Energietechnik Aufgabe

Wissenschaft Physik
#1

Hallo liebes Forum, ich habe hier eine Klausuraufgabe vorliegen, wo ich absolut nicht weiterkomme. Die Lösung ist gegeben aber der Lösungsweg fehlt.
Aufgabe b ist klar aber bei a und c komme ich nicht weiter.
Aufgabe a habe ich garkein Idee wie man vorgehen könnte. Wahrscheinlich über die Dichte des Methans aber meiner Meinung nach fehlen hier Informationen.
Und zu c). Diese Fragestellung war bisher immer über den Kohlenstoffanteil auszurechnen (aus einer Tabelle, welche hier nicht gegeben ist).
Die Berechnung war sonst:

CO2-Massenstrom = Methan-Massenstrom * Kohlenstoffanteil * 3,664

Ich Würde mich sehr freuen wenn mir jemand ein paar Denkanstöße geben könnte.
Vielen Dank schonmal. Gruß, Tobi

Ein Blockheizkraftwerk verfeuert Erdgas. Für die Berechnung kann angenommen werden, dass das Erdgas zu 100 % aus Methan (CH4) besteht. Weiterhin ist gegeben:

  • Molekulargewicht des Kohlenstoffs: 12 g/mol C
  • Molekulargewicht des Sauerstoffs: 32 g/mol O2
  • Molekulargewicht des Wasserstoffs: 2 g/mol H2
  • Heizwert von Methan: 10 kWh/m3
  • Dichte von Methan: 0,72 kg/m3
  • Kraftwerkswirkungsgrad: η = 30 %
  • Kraftwerksleistung: P = 1 MW

a) Ermitteln Sie die CO2-Emissionen in Kilogramm pro Kubikmeter Brennstoff
(6 Punkte)
–> Pro m3 Brennstoff werden 1,98 kg CO2 emittiert

b) Ermitteln Sie die pro Tag benötigte Menge an Erdgas (4 Punkte) Am Tag werden
–> 8.000 m3 Erdgas benötigt

c) Ermitteln Sie die CO2-Emissionen des Blockheizkraftwerks in Tonnen pro Tag
(2 Punkte)
–> Am Tag werden 15,84 t CO2 emittiert

#2

Hallo,

Aufgabe b ist klar aber bei a und c komme ich nicht weiter.

Wahrscheinlich über die Dichte des Methans

ja.

aber meiner Meinung nach fehlen hier Informationen.

Ja, etwas muss man auch selbst wissen, z.B. die Reaktionsgleichung/Dreisatz. :wink:

Und zu c). Diese Fragestellung war bisher immer über den
Kohlenstoffanteil auszurechnen (aus einer Tabelle, welche hier
nicht gegeben ist).

Wenn du a) und b) ausgerechnet hast, brauchst du doch nur noch die beiden Ergebnisse zu multiplizieren, um c) beantworten zu können.

Ein Blockheizkraftwerk verfeuert Erdgas. Für die Berechnung
kann angenommen werden, dass das Erdgas zu 100 % aus Methan
(CH4) besteht. Weiterhin ist gegeben:

  • Molekulargewicht des Kohlenstoffs: 12 g/mol C
  • Molekulargewicht des Sauerstoffs: 32 g/mol O2
  • Molekulargewicht des Wasserstoffs: 2 g/mol H2
  • Heizwert von Methan: 10 kWh/m3
  • Dichte von Methan: 0,72 kg/m3
  • Kraftwerkswirkungsgrad: η = 30 %
  • Kraftwerksleistung: P = 1 MW

a) Ermitteln Sie die CO2-Emissionen in Kilogramm pro
Kubikmeter Brennstoff
(6 Punkte)
–> Pro m3 Brennstoff werden 1,98 kg CO2 emittiert

b) Ermitteln Sie die pro Tag benötigte Menge an Erdgas (4
Punkte) Am Tag werden
–> 8.000 m3 Erdgas benötigt

c) Ermitteln Sie die CO2-Emissionen des Blockheizkraftwerks in
Tonnen pro Tag
(2 Punkte)
–> Am Tag werden 15,84 t CO2 emittiert

Bei vollständiger Verbrennung des Methans mit Sauerstoff hast du folgende Reaktionsgleichung:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Wenn du die Molekularmassen einsetzt, weißt du, aus wie viel Methan wie viel CO2 entsteht. Der Rest ist Dreisatz.

Gruß
Pontius

#3

Hallo Pontius,
erstmal vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Aufgabe a) habe ich jetzt mal so versucht, wie du gesagt hast:

Masse (Brennstoff) = 1m^3 * 0,72 (kg/m^3) = 0,72 kg BS
Reaktionsgleichung:
14g CH4 + 64g O2 --> 44g CO2 + 36g H2O /:14
1g CH4 + (32/7)g O2 --> (22/7)g CO2 + (18/7)g H2O

Bei der Verbrennung von 1g CH4 entstehen (22/7)g CO2.
Also entstehen bei 0,72kg CH4 2263g CO2.

Wo ist jetzt mein Denkfehler?

SG Tobi

#4

Hi,

du hast keinen Denkfehler begangen, sondern einen einfachen Rechenfehler. 1 mol Methan enspricht 16 g (in Worten: sechzehn), nicht 14.

Grüße

Marco

#5

Aufgabe a) habe ich jetzt mal so versucht, wie du gesagt hast:

Masse (Brennstoff) = 1m^3 * 0,72 (kg/m^3) = 0,72 kg BS
Reaktionsgleichung:
14g CH4 + 64g O2 --> 44g CO2 + 36g H2O /:14

1 mol C hat die Masse von ca. 12g und 1 mol H von ca. 1g.
CH4 also zusammen ca. 16g/mol und nicht 14g/mol.

#6

erledigt
Vielen Dank an euch beide!