Prinzipien der Stromerzeugung Konventionelles Dampfkraftwerk Geothermische Kraftwerke
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- Walter Schwarz
- vor 8 Jahren
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1 Technologien zur Nutzung der Erdwärme zur Stromerzeugung Entwicklungsstand und Perspektiven Prof. Dr.-Ing. Lothar Petry
2 Übersicht Prinzipien der Stromerzeugung Konventionelles Dampfkraftwerk Geothermische Kraftwerke Ausblick Lardarello (1. geoth. Kraftwerk) Weltweit install. Leistung Flash-Prozesse ORC Kalina Neustadt-Glewe Prof. Dr. Lothar Petry 2
3 Prinzipien der Stromerzeugung getrennte Ladungen (Batterien) Ladungstrennung (PV-Anlagen) Induktion (Synchrongeneratoren) Prof. Dr. Lothar Petry 3
4 Turbinen-Generator-Einheit Prof. Dr. Lothar Petry 4
5 Dampfkreislauf Prof. Dr. Lothar Petry 5
6 Prinzip der Dampfturbine Prof. Dr. Lothar Petry 6
7 Turbinenquerschnitt Prof. Dr. Lothar Petry 7
8 Generator mit Turbine Prof. Dr. Lothar Petry 8
9 Der Stator Prof. Dr. Lothar Petry 9
10 Der Rotor Prof. Dr. Lothar Petry 10
11 Drehstromgenerator Prof. Dr. Lothar Petry 11
12 Konventionelles Dampfkraftwerk Prof. Dr. Lothar Petry 12
13 pv-diagramm Prof. Dr. Lothar Petry 13
14 Ts-Diagramm Prof. Dr. Lothar Petry 14
15 thc T0 = 1 T Beispieldaten konventioneller Dampfkraftwerke Frischdampfdruck p = bar Frischdampftemperatur T = C Kondensatordruck p 0 = 0,04 bar Kühlmitteltemperatur T 0 = 25 C Wirkungsgrad beim Clausius-Rankine-Prozess: η thcr = % (real) Wirkungsgrad beim Vergleichsprozess (Carnotscher Kreisprozess): η thc = 1 T 0 / T = 61,4 % (theoretisch) Kraftwerkswirkungsgrad η el = % Prof. Dr. Lothar Petry 15
16 Geothermische Kraftwerke Prof. Dr. Lothar Petry 16
17 Larderello (Italien) 1827 Francesco Larderel verwendet den heißen Dampf zur Borgewinnung Erzeugung el. Stromes mittels geotherm. Energie Trockendampf aus 1000 m Tiefe, 245 C Ab 1910 Verwendung des Dampfes zum Heizen in der Industrie bereits 250 kw el. Leistung Erzeugung von 127 MW el. Leistung. Erzeugung heutzutage beträgt ca. 500 MW (deckt 1,5 % des Strombedarfs in Italien). Prof. Dr. Lothar Petry 17
18 Larderello Prof. Dr. Lothar Petry 18
19 Geothermie Kraftwerk Nesjavellir (Island) Prof. Dr. Lothar Petry 19
20 Weltweit installierte geothermische Leistung Land USA Philippinen Mexiko Indonesien Italien Japan Island Restliche Jahr 2000 (MW) Jahr 2003 (MW) Prof. Dr. Lothar Petry 20
21 Geothermie-Kenndaten Heiß- und Trockendampf T > 150 C: Direkte Nutzung in Turbinen Heißwasser T > 150 C: Flash-Systeme (Single und Double Flash) T < 150 C oder aggressives Thermalfluid oder Druck zu niedrig: Binäranlagen (Kalina oder ORC) Prof. Dr. Lothar Petry 21
22 Wirkungsgrade verschiedener Prozesse Prof. Dr. Lothar Petry 22
23 Single-Flash Prof. Dr. Lothar Petry 23
24 Ts-Diagramm Single-Flash Prof. Dr. Lothar Petry 24
25 Single-Flash mit Kondensator Prof. Dr. Lothar Petry 25
26 Ts-Diagramm Single-Flash mit Kondensator Prof. Dr. Lothar Petry 26
27 ORC-Regenerator Prof. Dr. Lothar Petry 27
28 Ts-Diagramm ORC-Regenerator Prof. Dr. Lothar Petry 28
29 Kalina-Prozess Prof. Dr. Lothar Petry 29
30 Geothermisches Kraftwerke (Prinzipdarstellung) Prof. Dr. Lothar Petry 30
31 Flussdiagramm Húsavíkur Kraftwerk Prof. Dr. Lothar Petry 31
32 Kalina-Prozess (Verdampfung) Prof. Dr. Lothar Petry 32
33 Kalina-Prozess (Kondensation) Prof. Dr. Lothar Petry 33
34 Geothermie Heiz-Kraftwerk Neustadt-Glewe Prof. Dr. Lothar Petry 34
35 Fakten zum Heizwerk Tiefe der Förderbohrung: 2250m Tiefe der Injektionsbohrung: 2335m MWh/a, davon bis zu 98 % geothermische Wärme Geothermische Wärmeleistung: kw Fördertemperatur der Sole: 97 C am Sondenkopf Fördermenge: m³/h Prof. Dr. Lothar Petry 35
36 Neustadt-Glewe 1. deutsches ORC-Kraftwerk 1989 Bohrung (2455m), 98 C heißes Thermalwasser Inbetriebnahme Geothermie-Heizwerk, 10,4 MW, 40 bis 110 m 3 /h Thermalwasser, Salzgehalt 227 g/l (Totes Meer: 300 g/l) Inbetriebnahme ORC-Kraftwerk, 210kW. 140 kw-förderpumpe pumpt aus 260 m Tiefe. Arbeitsmedium Perfluorpentan (C5F12) siedet ab 30 C. Wirkungsgrad ca. 6 %. Kraftwerksbetrieb nur im Sommer. Prof. Dr. Lothar Petry 36
37 Produktionsschema Prof. Dr. Lothar Petry 37
38 Fakten zum ORC-Erdwärme- Kraftwerk Elektrische Leistung: bis 230 KW Nutzbare geothermische Wärme: 98 C bis 71 C, ca.3000 kw ORC-Turbine: - einstufig mit drei Düsengruppen - Wirkungsgrad von 6,5%??? - Verdampfungstemperatur ca. 75 C - Verdampfungsdruck ca. 4 bar Kondensatordruck: ca. 1 bar Siedetemperatur des organischen Mediums bei Normaldruck: 31 C Synchrongenerator: 250 kva, 3000 U/min Stromerzeugung: MWh/a Im Jahr 2004 erzeugte Strommenge kwh Durch Erneuerung des EEG 15 Cent/kWh Prof. Dr. Lothar Petry 38
39 ORC-Kraftwerk Prof. Dr. Lothar Petry 39
40 Ausblick Niedrige Temperaturen und Drücke des Thermofluids in Deutschland? Kein konv. Dampfprozess ORC bei mittleren Temperaturen Kalina bei niedrigen Temperaturen Niedrige Wirkungsgrade Hohe Anlagenkosten Prof. Dr. Lothar Petry 40
41 Literaturverzeichnis Volker Quaschning: Regenerative Energiesysteme, Hanser Verlag 2006 Thomas B. Johansson u.a.: Renewable Energy, Island Press, 1993 Páll Valdimarson: Tiefe Geothermie-Verstromung, Geothermal Summer School, TU Darmstadt, Prof. Dr. Lothar Petry 41
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