Energiegewinnung durch Solarthermie Ein Vortrag von Maximilian Pfennig Zur Veranstaltung „Ingenieurhydrologie“ SS-2013 Prof. Dr. rer. nat. M. Koch, Institut für Geotechnik und Geohydraulik, Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie, Universität Kassel
Gliederung 1. Einleitung 2. Grundlagen Was ist Solarthermie Desertec Foundation 3. Solarthermische Kraftwerke Kraftwerkstypen Parabolrinnenkraftwerk Wärmespeicher Innovation 4. Zukunft mit Solarthermie-Strom 5. Quellen
„Im Jahre 2050 bräuchte die Menschheit 3 Erden, um ihren Ressourcenverbrauch zu decken“ Prognose von DF Einleitung:
Was ist Solarthermie? Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie Die Energie der Sonnenstrahlung wird eingefangen und mit dem Prinzip eines Wärmetauschers in nutzbare thermische Energie wie Warmwasser oder mit weiteren Verfahren in Strom umgewandelt
Desertec Foundation (DF) Stiftung mit Sitz in Berlin Internationales Netzwerk von Politikern, Wissenschaftlern und Ökonomen Vision: Versorgung möglichst vieler Menschen mit EE-Strom aus Wüstenregionen Konzept: fast unerschöpfliche Energiequelle der Sonne zu Strom umwandeln und verlustarm zu 90% der Weltbevölkerung transportieren „Etwa 1% der Wüstenfläche der Erde würde rein rechnerisch ausreichen, die ganze Menschheit mit Energie zu versorgen“
Desertec-Konzept
Solarthermische Kraftwerke Parabolrinnenkraftwerk Solarturmkraftwerk Fresnel-Kollektoranlagen Paraboloidkraftwerk
Funktionsweise der Kraftwerke Bündelung des einfallenden Sonnenlichts durch fokussierende Reflektorflächen Sammeln der Wärme: Durch über die Fläche verteilte Absorber (Parabol/Fresnel) Durch punktuelle Konzentratoren (Solarturm/Paraboloid) Stromgewinnung aus der Wärme durch dampferzeugende Systeme Stromgewinnung aus der Wärme wie in herkömmlichen Dampfkraftwerken
Funktionsweise der Kraftwerke Bündelung des einfallenden Sonnenlichts durch fokussierende Reflektorflächen Sammeln der Wärme: Durch über die Fläche verteilte Absorber (Parabol/Fresnel) Durch punktuelle Konzentratoren (Solarturm/Paraboloid) Stromgewinnung aus der Wärme durch dampferzeugende Systeme Stromgewinnung aus der Wärme wie in herkömmlichen Dampfkraftwerken
Technische Daten Parabolrinne Fresnel Solarturm Paraboloid Leistung [MW] 5-200 Einsatz Dampfturbine Gasturbine Receiver Absorberrohr Rohrbündel Wärmeträger Thermoöl Dampf Luft, Salz, Dampf Luft, Helium, Wasserdampf Wirkungsgrad [%] 15-20 14-19 16-23 Betriebstemp. [°C] 400 500 1000-1300 900-1200
Parabolrinnenkraftwerk Funktionsweise: Gewölbte Spiegel bündeln Sonnenlicht in einem Absorberrohr Thermoöl im Absorberrohr erhitzt auf bis zu 400°C Wärmetauscher nimmt Energie auf Wasser verdampft Turbinen laufen Strom fließt
1. Parabolrinnenkraftwerk in Marokko Geplanter Betrieb Ende 2015 Kollektorfläche 180.000 qm Kapazität 160 MW Strommenge: 370.000 MWh (ca. 120.000 Haushalte) Kosten: 700.000.000 € 200.000qm ca 25 fussballfelder Beispielhafte Abbildung
Wärmespeicher Thermische Energiespeicher ermöglichen 24h-Betrieb des Kraftwerks Flüssiges Nitritsalz wird auf bis zu 400°C erhitzt u. ermöglicht verlustarm zu speichern Einspeisung von Wasser -> Wasserdampf Siloförmige Wärmespeicher
Innovation Junge Technologie – Potenzial vorhanden Wirkungsgrad von momentan 15-20% steigern Thermoöl durch flüssige Salze ersetzen, höhere Temperaturen möglich Direkt-Verdampfung in Parabolrinnenkollektoren
Zukunft mit Solarthermie-Strom „Etwa 1% der Wüstenfläche der Erde würde rein rechnerisch ausreichen, die ganze Menschheit mit Energie zu versorgen“ Grundlastfähige Energiequelle Desertec Projekt: 17% der EU-Energieversorgung aus Afrika (im Jahre 2050) Problematik: Die afrikanische Bevölkerung wird kaum davon profitieren
Quellen Desertec.org http://www.klimaschutz.com/e125/e174/e176/Trieb_CSP_07-englisch.pdf Spiegel.de Wikipedia http://www.greenpeace-magazin.de/magazin/archiv/6-11/desertec/ http://www.hs-ansbach.de/fileadmin/bachelor/Energie-_und_Umweltsystemtechnik/Bilder/Solarthermische_Kraftwerke_1_.pdf http://www.wiwo.de/unternehmen/energie/solarthermische-kraftwerke-waermespeicher-macht-solarenergie-konkurrenzfaehig/5531546.html#
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