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Energiegewinnung durch Solarthermie
Ein Vortrag von Maximilian Pfennig
Zur Veranstaltung „Ingenieurhydrologie“ SS-2013Prof. Dr. rer. nat. M. Koch,
Institut für Geotechnik und Geohydraulik,Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie,
Universität Kassel
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Gliederung1. Einleitung
2. Grundlagen
• Was ist Solarthermie• Desertec Foundation
3. Solarthermische Kraftwerke
• Kraftwerkstypen• Parabolrinnenkraftwerk• Wärmespeicher• Innovation
4. Zukunft mit Solarthermie-Strom
5. Quellen
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„Im Jahre 2050 bräuchte die Menschheit 3 Erden, um ihren
Ressourcenverbrauch zu decken“Prognose von DF
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Was ist Solarthermie?
• Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie
• Die Energie der Sonnenstrahlung wird eingefangen und mit dem Prinzip eines Wärmetauschers in nutzbare thermische Energie wie Warmwasser oder mit weiteren Verfahren in Strom umgewandelt
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Desertec Foundation (DF)
• Stiftung mit Sitz in Berlin• Internationales Netzwerk von Politikern, Wissenschaftlern
und Ökonomen• Vision: Versorgung möglichst vieler Menschen mit EE-
Strom aus Wüstenregionen• Konzept: fast unerschöpfliche Energiequelle der Sonne zu
Strom umwandeln und verlustarm zu 90% der Weltbevölkerung transportieren
• „Etwa 1% der Wüstenfläche der Erde würde rein rechnerisch ausreichen, die ganze Menschheit mit Energie zu versorgen“
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Desertec-Konzept
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Solarthermische Kraftwerke
Parabolrinnenkraftwerk Solarturmkraftwerk
Fresnel-Kollektoranlagen Paraboloidkraftwerk 8
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Funktionsweise der Kraftwerke
• Bündelung des einfallenden Sonnenlichts durch fokussierende Reflektorflächen
• Sammeln der Wärme:– Durch über die Fläche verteilte Absorber
(Parabol/Fresnel)– Durch punktuelle Konzentratoren
(Solarturm/Paraboloid)• Stromgewinnung aus der Wärme
durch dampferzeugende Systeme9
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Funktionsweise der Kraftwerke
• Bündelung des einfallenden Sonnenlichts durch fokussierende Reflektorflächen
• Sammeln der Wärme:– Durch über die Fläche verteilte Absorber
(Parabol/Fresnel)– Durch punktuelle Konzentratoren
(Solarturm/Paraboloid)• Stromgewinnung aus der Wärme
durch dampferzeugende Systeme10
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Technische Daten
Parabolrinne Fresnel Solarturm Paraboloid
Leistung [MW] 5-200 5-200 5-200 5-200
Einsatz Dampfturbine Dampfturbine Dampfturbine Gasturbine
Receiver Absorberrohr Absorberrohr Rohrbündel Rohrbündel
Wärmeträger Thermoöl Dampf Luft, Salz, Dampf
Luft, Helium, Wasserdampf
Wirkungsgrad [%]
15-20 14-19 15-20 16-23
Betriebstemp. [°C]
400 500 1000-1300 900-1200
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Parabolrinnenkraftwerk
Funktionsweise:• Gewölbte Spiegel bündeln
Sonnenlicht in einem Absorberrohr
• Thermoöl im Absorberrohr erhitzt auf bis zu 400°C
• Wärmetauscher nimmt Energie auf
• Wasser verdampft• Turbinen laufen• Strom fließt
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1. Parabolrinnenkraftwerk in Marokko
• Geplanter Betrieb Ende 2015• Kollektorfläche 180.000 qm• Kapazität 160 MW • Strommenge: 370.000 MWh (ca. 120.000 Haushalte)• Kosten: 700.000.000 €
13Beispielhafte Abbildung
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Wärmespeicher
• Thermische Energiespeicher ermöglichen 24h-Betrieb des Kraftwerks
• Flüssiges Nitritsalz wird auf bis zu 400°C erhitzt u. ermöglicht verlustarm zu speichern
• Einspeisung von Wasser -> Wasserdampf• Siloförmige Wärmespeicher
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Innovation
• Junge Technologie – Potenzial vorhanden– Wirkungsgrad von momentan 15-20% steigern– Thermoöl durch flüssige Salze ersetzen, höhere
Temperaturen möglich– Direkt-Verdampfung in Parabolrinnenkollektoren
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Zukunft mit Solarthermie-Strom
• „Etwa 1% der Wüstenfläche der Erde würde rein rechnerisch ausreichen, die ganze Menschheit mit Energie zu versorgen“
• Grundlastfähige Energiequelle• Desertec Projekt: 17% der EU-
Energieversorgung aus Afrika (im Jahre 2050)• Problematik: Die afrikanische Bevölkerung
wird kaum davon profitieren
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Quellen• Desertec.org• http://www.klimaschutz.com/e125/e174/e176/Trieb_CSP_07-
englisch.pdf• Spiegel.de• Wikipedia• http://www.greenpeace-magazin.de/magazin/archiv/6-11/desertec/• http://www.hs-ansbach.de/fileadmin/bachelor/Energie-
_und_Umweltsystemtechnik/Bilder/Solarthermische_Kraftwerke_1_.pdf
• http://www.wiwo.de/unternehmen/energie/solarthermische-kraftwerke-waermespeicher-macht-solarenergie-konkurrenzfaehig/5531546.html#
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