Einleitung Prinzip der solarthermischen Stromerzeugung Turm-Solarkraftwerke Parabolrinnen-Solarkraftwerke Dish/Stirling-Systeme Aufwindkraftwerk

Transkript

1 Schlaich Bergermann und Partner GbR Dr. Gerhard Weinrebe Einleitung Prinzip der solarthermischen Stromerzeugung Turm-Solarkraftwerke Parabolrinnen-Solarkraftwerke Dish/Stirling-Systeme Aufwindkraftwerk Diskussion

2 Schlaich Bergermann und Partner GbR Schlaich Bergermann und Partner Beratende Ingenieure im Bauwesen Hohenzollernstraße Stuttgart Telefon: (0711) Fax: (0711)

3 9 kw Dish/Stirling Aufwindkraftwerk 50 kw Dish Stirling EuroTrough 150m² Heliostat

4 Energy consumption and population growth in a country as a function of its per capita gross domestic product Yearly average growth of population [%] Corresp. to a doubling in years [a] Energy consumption per capita [kwh/a] ,5 4 3,5 3 Keni Äthi Nige Jord Syri Iran Alge Saud Eastern Europe North America CAN SWE Norw USA Industrialized Countries Vene 2,5 Ugan Ägyp Nied Usbe Rußl Trin Tsch AUS D Peru Isra IND Mexi Bulg Western Europe 2 Ukra CH GB F Weiß Saud ,5 C AUS J Arge Vene Trin I I CAN 1 Usbe Alge GR E Isra USA Arge Pole Mexi Weiß Nied CH 0,5 Rußl GR F J Ägyp Ukra Jord E Norw C E Tsch SWE SWE Iran GB Developing Countries D 0 AUS low medium high income economies (65%) (10% of the world s population of 5,5 Billion people) (25 %) Gross Domestic Product per Capita (US

5 Verteilung der solaren Globalstrahlung Eignung für die solarthermische Stromerzeugung Globalstrahlungssumme > 2200 kwh/m²a sehr gut geeignet Globalstrahlungssumme > 1950 kwh/m²a gut geeignet

6 Erforderliche Fläche, um den gesamten Primärenergieverbrauch der Menschheit mit Aufwindkraftwerken zu decken Erforderliche Fläche, um den gesamten Primärenergieverbrauch der Welt d=2000 km Europas d=950 km Deutschlands d=440 km zu decken

7 Solarstrahlung Kollektor Strahlungsempfänger Turbine / Stirlingmotor bzw. Kamin und Turbine Generator Sammeln und ggf. Konzentrieren der Strahlungsenergie im Kollektor Umwandeln der Photonenenergie in Wärme im Strahlungsempfänger und Wärmeübertragung an das Wärmeträgermedium Umwandeln der thermischen Energie in mechanische Energie Umwandeln der mechanischen Energie in elektrische Energie

8 Einteilung solarthermischer Kraftwerke Solarthermische Kraftwerke zur Stromerzeugung punkt-konzentrierend linien-konzentrierend nicht-konzentrierend Dish/Stirling- Systeme Turm- Solarkraftwerke Parabolrinnen- Solarkraftwerke Aufwind- Solarkraftwerke

9 Schlaich Bergermann und Partner GbR

10 Quelle. Marco Aurelio dos Santos Bernardes

11 Prinzip des Aufwindkraftwerks Solarstrahlung (direkt und diffus) Gewächshaus Kaminzug Turbine Kamin Luftkollektor ( Gewächshaus ) Turbine

12 Prototyp in Manzanares

13 Operating times for the Manzanares prototype 1986 to Average daily operating times [hours] Jul 86 Aug 86 SepOkt Nov 86 DezJan Feb 87 Mrz 87 Apr 87 Mai Jun Jul Aug 87 SepOkt Nov 87 DezJan FebMrz Apr 88 Mai Jun Jul Aug 88 Sep 88 Okt 88 Nov 88 DezJan Fe 89

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15 Turbine im Betrieb

16 Stromerzeugung Solaranlage ohne Speicher Nennleistung AWK mit natürl. Erdbodenspeicher AWK mit Wasserspeich Leistung % Zeit 24

17 Aufwindkraftwerk Prinzip des Wärmespeichers Solarstrahlung Glasdach in die Luft in Erdboden & Wasserschläuche in die Luft Erdboden Tag Wasserschläuche Nacht Erdboden Schlaich Bergermann und Partn

18 Aufwindkraftwerk Stromerzeugung im Tagesverlauf Leistung (%) ohne Speicher 10 cm Wasserspeicher 20 cm Wasserspeicher :00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 Zeit (h)

19 Nachhaltigkeit Aufwindkraftwerke = Zement + Glas Zement+ Glas = Sand + Energie Aufwindkraftwerke können sich selbst reproduziere sind eine wirklich nachhaltige Energiequelle

20 Senkung der CO 2 -Emissionen erforderlich Mandatory Renewable Energy Target: 9500 GWh/a bis 2010 Erneuerbare Energien konkurrieren untereinander Äußerst günstige Standortbedingungen: Hohe Solarstrahlung Große ebene Flächen verfügbar Sehr positive Grundstimmung in Bevölkerung

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22 Electricity Costs: Solar Tower vs. Coal Power Plant Solar Tower investment cost: 500,000,000 annual electricity generation in GWh: 750 annuity Electricity Cost in /kwh fuel cost (black coal) coal power plant investment: 440,000,000 interest rate: 7% rate of coal price increase: 3.5% coal price in year 1 in /GJ: 2 escalation rate p.a. for investment on 2nd coal power plant: 2% operation and maintenance Time in Years operation & maintenance cost fuel cost coal power plant, annuity on investment operation & maintenance cost Solar Tower, annuity of investment cost Solar Tower, total of electricity costs coal power plant, total of electricity costs

23 Anzurechnende Emissionen von Treibhausgasen je bereitgestellter Kilowattstunde [g/kwhel] SEGS Parabolic Trough Dish/Stirling PHOEBUS Power Tower Solar Chimney Wind Turbine Photovoltaics Combined Cycle Rankine Cycle / Coal Treibhausgasemissonen in CO2-Äquivalenten

24 Solarthermische Anlagen stehen sowohl zur zentralen Stromversorgung (ca. 10 bis 200 MW) als auch für dezentrale Versorgungsaufgaben (10kW bis ca.1 MW) zur Verfügung. Geeignete Flächen sind weltweit in großem Maße vorhanden Geheimtipp für den Klimaschutz (Zitat BMU: Erneuerbare Energien und Nachhaltige Entwicklung, 1999) wichtige Option einer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung

25 Mehr Informationen z.b. unter Schlaich Bergermann und Partn Hohenzollernstraße Stuttgart Telefon: (0711) Fax: (0711)