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Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 (für größere

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Präsentation zum Thema: "Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 (für größere"—  Präsentation transkript:

1 Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ ; Fax / (für größere Homepage: Dr. Gerhard Luther Universität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie c/o Technische Physik – Bau E26 D Saarbrücken EU - Germany V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt

2 0. Klima <> Energie 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten 2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKWs 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.1 Sonnenenergie ( Offshore Wind, Biomasse, Solarthermie., Photvoltaik ) 3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz Strategische Reserve: demnächst: 3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald: 3.6 Kernkraftwerke der Generation IV (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht: 3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> Standard FuKw) Klima und Energie Hier gehts weiter

3 Direkte Sonnenenergie Dezentrale Wärme und Strom 3.13

4 Sonnenwärme Große Hoffnungen auf solare Wärme Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status (hier übernehme ich einen vorbildlichen Vortrag aus den FVS-Themen 2005) Marktentwicklung: Der Kollektormarkt in BRD Kollektorbauarten.21 Entwicklunfg der Flachkollektoren.22 Vakuum – Kollektoren.23 Parabolrinnen Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung. 31 Stillstandsbetrieb.32 Gebäudeintegration (incl. Metalldächer).33 Neue Konzepte Bionische Strömungsstrukturen, Photovoltaisch-thermische Kollektoren F&E-Bedarf bei Sonnenkollektor en Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

5 Zur UrQuelle: Speicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf aktuell ganz hervorragend downloadbar kostenlose Broschüre Herzlichen Dank an FVS und Landesintiative NRW Wichtige Quelle:

6 Hoffnungen auf solare Wärme

7 Zur Erinnerung: Endenergieverbrauch nach Bedarfsarten ( BRD 2003 AD ) BQuelle: FVS-Themen2005_Müller-Steinhagen: Wärme-undKäte aus RE- Stand und Forschungsbedarf; p.13 UrQuelle: Geiger e.a., BWK 57,(2005), Nr.1/2, p WW&PW Hzg mech.

8 CO2 nach QuellKategorien in 2005: CO2 Produktion (!) in Haushalten (= Heizung + Warmwasser) ergibt: 13,5% der gesamten CO2 –Emissionen. (beachte: Fernwärme + Elektroheizung gehört zu Energiewirtschaft) Urquelle der Daten: BMWi Energiedaten,Tabelle 9, letzte Änderung: Speicher: BMWi_Energidaten-Exzerpt-fürVorlesung.xls !CO2 Zur Erinnerung:

9 Quelle: IWU-Darmstadt 2008 Speicher: IWU2008_1Diefenbach_Gebäudebestand-Basisdaten_10ppt.pdf Link: Das IWU sieht das wohl auch so:

10 Klappern gehört zum Handwerk VorBemerkung: Jede Branche macht sich halt so wichtig wie sie nur kann. Bemerkungen: 1. Die energiewirtschaftliche Bedeutung von Heizung und Warmwasser erkennt man am deutlichsten (aber noch nicht umfassend) am Primärenergieeinsatz. 2. Die Klimarelevanz spiegelt sich am deutlichsten in den CO2-Emissionen wider. 3. Die WärmeBranche und ihre Hilfstruppen benutzen dennoch am liebsten die Endenergie, bei der zwar die Exergie unbeachtet bleibt, und bzgl. der Klimabedeutung der hohe Gasanteil ungesehen bleibt, aber... siehe VorBemerkung. Es bleibt also dabei: Klimarelevant sind die CO2-Emissionen. Anmerkung:

11 Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau…. fig.6.12p. 186 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf Strukturveränderungen im Wärmemarkt bis 2050 FortschrittsTreiber: Effizienz+Gebäudesanierung, KWK, Biomasse + Kollektoren + Erdwärme

12 Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau…. fig.6.12p. 186 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf Also: 1. Gas, Öl und Kohle gehen in diesem Szenario massiv zurück Strom weiterhin wg. Prozesswärme 2. Halbierung des Wärmebedarfes wg. Effizienz + Sanierung (+ Demographie) von 5,8 EJ/a in 2000 auf nur noch 2,8 EJ/a in Regenerative Energien: Biomasse Solarkollektoren Erdwärme 4. Große Hoffnung auf KWK ! (mal sehen)

13 Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau…. fig.6.13p. 187 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf Beiträge erneuerbarer Energien im Wärmemarkt ca. 0,3 EJ/a aus Solarkollektoren Beachte die Nahwärme -Anteile

14 Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau…. fig.6.13 p. 187 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf RE im Wärmemarkt in verschiedenen Szenarien Berücksichtigung des Naturschutzes: Weniger Biomasse ca. 0,3 EJ/a aus Solarkollektoren Endenergie in [PJ/a]

15 Innerhalb von bestehenden Siedlungsstrukturen sind thermische Solarkollektoren völlig unproblematisch. Es stehen rund 970 Mio. m² zur Verfügung, dies entspricht einem jährlichen solaren Ertrag von ca. 290 TWh/a. = 1,044 EJ/a (Unter Berücksichtigung der Konkurrenz mit der PV um geeignete Flächen) Dieses Potenzial langfristig nicht ausgenutzt, so dass hier ebenfalls Anlagen auf Freiflächen aus Kapazitätsgründen nicht notwendig sind. Ökologische Bewertung der Solarthermie Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland; p. 163 Speicher: BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf alles sehr positiv

16 China Europa Weltmarkt für solarthermische Kollektoren BQuelle: FVS-Themen2005_Müller-Steinhagen: Wärme-undKäte aus RE- Stand und Forschungsbedarf; p.13

17 Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status I ch benutze im Folgenden einen wunderschöner Vortrag, von den führenden Fachleuten der führenden Institute. Der Originalvortrag ist in den FVS-Themen 2005 abgedruckt, Der Vortrag und die Original- Vortragsfolien stehen im Internet. Bitte nur das Original zitieren!!! F VS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

18 Zur Original-Quelle: Speicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf aktuell ganz hervorragend downloadbar kostenlose Broschüre Herzlichen Dank an FVS und Landesintiative NRW Bitte nur das Original zitieren: Quelle: Die FVS-Themen 2005 (p.24-29)

19 Zur Original- Quelle: F VS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren meine Quelle: Der Originalvortrag Bitte nur das Original zitieren:

20 Entwicklung des Kollektormarkts in Deutschland (Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 W th vgl. [1]) MW th Marktentwicklung Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

21 BQuelle:Intersolar2006 – Freiburg, Messekatalog ; UrQuelle: Solarpromotion GmbH, Freiburg Aktualisierung: Solarthermische Markdaten BRD 2005 Siehe auch Abschnitt Umrechnung: 1 m 2 ~ 700 W p

22 (Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 W th vgl. [1]) Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren Schwarzenbergbad in Saarbrücken

23 Notwendig: 150 … 300 Mm 2 Kollektorfläche Entsprechend etwa : 100 bis 200 GW th Vergleiche mit Nitsch-Szenario: Es stehen rund 970 Mio. m² zur Verfügung, entsprechend ca. 1,044 EJ/a Im Szenario eingeplant wurden ca. 0,3 EJ/a, entsprechend ca. 300 Mm 2 Solarkollektoren UrQuelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

24 Kollektorbauarten Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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26 Entwicklunfg der Flachkollektoren

27 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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30 Vakuum - Kollektoren

31 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren Parabolrinnen

32 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

33 Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung

34 Stillstandstemperaturen: Bei Flachkollektoren aus 1980: nur etwa 140° max. dann waren die thermischen Verlust hoch genug um die Einstrahlung abzuführen Bei heutigen Flachkollektoren. (2005) : bis teilweise über 230 °C gute Kollektoren haben eben wenig Verluste Sind die Kollektoren auf Heizbetrieb im Winter ausgelegt, so sind sie im Sommer natürlich überdimensioniert dann kommt es mangels Wärmeabnahme zum Stillstandsbetrieb(!)

35 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren Stillstandsbetrieb

36 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

37 Gebäudeintegration nachher:

38 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren Gebäudeintegration durch Metalldächer

39 Dunkle Metalldächer aus Formteilen können mit Omega-förmigen Vertiefungen (sogenannten Sicken) ausgeführt werden, in die Schläuche aus Spezial-EPDM eingelegt werden. Die Konstruktion ist frostsicher, da der Schlauch die Volumenausdehnung beim Gefrieren problemlos aufnimmt. Realisierung großflächiger, gebäudeintegrierter, kostengünstiger Sonnenkollektoren. Elastomer-Metall- Absorber (EMA)

40 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

41 Zinkdach als unverglaster Absorber mit Kapillarrohrmatten, die auf der Rückseite des Zn-Bleches verklemmt sind

42 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren Neue Konzepte

43 Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

44 F&E-Bedarf

45 Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

46 Warmwasser + Heizungsunterstützung

47 Weitere Anlagen folgen später: Mit Einsatz von Simulationsprogramm Polysun 4

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