Meerwasserentsalzung mit erneuerbaren Energien

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1 Meerwasserentsalzung mit erneuerbaren Energien EZ trifft Wissenschaft Anpassung an den Klimawandel aus der Perspektive des Nexus Wasser, Energie und Ernährungssicherung Eschborn, 20. November 2012 Massimo Moser, German Aerospace Center (DLR) Slide 1

2 Wasserbedarfsszenario in MENA Slide 2

3 Water Production [MCM/y] Wasserversorgungszenario für MENA Zunehmende Kluft zwischen Wasservefügbarkeit und -Bedarf Efficiency Gains Unsustainable Extractions Renewable Desalination Conventional Desalination Wastewater Reuse Surface Water Extractions Groundwater Extractions Total Demand BaU Year Abnehmende Wasserresourcen Slide 3

4 Konventionelle Entsalzungsanlage Kraftwerk Fuel Erdöl Wärme / Strom Wassereinlass Absieben, Filtration Entsalzungsanlage Direktes Discharge Anti-Scaling Anti-Foaming Anti-Korrosion Desinfektion Slide 4

5 Nachhaltige CSP-Entsalzungsanlage Sonnenwärmekraftwerk (CSP) mit thermischem Speicher Kraftwerk Fuel Wärme / Strom Nano- Filtration Entsalzungsanlage Horizontal Drain Intake oder Mikro- / Ultrafiltration Multiport Diffuser Discharge Source: catalanadeperforacions.com; cormix.info Slide 5

6 Globale Wasserknappheit IWMI 2006 Slide 6

7 Potential für Concentrating Solar Power (CSP) REACCESS 2009 Slide 7

8 Brennstoffkostenentwicklung Kohle (Australien) x 4.2 Erdöl x 5.6 Erdgas x 1.2 Erdgas (Russia) x Slide 8

9 LEC [US$cent/kWh] Lernkurven für erneuerbare Energien PV Wind Biomass CHP Geothermal CHP Concentrating solar thermal EREC Slide 9

10 Power [MW] Power [MW] Power [MW] Stored Energy [MWh] Erneuerbare Energien für Entsalzung: warum CSP? Power Supply Profile - Wind + Fossil Backup Wind Power Wind Dump Fossil Backup Power Demand DES Hour of the week [-] Power Supply Profile - PV + Fossil Backup PV Power PV Dump Fossil Backup Power Demand DES Hour of the week [-] Power Supply Profile - CSP Hybrid CSP solar CSP fossil Demand DES Stored Thermal Energy Hour of the week [-] Wind PV CSP Entsalzungsanlage benötigen Grundlastbetrieb Konflikt mit fluktuierendem Charakter von EE CSP bietet die Option von thermischem Speicher Hybridbetrieb ist auch möglich im gleichen Kraftwerk (kein Schattenkraftwerk erforderlich) Ein fairer Technologievergleich sollte unter gleichen Rahmenbedingungen durchgeführt werden ( Definition einer Last!) Speicher- und Back-up- kosten sollen im Fall von fluktuierenden EE berücksichtigt werden (Wind und PV) Stromimporte sind nicht kostenfrei Slide 10

11 CSP Technologieüberblick Slide 11

12 CSP Schema 395 C Solar Field Fossil Back-up Re-heater 385 C 377 C 100 bar Steam Turbine G 285 C Steam Generator Temperature depends on the configuration Thermal Storage 295 C Slide 12

13 Mögliche CSP + Entsalzungskonfigurationen (große Anlagen) 377 C 100 bar 377 C 16,5 bar G 73 C 0,35 bar Pre-treatment Sea Water intake CSP: Parabolrinnen 2 Entsalzungstechnologien: MED: Multiple-Effect-Distillation RO: Reverse Osmosis 377 C 100 bar Re-heater 1 Steam Turbine G C MED Permeate RO Brine Pre-treatment Brine discharge Sea Water intake Entsalzung: 100,000 m 3 /d El. Leistung: ca. 100 MW el Speicher: 7.5 h (design) Betrieb: 8,000 h/y, Hybridbetrieb Stromgestehungskosten: US$cent/kWh Wassergestehungskosten: US$/m 3 Once-Through Cooling Brine discharge Slide 13

14 Wasserverbrauch CSP Typischer Wasserverbrauch einer nassgekühlten CSP-Anlage (Richter 2010): Mirror washing Power block Drinking water Einheit Verdampfungskühlung Durchlaufkühlung Trockenkülhung Kühlung l/mwh el_gross 138, , Dampfturbine Spiegelreinigung Sonstiges l/mwh el_gross l/m²/year l/mwh el_gross Wasserverbrauch CSP Cooling tower Slide 14

15 Wassersparende Lösungen Trockenkühlung Cleaning robots Slide 15

16 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Infos: Kontakt: Slide 16