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Solarthermie. Hanna Fekete Sommerakademie Salem From : www.pa.msu.edu/~bauer/Energie/Talks/04-Solarthermie.ppt. Inhalt. Potential der Sonnenenergie Was ist Solarthermie Anwendungen Heizung/Brauchwarmwasser Prozesswärme Elektrizität -> Solarthermische Kraftwerke Wirtschaftlichkeit
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Solarthermie Hanna Fekete Sommerakademie Salem From : www.pa.msu.edu/~bauer/Energie/Talks/04-Solarthermie.ppt
Inhalt • Potential der Sonnenenergie • Was ist Solarthermie • Anwendungen • Heizung/Brauchwarmwasser • Prozesswärme • Elektrizität -> Solarthermische Kraftwerke • Wirtschaftlichkeit • Desertec
Potential • Im Durchschnitt erreichen 1000 W/m^2 die Erdoberfläche • Die Sonnenenergie, die die Erde erreicht, ist um den Faktor 10000 größer als die verbrauchte Primärenergie
Ein Quadrat in der Sahara mit 300km Kantenlänge würde genügen, um den gesamten Strombedarf der Erde zu decken
Prinzip • Umwandlung von Solarstrahlung in nutzbare thermische Energie • Photonenenergie bringt Atomgitter zum Schwingen
Verschieden Arten von Kollektoren • Flachkollektoren • Vakuumröhrenkollektoren • Speicherkollektoren
Prozesswärme Beleuchtung Heizen Warmwasser Mechanische Energie <200°C Prozesswärme >200°C Verwendung von Energie in der Industrie
Wo wird Prozesswärme benötigt? • In Industrie zum Schweißen, Schmelzen, Schmieden oder zur Dampferzeugung • In der Landwirtschaft zur Trocknung • Zur Kühlung von Gebäuden • In der Lebensmittelindustrie
Solarthermische Kraftwerke Umwandlung von Solarenergie in Prozesswärme oder elektrischen Strom
Grundlegende Funktionsweise • Sonnenlicht wird konzentriert und absorbiert • Wärmeträgermedium wird erwärmt (z.B. Wasser, Öl, Luft) • Evtl. Wärmetauscher • Turbine und Generator/Stirling Motor
Arten von Kraftwerken • Parabolrinnen • Fresnel • Parabolic Dish • Solar Tower • Aufwind • Fallwind
Parabolrinnen Schema eines Parabolrinnenkraftwerks mit Speicher
Existierende Parabolrinnenkraftwerke: • Andasol I (Granada, 50MW) • SEGS (=solar electricity generation system)(Mojave-Wüste in Kalifornien, 350MW) • Geplant bzw. im Bau: • Andasol II und III (je 50MW) • In Algerien: Als Unterstützung für Gaskraftwerk (25MW) • Wirkungsgrad ~15% • Problem: Know-How nicht in den Ländern vorhanden, in denen die solare Strahlung groß genug ist
Bisher nur Testanlagen, z.B. auf der Plataforma Solar de Almería, Südspanien • Flache Spiegel leicht zu bauen -> lokale Wertschöpfungskette • Durch mögliche Massenproduktion günstiger
Z.B. Eurodish auf der Plataforma solar de Almería, 10kW • Wirkungsgrad: 21 – 23% • Einzelne Module für dezentrale Energieversorgung • Kann ersatzweise leicht mit anderer Hitzequelle betrieben werden • Kein Wärmeübertragungsmedium notwendig
Solar Tower PS10 bei Sevilla, Spanien
Existierende Projekte: • 10 Testprojekte weltweit • Z.B.: • Solar Two: Kalifornien, 10MW • Planta Solar 10: Sevilla, 11MW • Geplant: • PS20: Sevilla, 20MW • Durch sehr hohe Temperaturen (bis zu 1100°C) hohe Wirkungsgrade möglich: 25% und mehr
Zur Zeit keine existierenden Projekte • Testprojekt in Manzaranes, Spanien: Spitzenleistung 50kW, Wirkungsgrad 0,5%, Turm wurde bei einem Sturm zerstört • Pläne für Aufwindkraftwerke gibt es vor allem in Australien • Problem: Viel Platz und hohe Anfangsinvestition nötig
Fallwindkraftwerk http://www.tagesschau.de/multimedia/video/video261690.html
460MW sind wirtschaftlich und technisch sinnvoll • Wirkungsgrad überproportional abhängig von der Höhe. (1000m -> 2,5%) • Sehr hohe Investitionen (~ 1 MilliardeUS$) • Funktioniert am besten in Wüstenregionen, die aber in der Nähe von großen Gewässern gelegen sind
Senkung der Kosten durch: • Verbesserte Technologie • Materialien • Prozesse • Economies of Scale
Desertec Clean Power from Deserts
Kooperation zwischen EU und MENA (Middle East und North Africa) • Solarthermische Kraftwerke und Windenergie in Nordafrika • Export über HGÜ-Leitungen nach Europa • Andere regenerative Energien verknüpft durch ein großes Stromnetz (Supergrid)
Wer steckt dahinter? • TREC=Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation • Gegründet von: Club of Rome, Hamburger Klimaschutz-Fonds und dem Jordanischen Nationalen Energieforschungszentrum (NERC) • Ca. 60 Mitglieder, die das Projekt Regierungen und privaten Investoren vorstellen • Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Mögliche Daten für die Umsetzung Quelle: www.desertec.org, Juli 2008
Argumente für Desertec • Steigenden Energienachfrage kann durch regenerative Quellen gedeckt werden • Langfristig Stromgestehungs- und Übertragungskosten von 0.04-0.05€/kWh • Vermehrte Wertschöpfung in armen Ländern sowie erhöhte Einnahmen durch Stromexporte • Technik ist vorhanden