Projektentwicklung und Konzeptionierung bei solarer KWK am Beispiel zweier Projekte in der Atacamawüste
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- Kevin Bieber
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1 Projektentwicklung und Konzeptionierung bei solarer KWK am Beispiel zweier Projekte in der Atacamawüste Workshop Solarthermische Stromerzeugung im mittleren Leistungsbereich Präsentation von Matthias Fohrer, Sustainable Heat & Power Europe GmbH Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 1
2 INHALT 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILTIY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 2
3 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 3
4 1. Einleitung Die Förderung von mineralischen Rohstoffen trägt mit etwa 22% zum BIP Chiles bei Wichtigste Einnahmequelle Etwa 40% der weltweit technisch nutzbaren Lithium-Vorkommen sind im Salar de Atacama vorzufinden. Die Förderung der Salzlaken und deren Weiterverarbeitung ist energieaufwendig, wobei sowohl Strom als auch Wärme benötigt wird. KWK für optimale Energieeffizienz sinnvoll Ausgezeichnete Bedingungen für CSP-Kraftwerke bei El Salar (Abbau) Gute Bedingungen für CSP-Kraftwerke bei La Negra (Verarbeitung) Ausarbeitung von solarthermischen KWK-Konzepten Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 4
5 1. Einleitung Solarthermische Kleinkraftwerke Für Kleinanwendungen (100 kw 1,2 MW) mit entsprechendem Wärmebedarf (Heizung, Warmwasser, Klimatisierung, Meerwasserentsalzung, Prozessdampf etc.) gibt es die Möglichkeit Dampfmotoren an Stelle von Turbinen einzusetzen. Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 5
6 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 6
7 2. Rahmenbedingungen in Chile Primärenergiebedarf Primärenergiebedarf Produktionskapazitäten Immer mehr Energie muss importiert werden geringe Versorgungssicherheit & Preisstabilität Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 7
8 2. Rahmenbedingungen in Chile Stromproduktion 2007: esamt Chile: GWh SING (Nordnetz): GWh Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 8
9 2. Rahmenbedingungen in Chile Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 9
10 2. Rahmenbedingungen in Chile Gesetzeslage erneuerbare Energien keine direkten Subventionen für erneuerbare Energien (Ausnahme autonome PV-Systeme) Ziel: Anteil nicht konventioneller Energien an gesamter Stromerzeugungskapazität 5% bis 2010 Bei Nicht-Einhaltung Strafzahlungen der Energieversorger (jedoch geringe Strafen) Bis 9MWel Anlagengröße Netzanschluss garantiert, außerdem entfällt Durchleitungsgebühr Möglichkeit des Handels von CDM-Emissions-Zertifikaten Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 10
11 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILTY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 11
12 3. Workflow Pre-Feasibility Studie Step 1: Documentation of Project Boundary Conditions Step 2: Definition of Project Objectives Step 3: Basic Plant Design Step 11: Approximation of turnkey investment cost Step 12: Economic Calculations Step 6: Initial Component Sizing Step 7: Evaluation of Annual Thermal Production of Solar Collector Field Step 8-10: Thermodynamic Calculations Step 4: Collection of Solar Radiation Data Step 5: Adjustment and Correlation of Solar Radiation Data Step 13: Optimization Runs Step 14: Sensitivity Analysis Step 15: SWOT Analysis Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 12
13 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 13
14 3.1 Einstrahlung 4. Projektspezifische Informationen El Salar El Salar La Negra Direkthorizontalstrahlung: kwh/m²a La Negra Direkthorizontalstrahlung: kwh/m²a Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 14
15 4. Projektspezifische Informationen Förderstandort El Salar Strombedarf > MWh/a; kein Netzanschluss Dieselgeneratoren Tagsüber > 500 kwel Leistungsaufnahme Abwärmenutzung zur Verdunstung der Salzlaken möglich; Fördermenge > 500m³/h Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 15
16 4. Projektspezifische Informationen Aufbereitung in La Negra Strombedarf MWh/a MWh/a; im Sommer ca. 18% höherer Bedarf als im Winter; Netzanschluss vorhanden Kapazitäten sollen bis 2011 deutlich ausgebaut werden mit dann durchschnittlicher Leistungsaufnahme über 4MWel Wärmebedarf > MWh/a (2007); Für 2011 wird mit > MWh/a gerechnet Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 16
17 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 17
18 5. Konzepte zur Abwärmenutzung El Salar 1 MWel+ Abwärmenutzung Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 18
19 5. Konzepte zur Abwärmenutzung La Negra 750 kwel; Gegendruck 7 bar Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 19
20 5. Konzepte zur Abwärmenutzung La Negra 5MWel; Entnahmen 7 bar und 3 bar Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 20
21 5. Konzepte zur Abwärmenutzung La Negra 2 MWel; Entnahme 7 bar und Gegendruck 3 bar Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 21
22 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 22
23 6. Ergebnisse EL SALAR Konfiguration: 7 Module SPG Fresnel-Kollektor + Turbine 1 MWel ca. 40% des Strombedarfs können solar abgedeckt werden electrical & thermal energy production [kwh] Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 23
24 6. Ergebnisse LA NEGRA I Konfiguration: 14 Module SPG Fresnel-Kollektor + Turbine 750 kwel(gd 7bar) ca. 13% solare Deckung des gesamten Wärmebedarfs ca. 2,3% solare Deckung des Strombedarfs electrical & thermal energy production [kwh] Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 24
25 6. Ergebnisse LA NEGRA II Konfiguration: 36 Module SPG Fresnel-Kollektor + Turbine 5 MWel ca. 12% solare Deckung des gesamten Wärmebedarfs ca. 21% solare Deckung des Strombedarfs electrical & thermal energy production [kwh] Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 25
26 6. Ergebnisse LA NEGRA III Konfiguration: 25 Module SPG Fresnel-Kollektor + Turbine 2 MWel ca. 11% solare Deckung des gesamten Wärmebedarfs ca. 6% solare Deckung des Strombedarfs electrical & thermal energy production [kwh] Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 26
27 6. Ergebnisse Tagesverlaufskurven Sommer/Winter Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 27
28 6. Ergebnisse Hybridisierung Windkraft & solarthermisches Kraftwerk für El Salar Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 28
29 1. EINLEITUNG 2. RAHMENBEDINGUNGEN IN CHILE 3. WORKFLOW PRE-FEASIBILITY STUDIE 4. PROJEKTSPEZIFISCHE INFORMATIONEN 5. KONZEPTE ZUR ABWÄRMENUTZUNG 6. ERGEBNISSE 7. FAZIT Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 29
30 7. Fazit Abwärmenutzung kann die energetische Ausbeute und somit die Wirtschaftlichkeit von solarthermischen Kraftwerken steigern Optimales Design der Anlagen hängt von vielen Parametern ab Abwärmenutzungsgrad Spezifische Kosten Versorgungssicherheit von Strom und Wärme STKWK in El Salar auch mit Windenergie sinnvoll ergänzbar Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 30
31 LEISTUNGSSPEKTRUM SHP-EUROPE Projektmanagement Pre-Feasibility Studien Messkampagnen Genehmigungsplanung CDM/JI Emission Trading Services Solar-, Biogas-, Wind- + fossile Kraftwerke (mit KWK) Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 31
32 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT! FRAGEN? Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 32
33 Please feel free to contact us : Sustainable Heat & Power Sustainable Heat & Power Europe GmbH Spain S.L. Großer Burstah 31 Armengual de la Mota, 14, 2º Hamburg / Germany Malaga / Spain Tel.: Tel.: e-fax: Fax : Rüdiger Wolf Wolf@shp-europe.com Internet : heat-power.com SHP Europe GmbH (formerly trading under Solar Heat t & Power Europe GmbH) Status : October 2007 Konzeptionierung STKWK an Hand zweier Projekte in Chile 33
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