CleanTech als Gründungsund Wachstumschance Bergische Universität Wuppertal, 10. Juni Projektentwicklung im Bereich Solarthermie

Transkript

1 CleanTech als Gründungsund Wachstumschance Bergische Universität Wuppertal, 10. Juni 2010 Projektentwicklung im Bereich Solarthermie Prof. Dr.-Ing. Reinhard Harte Bergische Universität Wuppertal Krätzig & Partner GmbH Bochum F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

2 These 1 Fossile Energieträger sind endlich, sie sind aber in naher Zukunft unverzichtbar. These 2 F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

3 Situation Stromerzeugung weltweit Wasserkraft 17,1% Regenerative 1,6% Kernenergie 16,9 % Fossile Brennstoffe 64,4% Quelle: VGB PowerTech und Vattenfall Europe Generation AG F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

4 Situation Weltweites Energieszenario bis 2050 Stromerzeugung Welt-Stromerzeugung in in Mrd. Mrd. MWh MWh 62,4 17 Kohle Steigender Weltenergieverbrauch erfordert den Einsatz fossiler Energieträger Globale Klimavorsorge benötigt effiziente und saubere Technologien +245% 18, Erdgas Erdöl Kernenergie Regenerative Ersatz von Altanlagen durch modernste Kraftwerkstechnik Weiterentwicklung geeigneter Techniken zur CO 2 -Minderung Globale Lösungen durch Einbeziehung von Schwellen- und Entwicklungsländern Große Herausforderung für Ingenieure weltweit Quelle: World Energy Council, Energy Policy Scenarios to 2050, London 2007 Quelle: World Energy Council, Energy Policy Scenarios to 2050, London 2007 and RWE Energie AG F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

5 Situation Stromerzeugung in Deutschland Bruttokraftwerkskapazitäten (total 134,3 GW) Bruttostromerzeugung (total 636,8 TWh) Wind 15% Öl 4% Wasser 8% Sonstige 4% Kohle 37% Wind 6% Öl 1% Gas 12% Wasser 4% Sonstige 7% Kohle 48% Gas 16% Kernenergie 16% Kernenergie 22% Quelle: Energiedaten, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie ( ) F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

6 Situation Wirkungsgrad und CO 2 -Emissionen Steigerung der Dampftemperatur und des Dampfdruckes in Kohlekraftwerken Annäherung an das theoretische Maximum des Carnot-Wirkungsgrades Ressourcenschonung und Reduktion der CO 2 -Emissionen Spezifische CO CO 2 2 -Emissionen [g/kwh] [g/kwh] Durchschnitt Weltweit Quelle: Vattenfall Europe Generation AG Durchschnitt Deutschland - 35 % CO 2 Derzeitiges Potential zur CO 2 -Minderung Stand der Technik Wirkungsgrad [%] Dampfkraftwerk Mit 700 -Technologie F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

7 Situation Quelle: RWE Energie AG BoA in Neurath (RWE) Quelle: E.ON Kraftwerke AG KW Datteln (E.ON) F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

8 These 1 Fossile Energieträger sind endlich, sie sind aber in naher Zukunft unverzichtbar. These 2 Unerschöpflich ist nur die Sonnenenergie, doch nicht jede ihrer Erzeugungsarten ist umweltfreundlich. F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

9 Solarthermie DESERTEC - Solarthermische Großkraftwerke Technologie 1) Sonnenkollektor (Parabolrinnen) 2) Öl-Salz Wärmetauscher 3) Heißer Salztank 4) Kalter Salztank 5) Öl-Dampf Wärmetauscher 6) Dampfturbine 7) Kondensator 8) Generator 9) Transformator 10) Netzeinspeisung 11) Kühlturm Quelle: Welt ) Wasserbehälter F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

10 Solarthermie Wasserverbrauch verschiedender Kraftwerksarten Water Use by Plant Type Water use, gal/mwh Hotel Fuel processing CT injection Inlet air cooling Ash handling Scrubbing Boiler make-up Cooling Nuclear Coal Oil Gas Simple CT Comb. Cycle IGCC Solar thermal Solar PV Wind Biofuel F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

11 Solarthermisches Aufwindkraftwerk (nach Schlaich) Erwärmung der Luft unter dem Kollektordach durch die Sonne Auftriebswirkung im zentralen Kaminschaft Antrieb der druckgestuften Turbinen am Turmfuß Elektrische Leistung durch angekoppelte Generatoren F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

12 Energieertrag aus Solarthermie in Namibia Power [MW] Maximum Electrical Power Output First semester - 21st of each month Solar time Jan Feb Mar Apr May Jun Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

13 Steuerung der Energieertrags Wassertanks mit Plastikabdeckung Vergleichmäßigung der Tagesganglinie (statische Steuerung) Relativ flache Tanks mit schwarzem Innenboden Gedeckt mit transparenter Plastikfolie (keine Verdunstung) Zum Boden und zu den Seiten isoliert (keine Wärmeverluste) Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

14 Steuerung der Energieertrags Plastik-gedeckte Wassertanks Flächenanteil der Wassertanks an der Kollektorfläche Power [MW] Reference plant (Jun) Reference plant (Dec) 1/2 Area water tanks (Jun) 1/2 Area water tanks (Dec) 3/4 Area water tanks (Jun) 3/4 Area water tanks (Dec) Full Area water tanks (Jun) Full Area water tanks (Dec) Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance Solar time F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

15 Steuerung der Energieertrags Sekundäres Kollektordach Dynamische Steuerung Regulierung des Luftstroms Möglichkeit zur Energiespeicherung und zum gezielten Energieabruf Grundlaststrategie Spitzenlaststrategie Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

16 Steuerung der Energieertrags Sekundäres Kollektordach: Grundlaststrategie Gute Steuerung 1.5% Minderung der jährlichen Leistung Power [MW] Reference plant (Jun) Reference plant (Dec) Plant with SR (Jun) Plant with SR (Dec) Solar time Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

17 Steuerung der Energieertrags Sekundäres Kollektordach. Spitzenlaststrategie Gute Steuerung 2% Steigerung der jährlichen Leistung Power [MW] Reference plant (Jun) Reference plant (Dec) Plant with SR (Jun) Plant with SR (Dec) Solar time Acc. Kroeger/Praetorius (Univ. Stellenbosch): Solar Chimney Power Plant Performance F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

18 Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

19 Abmessungen des Aufwindturms Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

20 Tragverhalten des Aufwindturms Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum 1. Eigenfrequenz 0,15 Hz Beulsicherheit 5,47 Risse > 0,2mm F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

21 Bauverfahren des Aufwindturms Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum Selbstkletterkrane ALIMAK Lastenaufzüge und Betonpumprohre Krananordnung ALIMAK Lastenaufzüge und Betonpumprohre Kranschwenkbereich Turmschale F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

22 Solar Chimney Power Technology F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

23 F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

24 Solar Chimney Power Technology F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

25 Solar Chimney Power Technology F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

26 September 2010, Bochum/Germany 2 nd International Symposium on Solar Chimney Power Technology jointly organized by Ruhr-Universität Bochum Bergische Universität Wuppertal supported or sponsored by BEROA, CICIND, DAfStb, DSTV, EASD, GACM, Heitkamp, IASS, K&P, N&P, SBP, VGB PowerTech F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke

27 Vielen Dank für Ihr Interesse. F Bergische Universität Wuppertal Statik und Dynamik der Tragwerke