V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt Klima und Energie

Präsentation zum Thema: "V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt Klima und Energie"—  Präsentation transkript:

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

2 Klima und Energie 3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung
0. Klima <> Energie 1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln 1.1 Ein Entwicklungsproblem 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 – 2005 2.2 Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s 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: 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“) Hier geht‘s weiter

3 Direkte Sonnenenergie Dezentrale Wärme und Strom
3.13 Direkte Sonnenenergie Dezentrale Wärme und Strom

4 Sonnenwärme 3.13.11 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 Sonnenkollektoren Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

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

6 Hoffnungen auf solare Wärme
Hoffnungen auf solare Wärme

7 Endenergieverbrauch nach Bedarfsarten
Zur Erinnerung: Endenergieverbrauch nach Bedarfsarten ( BRD 2003 AD ) WW&PW Hzg mech. UrQuelle: Geiger e.a., BWK 57,(2005), Nr.1/2, p.48-56 BQuelle: FVS-Themen2005_Müller-Steinhagen: Wärme-undKäte aus RE- Stand und Forschungsbedarf; p.13

8 CO2 nach QuellKategorien in 2005:
Zur Erinnerung: 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“

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

10 „Klappern gehört zum Handwerk“
Anmerkung: „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.

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

12 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 3. Regenerative Energien: Biomasse Solarkollektoren Erdwärme 4. Große Hoffnung auf KWK ! (mal sehen) Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau… . fig.6.12p BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf

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

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

15 Ökologische Bewertung der Solarthermie
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. alles sehr positiv 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

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

17 Bitte nur das Original zitieren!!!
Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status Ich 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!!! FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

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

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

21 Aktualisierung: Solarthermische Markdaten BRD 2005
Umrechnung: 1 m2 ~ 700 Wp Siehe auch Abschnitt BQuelle:Intersolar2006 – Freiburg, Messekatalog ; UrQuelle: Solarpromotion GmbH, Freiburg

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

23 150 … 300 Mm2 Kollektorfläche Notwendig:
Entsprechend etwa : 100 bis 200 GWth 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 Mm2 Solarkollektoren UrQuelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

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

26 3.13.12.21 Entwicklunfg der Flachkollektoren
Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

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

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

30 Vakuum - Kollektoren Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

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

33 3.13.12.3 Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung
Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

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

37 nachher: 3.13.12.32 Gebäudeintegration
Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

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

39 Elastomer-Metall- Absorber (EMA)
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.

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

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

44 F&E-Bedarf

45 Solare Systeme für Warmwasser und Heizung
Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

46 Warmwasser + Heizungsunterstützung

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

48