Wie löse ich diese Aufgabe in der Thermodynamik, bezogen auf?
Hallo zusammen,
ich studiere aktuell Maschinenbau und belege gerade das Modul Technische Thermodynamik.
Dabei habe ich folgende Aufgabe(n):
"
Der durchschnittliche Wärmebedarf eines Einfamilienhauses in Deutschland liegt bei 14000 kWh pro Jahr. Es sollen zwei Optionen der Wärmebereitstellung untersucht werden.
Option 1: Propangasheizung. Der Wirkungsgrad der Heizung soll mit 95% angenommen werden. Der Gaspreis liegt derzeit bei 8 ct/kWh. Der Heizwert von Propan liegt bei 46,5 MJ/kg. Die brennwertbezogenen CO2-Emissionen bei der Verbrennung von Propan liegen bei 0,065 gCO2/kJ.
Option 2: Luft-Wasser Wärmepumpe. Die Leistungszahl der Wärmepumpe kann bei Heizung mit einfachen Konvektionsheizkörpern in ungedämmten Gebäuden mit 3,1 angenommen werden (Heizwassertemperatur 50°C). Der Strompreis für Heizstrom liegt derzeit bei 28 ct/kWh. Die energiebezogenen CO2-Emissionen des deutschen Stromes liegen im Jahr 2022 bei ca. 420 gCO2/kWh.
a. Wieviel Geld ist jährlich für die Option 1 bzw. Option 2 für die Energie zum Heizen auszugeben?
b. Wieviel CO2 entsteht bei dem Heizen mit Option 1 und Option 2?
c. Beantworten Sie a. Option 2 und b. Option 2 für eine Leistungszahl der Wärmepumpe von 4,8, die bei Nutzung einer Fußbodenheizung angenommen werden kann (Heizwassertemperatur 30°C).
d. Beantworten Sie a. Option 2 und b. Option 2 für eine Leistungszahl der Wärmepumpe von 2,2, die bei einem unsanierten Altbau mit sehr alten Strahlungsheizkörpern angenommen werden kann (Heizwassertemperatu 70°C).
e. Was ist von der „Wärmepumpenpflicht“ zu halten? Motivation der Bundesregierung vs. Wirtschaftlichkeit der Investition
"
Ich würde mich über jede Art von weiteren ansätzen freuen.
Das hier sind meine bisherigen
Kosten=Verbrauch×Preis
CO2-Emissionen=Verbrauch×CO2-Emissionsfaktor
CO2-Emissionen=Verbrauch×CO2-Emissionsfaktor
Für Option 1 (Propangasheizung):
VerbrauchOption 1=Wa¨rmebedarfWirkungsgradOption 1
VerbrauchOption 1
=WirkungsgradOption 1
Wa
¨
rmebedarf
KostenOption 1=VerbrauchOption 1×Gaspreis
KostenOption 1
=VerbrauchOption 1
×Gaspreis
CO2-EmissionenOption 1=VerbrauchOption 1×CO2-EmissionsfaktorOption 1
CO2-EmissionenOption 1
=VerbrauchOption 1
×CO2-EmissionsfaktorOption 1
Für Option 2 (Luft-Wasser Wärmepumpe):
VerbrauchOption 2=Wa¨rmebedarfLeistungszahlOption 2
VerbrauchOption 2
=LeistungszahlOption 2
Wa
¨
rmebedarf
KostenOption 2=VerbrauchOption 2×Strompreis
KostenOption 2
=VerbrauchOption 2
×Strompreis
CO2-EmissionenOption 2=VerbrauchOption 2×CO2-EmissionsfaktorOption 2
CO2-EmissionenOption 2
=VerbrauchOption 2
×CO2-EmissionsfaktorOption 2
Nun, lassen Sie uns diese Berechnungen durchführen:
a. Option 1 und Option 2:
VerbrauchOption 1=14000 kWh0,95
VerbrauchOption 1
=0,95
14000kWh
KostenOption 1=VerbrauchOption 1×0,08 EUR/kWh
KostenOption 1
=VerbrauchOption 1
×0,08EUR/kWh
CO2-EmissionenOption 1=VerbrauchOption 1×0,065 gCO2/kJ
CO2-EmissionenOption 1
=VerbrauchOption 1
×0,065gCO2/kJ
VerbrauchOption 2=14000 kWh3,1
VerbrauchOption 2
=3,1
14000kWh
KostenOption 2=VerbrauchOption 2×0,28 EUR/kWh
KostenOption 2
=VerbrauchOption 2
×0,28EUR/kWh
CO2-EmissionenOption 2=VerbrauchOption 2×420 gCO2/kWh
CO2-EmissionenOption 2
=VerbrauchOption 2
×420gCO2/kWh
b. Option 2:
VerbrauchOption 2=14000 kWh4,8
VerbrauchOption 2
=4,8
14000kWh
KostenOption 2=VerbrauchOption 2×0,28 EUR/kWh
KostenOption 2
=VerbrauchOption 2
×0,28EUR/kWh
CO2-EmissionenOption 2=VerbrauchOption 2×420 gCO2/kWh
CO2-EmissionenOption 2
=VerbrauchOption 2
×420gCO2/kWh
c. Option 2 mit Leistungszahl von 4,8:
VerbrauchOption 2=14000 kWh4,8
VerbrauchOption 2
=4,8
14000kWh
KostenOption 2=VerbrauchOption 2×0,28 EUR/kWh
KostenOption 2
=VerbrauchOption 2
×0,28EUR/kWh
CO2-EmissionenOption 2=VerbrauchOption 2×420 gCO2/kWh
CO2-EmissionenOption 2
=VerbrauchOption 2
×420gCO2/kWh
d. Option 2 mit Leistungszahl von 2,2:
VerbrauchOption 2=14000 kWh2,2
VerbrauchOption 2
=2,2
14000kWh
KostenOption 2=VerbrauchOption 2×0,28 EUR/kWh
KostenOption 2
=VerbrauchOption 2
×0,28EUR/kWh
CO2-EmissionenOption 2=VerbrauchOption 2×420 gCO2/kWh
CO2-EmissionenOption 2
=VerbrauchOption 2
×420gCO2/kWh
2 Antworten
a)
Option 1:
14000 kWh = 50400 MJ
Energiebedarf:
14000 kWh / 0,95 = 14737 kWh = 53052 MJ
Gasverbrauch:
53052 MJ / 46,5 MJ/kg = 1141 kg
Kosten:
14737 kWh * 0,08 Eur/kWh = EUR 1179,-
Option 2:
siehe obiges Schema
b)
Option 1:
53052 MJ * 0,065 gCO2/kJ = 53052 MJ * 65 gCO2/MJ = 3448 kg CO2
Option 2:
c)
Habe soweit alles geschafft vielen dank