VDI-Lexikon Energietechnik

1461 Pages·1994·101.226 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Helmut Schaefer (auth.), Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Helmut Schaefer (eds.)

Energietechnik
VDI-Lexikon
Energietechnik
Herausgegeben von
Prof. Dr.-Ing.
Dr.-Ing. E. h. Helmut Schaefer VDI
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH
Die Deutsche Bibliothek - ClP-Einheitsaufnahme
Schaefer, Helmut:
VDI-Lexikon Energietechnik / hrsg. von Helmut Schaefer.
Düsseldorf: VDl-Verl., 1994
ISBN 978-3-642-95749-9 ISBN 978-3-642-95748-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-95748-2
NE: HST
Lektorat: Siegfried Binder unter Mitarbeit von Dipl.-Ing. Heinz Gerlach
Graphische Darstellungen: Peter Lübke, Wachenheim
Gesamtherstellung: Bonner Universitäts-Buchdruckerei
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1994
Ursprünglich erschienen bei VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1994
Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1994
Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen
oder vollständigen photomechanischen Wiedergabe (Photokopie, Mikrokopie)
und das der Übersetzung, vorbehalten.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk
berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen
im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären
und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Vorwort
Die Energietechnik ist für den Menschen ein unverzichtbares Mittel zur Ver- und Entsorgung
mit Gütern und Dienstleistungen und zur Schaffung von als human empfundenen Lebensbedingungen.
Der dafür zu deckende Bedarf an den Nutzenergiearten Licht, Wärme und Kälte, mechani
scher Energie und Nutzelektrizität ist auslösendes Moment von vielfach sehr komplexen Ketten
von Prozessen, die sehr unterschiedliche Disziplinen berühren. Sie beginnen mit der Explora
tion, dem Verfügbarmachen und Gewinnen von Primärenergiequellen und -trägem, führen
über z. T. mehrere Stufen von Aufbereitung bzw. Umwandlung zu Sekundärenergieträgern
sodann unter Einschluß von Energietransport, -Verteilung und -Speicherung in technisch großer
Variationsbreite zur Endenergie, die von den letztverbrauchenden Sektoren Haushalt, Klein
verbrauch, Industrie und Verkehr mit den dort installierten Anwendungstechniken in die
gewünschten Nutzenergien umgesetzt werden.
Alle diese technischen Einzelprozesse haben umweltrelevante Wirkungen, deren Minderung
durch Umweltschutztechniken zwingender Bestandteil energietechnischer Systeme in Erzeu
gung, Umwandlung und Anwendung ist bzw. werden muß.
Eine lexikographische Behandlung des Themas Energietechnik stellt eine sehr große Her
ausforderung dar, weil die unterschiedlichsten Fachdisziplinen mit diesem Begriff in komplexer
Weise verknüpft sind.
Dementsprechend vielfältig und zahlreich mußten die für das geplante Werk zu gewinnenden
Verfasser sein, die aus ihrem Arbeitsgebiet die relevanten Fakten zusammenstellen, und dem
entsprechend umfangreich wurde mit über 1 450 Seiten und rd. 4 000 Stichwörtern das vorlie
gende Lexikon. Es wird mit seinen Texten, Bildern und z. T. umfangreichen Tabellen hoffent
lich dazu beitragen, den Kenntnisstand über energietechnische Sachverhalte zu erhöhen, Miß
verständnisse zu beseitigen und Fehlinterpretationen zu verhindern.
Leider ließ sich die ursprüngliche Planung des Lexikons, die im Interesse einer umfassenden
Stoffdarstellung auch die Behandlung energietechnischer Randgebiete vorsah, nicht verwirkli
chen. Um das Werk noch handhaben zu können, war- auch mit Rücksicht auf den Preis des
Werkes- eine Beschränkung auf rd. eineinhalbtausend Seiten zwingend erforderlich. Aus
diesem Grund wurde auf die Darstellung folgender Gebiete verzichtet: Geochemie, Elektrizität,
Plasmaphysik, Kernphysik und -chemie, Radiochemie, thermische Verfahrenstechnik, technische
Zuverlässigkeit, Vereine und Verbände, Wärmetechnik, technische Regelwerke, Gesetze und
Verordnungen, Meß- und Regelungstechnik, Leittechnik, Werkstoffe sowie energietechnische
Hauptstichwörter der Physik und Chemie. Begriffe aus diesen Bereichen kann der Leser
v. a. im Lexikon "Ingenieurwissen- Grundlagen", aber auch in den Fachlexika "Meß- und
Automatisierungstechnik" und "Werkstofftechnik" nachschlagen.
Am Schluß dieses Lexikons sind als Informationen aus Energietechnik und -Wirtschaft be
deutsame Anzeigen bekannter Firmen abgedruckt. Sie wollen dem Leser u. a. industrielle
Ausführungsformen nahebringen und Bezugsmöglichkeiten aufzeigen. Sie tragen außerdem
dazu bei, den Preis des Lexikons auf einem annehmbaren Niveau zu halten.
Zu danken ist allen Verfassern für ihre Mitarbeit: Sowohl ihr jahrelanger Einsatz als auch
ihre Geduld bei der aufwendigen und langwierigen Entstehung verdienen uneingeschränkte
Anerkennung. Dank gebührt aber auch den zahlreichen Mitarbeitern des Verlages, den genann
ten wie den ungenannten, für ihre engagierte Mitwirkung an diesem Werk, das- wiewohl
notwendigerweise unvollkommen - so doch hoffentlich als vollständig empfunden wird.
München, im April 1994 Helmut Schaefer
V
Der Herausgeber
Prof Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Helmut Schaefer VDI, Jahrgang 1926, studierte Elektrotechnik an
der Technischen Hochschule Karlsruhe und promovierte dort 1957 mit einer Arbeit über den
Energiebedarf von Werkzeugmaschinen. 1990 wurde ihm die Ehrendoktorwürde der Tech
nischen Hochschule Zittau verliehen.
Seit 1969 ist Prof. Schaefer Inhaber des Lehrstuhles für Energiewirtschaft und Kraftwerks
technik der Technischen Universität München, zugleich Mitglied des Vorstandes der Gesell
schaft für Praktische Energiekunde e. V. und Wissenschaftlicher Leiter der Forschungsstelle
für Energiewirtschaft, München. Schwerpunkte seiner Arbeit in Lehre und Forschung liegen
auf den Gebieten der rationellen Energienutzung, der Energiebedarfsanalyse und der ganz
heitlichen Lebenszyklusbewertung energietechnischer Prozesse.
Den Vorsitz der VDI-Gesellschaft Energietechnik führt Prof. Schaefer seit 1987.
Die Autoren
Dr. rer. nat. Dipl.-Geol. Manfred Albertsen Prof Dr.-Ing. Thomas Bohn
DGMK Deutsche Wissenschaftliche Fachbereich Energie- und Kraftwerkstechnik,
Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e. V., Universität - Gesamthochschule Essen
Harnburg
Prof Dr. Manfred Claassen
G. Hartmut Altenmüller Lehrstuhl für allgemeine Elektrotechnik und
Freier Journalist, Königswinter augewandte Elektronik, Technische Universität
Dipl.-Ing. Michael Bade München
Umweltbundesamt, Berlin
Dr.-Ing. Wilfried Erdmann
Dr. rer. nat. Herber! Baumann DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung
DMT-Gesellschaft für Forschung mbH, Institut für Rohstoffe und Aufbereitung,
und Prüfung mbH, Institut für Kokserzeugung Essen
und Brennstofftechnik, Essen
Prof Dr.-Ing. Ernst Fiala
Dr.-Ing. Klaus-D. Beccu vorm. Volkswagen AG, Leitung Forschung
Battelle-Europa, Forschungszentrum und Entwicklung, Wolfsburg
Genf/Schweiz
Dipl.-Ing. Hans-Christian Ficke!
Dipl.-Ing. Rolf Beckers
BMW AG, Abt. Forschung Energiesysteme,
Umweltbundesamt, Berlin
München
Dr.-Ing. R. D. Rehling
Dipl.-Ing. Klaus Forster
vorm. DGMK Deutsche Wissenschaftliche
Vorstandsmitglied der Überlandwerk
Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und
Unterfranken AG, Würzburg
Kohle e. V., Harnburg
Dr. Frank Friedrich
Dr.-Ing. Hans-Georg Bittner
DMT-Gesellschaft für Forschung
Heimsoth Keramische Öfen, Leitung Forschung
und Prüfung mbH, Institut für Chemische
und Entwicklung, Hildesheim
Umwelttechnologie, Essen
Dr.-Ing. lürgen Blumenberg
Institut für Thermodynamik, Technische Dipl.-Ing. Martin Fuchs
Universität München Solar-Wasserstoff Bayern GmbH, München
Dr.-lng. Roland Börner Dipl.-Ing. Ralph Gill
vorm. Institut für Wasserbau, Technische Bayerisches Staatsministerium für Landesent
Hochschule Darmstadt wicklung und Umweltfragen, München
VI
Dr.-Ing. Peter Gillmann Prof Dr. D. Kelletat
Institut für Umweltverfahrenstechnik, Fachbereich Bio- und Geowissenschaften,
Universität Essen Universität- Gesamthochschule Essen
Dr.-Ing. Ewald Gödde Prof Dr.-Ing. K. F Knoche
Pipeline Engineering GmbH, Essen; Institut für Technische Thermodynamik,
Project Management Team Leader des Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule
"Natural Gas Project, Greece" (RWTH) Aachen
Dr. rer. nat. Franz Cross Dr.-Ing. Wolfgang Köhler
Neckargemünd Kraftwerk Union AG, Erlangen
Dr. Wolf Grüner Privatdozent Dr. Siegfried Kokoschka
Siemens AG, Bereich Energieerzeugung Lichttechnisches Institut, Universität
(KWU), Erlangen Karlsruhe
Dr. rer. nat. Diethard Habermehl Prof Dr. Peter H. Koske
DMT-Gesellschaft für Lehre und Bildung mbH, Institut für Angewandte Physik, Universität
Institut für Unternehmensführung und Kiel
Fortbildung, Bochum
Dipl.-Ing. Bernd Krause
Prof Dr.-Ing. Peter E. Halbach Umweltbundesamt, Berlin
Fachrichtung Rohstoff- und Umweltgeologie,
Dipl.-Ing. G. Krause
Fachbereich Geowissenschaften,
Verband der Technischen Überwachungs
Freie Universität Berlin
Vereine e. V., Essen
Dipl.-Ing. Erich Hau
Dr.-Ing. K.-H. Kubitzat
ETAPLAN Ingenieurbüro für energietechni
vorm. Deutsche Montan-Technologie, Essen
sche Analysen und Planung GmbH, München
Prof Dr.-lng. Peter Kuh/mann
Prof Dr.-Ing. Hans-fürgen Hentschel
Laboratorium für Kolbenmaschinen,
Technische Universität München;
Universität der Bundeswehr, Harnburg
vorm. Siemens AG, Bereich Antriebs-, Schalt
und Installationstechnik, Geschäftsgebiet Prof Dr. Dipl.-Phys. Hajo Kztiper
Beleuchtungstechnik, Traunreut Physikalisches Institut, Universität
Erlangen-Nürnberg
Dr.-Jng. Wilfried Hinrichs
Amt!. Materialprüfungsanstalt für Steine Dipl.-Ing. Heinz Kundelt
und Erden, Clausthal-Zellerfeld vorm. Steinkohlenbergbauverein, Essen
Dr. rer. nat. Werner Hodek Dipl.-Ing. Helmut K. Kusterer
DMT-Gesellschaft für Forschung Fichtner Development Engineering,
und Prüfung mbH, Institut für Kokserzeugung Bereich Sonderverfahrenstechnik, Stuttgart
und Brennstofftechnik, Essen
Dr.-lng. Joachim Lehmann
Dipl.-lng. Gerhard Hoffmann vorm. DMT-Gesellschaft für Forschung
Ruhrgas AG, Essen und Prüfung mbH, Institut für Rohstoffe
Prof Dipl.-Phys. Hans-Joachim /sken und Aufbereitung, Essen
Fachbereich Ernährung und Hauswirtschaft, Dr.-Ing. D. Leiningert
Fachhochschule Niederrhein, Krefeld vorm. DMT-Gesellschaft für Forschung
Prof Dr.-Ing. Dr.-lng. E. h. Rudolf Jeschar und Prüfung mbH, Institut für Rohstoffe
Institut für Energieverfahrenstechnik, und Aufbereitung, Essen
Technische Universität Clausthal Dipl.-lng. Ernst Lieb!
Dr.-Ing. Ulrich Kaier Rheinbraun AG, Abt. Betriebstechnik
Geschäftsführer, Energieconsulting Beideiberg und Umweltschutz Tagebaue, Köln
GmbH, Beideiberg Dr.-lng. Friedrich Lindner
Dr. Oskar Kappelmeyer Deutsche Forschungsanstalt für Luft
Geothermik-Consult GmbH, Hannover und Raumfahrt e. V. (DLR), Stuttgart
Markscheider Dipl.-lng. Rolf Kaulfuss Dipl.-lng. Ulf Dietmar Link
vorm. Bergbau-Forschung GmbH, Essen Fichtner GmbH & Co. KG, Stuttgart
VII
Dr.-Ing. Bernd Marzilger Prof. Dr. lürgen Rullkötter
DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung Institut für Chemie und Biologie des Meeres
mbH, Essen (ICBM), Carl-von-Ossietzky-Universität
Prof. Dr.-Ing. Michael Meliß Oldenburg
Fachbereich Kern- und Biotechnik, Prof. Dr. rer. nat. Walter Rühl
Fachhochschule Aachen, Abt. Jülich RWE-DEA AG, Hamburg; vorm. Technische
Universität Berlin-Charlottenburg
Prof. Dr. rer. nat. Erich Merz
Institut für Chemische Technologie, Dipl.-Ing. Kar/ W. Sedlacek
Forschungszentrum Jülich GmbH, KFA Beratender Ingenieur Mineralölindustrie,
Weybridge/England
Regierungsbaumeister
Prof. Dipl.-Ing. Wilfried Muth Prof. Dr.-Ing. Andreas Seeliger
Versuchsanstalt für Wasserbau, Institut für Bergwerks- und Hüttenmaschinen
Fachhochschule Karlsruhe kunde, Rheinisch-Westfälische Technische
Hochschule (RWTH) Aachen
Dr. Heinz-Jürgen Mühlen
DMT-Gesellschaft für Forschung Dr. Heinrich Seewald
und Prüfung mbH, Institut für Kokserzeugung DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung
und Brennstofftechnik, Essen mbH, Institut für Rohstoffe und Aufbereitung,
Essen
Prof. Dr.-Ing. Dieter Nelles
Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgung, Dr.-Ing. Werner Sirnon
Universität Kaiserslautern Europäisches Entwicklungszentrum für die
Binnenschiffahrt e. V., Duisburg
Dipl.-Ing. Horst P. Oeckenpöhler
DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung Dr.-Ing. habil. Eckehard Specht
mbH, Institut für Rohstoffe und Aufbereitung, Institut für Energieverfahrenstechnik,
Essen Technische Universität Clausthal
Dr.-Ing. Konrad Paul Prof. Dr.-/ng. Dr.-Ing. E. h. Helmut Schaefer
vorm. Bergbau-Forschung GmbH, Essen Lehrstuhl für Energiewirtschaft und
Kraftwerkstechnik, Technische Universität
Dr.-Ing. Franz Petert
München
vorm. ASEA Brown Boveri Kraftwerke AG,
Mannheim Prof. Dr. rer. nat. Alfred K. Schatz
Institut für Kernenergetik und Energiesysteme,
o. Univ.-Prof. Dr. techn. Franz Pischinger
Universität Stuttgart
Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik,
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Dr.-Ing. Kar/ Schmillen
(RWTH) Aachen FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG,
Aachen
Dr.-Ing. Vojtech Plzak
Fachbereich Elektrochemische und Prof. Dr. Dieter Schmitt
Chemische Wasserstofftechnik, Zentrum für Lehrstuhl für Energiewirtschaft, Universität -
Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Gesamthochschule Essen
Baden-Württemberg, Stuttgart/Ulm Prof. Dipl.-Ing. Otto Sehrnoch
Dipl.-Ing. Albert Pützer Mülheim a. d. Ruhr; vorm. Siemens AG,
Rheinbraun AG, Köln Bereich Energieerzeugung (KWU), Erlangen
Dr.-Ing. Herbert Rentzsch Dr. rer. nat. Hans-fürgen Schröter
vorm. ASEA Brown Boveri AG, CarboTech-Industrieservice GmbH, Essen
Baden/Schweiz Dr.-Ing. Frieder Schuh
Dr.-Ing. Henrik Ritzmann Industrie- und Handelskammer, München
Siemens AG, Bereich Energieerzeugung Prof. Dr.-Ing. Wolf-Dieter Schuppe
(KWU), Erlangen KABEL RHEYDT AG, Duisburg
Dr.-Ing. Manfred Rudolph Prof. Dr.-Ing. Wulf Schwanhäußer
Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Ver kehrswissenschaftliches Institut,
Kraftwerkstechnik, Technische Universität Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule
München (RWTH) Aachen
VIII
Dipl.-Ing. Wolfgang Strobl Dr. rer. nat. Wolfgang Wanzl
BMW AG, Abt. Forschung Energiesysteme, DMT-Gesellschaft für Forschung
München und Prüfung mbH, Institut für Kokserzeugung
und Brennstofftechnik, Essen
Dipl.-Ing. Heinz Stüben
Prof Dr.-Ing. Ekkehard Weber
Hirschberg a. d. B.; vorm. ASEA Brown Boveri
Institut für Umweltverfahrenstechnik,
AG, Fachber. Antriebstechnik, Mannheim
Universität- Gesamthochschule Essen
Dr.-Ing. Gereon Thomas Dipl.-Ing. Volker Weiss
Rheinbraun AG, Köln Umweltbundesamt, Berlin
Prof Dr.-Ing. Roger Thull Dr. Gert Wemmer
Institut für Experimentelle Zahnmedizin, Osram Sylvania Ltd., Mississauga/Kanada
Universität Würzburg Prof Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil.
Elsbeth Wendler-Kalsch
Dr.-Ing. Alfred Uhde
Institut für Werkstoffwissenschaften,
vorm. Deutsche Transalpine Gelleitung GmbH
Universität Erlangen-Nürnberg
(TAL), München
Prof Dr. rer. nat. Hartmut Wendt
Dr.-Ing. Joachim Voß Institut für Chemische Technologie, Technische
Deutsche Montan-Technologie für Rohstoff, Hochschule Darmstadt
Energie, Umwelt; Bochum
Prof Dr.-lng. Peter Wolf
Dipl.-Ing. Johann Waldmann Fachgebiet Flughafenwesen, Rheinisch
Siemens AG, Bereich Energieerzeugung Westfälische Technische Hochschule (RWTH)
(KWU), Erlangen Aachen
IX
Erläuterungen zur Benutzung
Die zahlreichen Gebiete der Energietechnik sind in rd. 4 000 Stichwörter aufgegliedert. Unter
einem aufgesuchten Stichwort ist - je nach inhaltlicher Gewichtung in längerer oder kürzerer
Form oder als Übersichtsbeitrag - seine erläuternde Erklärung zu finden, die dem Benutzer
das entsprechende Wissen vermittelt. Die zahlreichen fettgedruckten Einzel-Verweise führen
entweder zu einem synonymen oder übergeordneten Begriff, unter dem das entsprechende
Stichwort abgehandelt ist. Die Querverweise (~)im Text sollen durch Aufsuchen anderer,
verwandter oder ergänzender Stichwörter zu einer Vertiefung des Themas verhelfen. Der
Verweisungspfeil ~fordert dazu auf, das dahinterstehende Wort nachzuschlagen, um weitere
Auskunft zu finden.
Die Stichwörter folgen einander alphabetisch. Diese Reihenfolge ist - auch wenn ein Stich
wort aus zwei zusammengesetzten Substantiven besteht oder bei Abkürzungen - strikt einge
halten: Bei mit Bindestrich zusammengesetzten Substantiven ist das Stichwort als ein Wort,
d. h. zusammengezogen, alphabetisiert; ein zusammengesetztes Stichwort, wenn es z. B. mit
einem Adjektiv verbunden ist, wurde vorwiegend unter dem Substantiv eingeordnet. Auch
sind die Substantive in der Regel im Singular aufgeführt. Ausnahmen sind nur zur besseren
Handhabung gemacht worden, wobei auf die übliche Ausdrucksweise geachtet wurde (Adjektiv
vor Substantiv, weil ausschlaggebend beim Aufsuchen).
Die Umlaute ä, ö und ü sind, den traditionellen Alphabetisierungsregeln folgend, unter ae,
oe und ue eingeordnet.
Die zahlreichen Illustrationen und Tabellen zu den einzelnen Stichwörtern sind in der Regel
im Anschluß an den Absatz, in welchem sie erwähnt oder erläutert wurden, angeordnet. In
Einzelfällen kann es aber vorkommen, daß diese - besonders bei zweispaltigen Zeichnungen
oder Tabellen - erst auf der nächsten Seite stehen. Durch das Wiederholen des Stichwortes
in der Bildunterschrift bzw. Tabellenüberschrift ist die Zuordnung zum Text jedoch gewähr
leistet; zusätzlich finden sich an der betreffenden Textstelle entsprechende Seitenhinweise.
Literaturangaben sind knapp gehalten und auf die wichtigsten Veröffentlichungen beschränkt.
Deutschsprachige Literatur wurde - soweit vorhanden - bevorzugt.
Düsseldorf, im April 1994 Lektorat
Informationen aus Energietechnik und -wirtschaft
Die Stichwortartikel in dem vorliegenden Lexikon enthalten in Form von Werkbildern und
technischen Angaben naturgemäß zahlreiche Hinweise auf energietechnische Erzeugnisse und
-komponenten. Dem Leser sollen hiermit ergänzend zur Erklärung der grundlegenden Zusam
menhänge auch konstruktive und verfahrenstechnische Lösungen aus der Industriepraxis gezeigt
werden. Am Schluß dieses Werkes sind Informationen aus Energietechnik und -wirtschaft als
Anzeigenteil angeordnet, der eine schnelle Informationsübersicht über einschlägige und renom
mierte Unternehmen vermittelt.
Der Verlag
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