Beispiel das Vokabular "Volksveräter" überhaupt nicht! Deshalb Allen eine gute Diskussion!

Vielen Dank... Irgendwie waren die Klickraten bei dem Format nicht so hoch, so dass ich es nicht weiter verfolgt habe. Freut mich aber, wenn es gefallen hat :-) Beste Grüße von der HAW Hamburg

Vielen Dank! Beste Grüße von der HAW-Hamburg

Danke für das Lob!