Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: [email protected] [email protected] (für größere Dateien)[email protected]@mx.uni-saarland.de

Klima und Energie

Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: [email protected] [email protected] (für größere Dateien)

Homepage: http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

Dr. Gerhard LutherUniversität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie

c/o Technische Physik – Bau E26D-66041 Saarbrücken

EU - Germany

V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt

mailto:[email protected]



http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/

0. Klima <> Energie

1. Der Problemdruck - Warum müssen wir handeln

1.1 Ein Entwicklungsproblem 1.2 Ein Energieproblem (Endlichkeit der Ressourcen; Lieferengpässe : Preise) 1.3 Ein Klimaproblem 2. Wo stehen wir und was ist zu erwarten

2.1 CO2 und Energieeinsparung in BRD 1990 – 2005 2.2 Trend und Trend-brechende Aktivitäten: 2.2a Zum Reizthema: Vorzeitiges Abschalten der AKW‘s

3. Einige Trendbrecher zur CO2-Einsparung 3.1 Sonnenenergie (Offshore Wind, Biomasse, Solarthermie., Photvoltaik)

3.2 Energieeinsparung beim Verbrauch 3.3 Fossile Kraftwerke hoher Effizienz

Strategische Reserve: demnächst:

3.4 Fossile Kraftwerke mit CO2 Sequester 3.5 Solarthermische Kraftwerke im Süden vermutlich bald:

3.6 Kernkraftwerke der „Generation IV“ (inhärent sicher, nachhaltig, Proliferations-gesichert) vielleicht:

3.7 Fusionsreaktor ( Iter, Demo, Proto, >> „Standard FuKw“)

Klima und Energie

Hier geht‘s weiter

Direkte Sonnenenergie

Dezentrale Wärme und Strom

3.13

Sonnenwärme

3.13.1

3.13.11 Große Hoffnungen auf solare Wärme

3.13.12 Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status (hier übernehme ich einen vorbildlichen Vortrag aus den FVS-Themen 2005)3.13.12.1 Marktentwicklung: Der Kollektormarkt in BRD3.13.12.2 Kollektorbauarten .21 Entwicklunfg der Flachkollektoren .22 Vakuum – Kollektoren .23 Parabolrinnen3.13.12.3 Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung .31 Stillstandsbetrieb .32 Gebäudeintegration (incl. Metalldächer) .33 Neue Konzepte Bionische Strömungsstrukturen, Photovoltaisch-thermische Kollektoren

3.13.12.4 F&E-Bedarf bei Sonnenkollektoren

3.13.13 Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

Zur UrQuelle: http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen/themen_2005_gesamt_01.pdfSpeicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf

• aktuell• ganz hervorragend• downloadbar• kostenlose Broschüre

Herzlichen Dank an FVS und Landesintiative NRW

Wichtige Quelle:

http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen/themen_2005_gesamt_01.pdf

Hoffnungen auf solare Wärme

3.13.11

Zur Erinnerung:

Endenergieverbrauch nach Bedarfsarten( BRD 2003 AD )

BQuelle: FVS-Themen2005_Müller-Steinhagen: Wärme-undKäte aus RE- Stand und Forschungsbedarf; p.13

UrQuelle: Geiger e.a., BWK 57,(2005), Nr.1/2, p.48-56

WW&PW

Hzg

mech.

CO2 nach QuellKategorien in 2005:

Kohlendioxid CO2

Prozentzahlen beziehen sich auf CO2equ. bzw nur auf CO2

[ Mt CO2]

% zu Gesamt CO2equ. 1990

% zu Gesamt CO2equ. 2005

% zu gesamtem CO2_2005

Gesamt 836 68% 83% 100%

1. energiebedingt 795 65% 79% 95% - Straßenverkehr 152 12% 15% 18% - Übriger Verkehr 12 1% 1% 1% - Haushalte nur !113 9,2% 11,3% 13,5% - Kleinverbraucher 45 4% 5% 5%

- Verarbeitendes Gewerbe 103 8% 10% 12%

- Energiewirtschaft 362 29% 36% 43% - Land- und Forstwirtschaft, Fischerei6 1% 1% 1% - Andere energiebedingte Emissionen2 0% 0% 0%2. Industrieprozesse 78 6% 8% 9%3. Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft -36 -3% -4% -4%

zum Vergleich: 68% 83% 100%

Gesamt CO2equ. ohne Landnutzungs- änderung und Forstwirtschaft; Gesamt90:: 1002 81%

2005

CO2 Produktion (!) in Haushalten (= Heizung + Warmwasser) ergibt:

13,5% der gesamten CO2 –Emissionen.(beachte: Fernwärme + Elektroheizung gehört zu „Energiewirtschaft“)„

Urquelle der Daten: BMWi Energiedaten,Tabelle 9, letzte Änderung: 27.09.2007 Speicher: BMWi_Energidaten-Exzerpt-fürVorlesung.xls!“CO2“

Zur Erinnerung:

Quelle: IWU-Darmstadt 2008 Speicher: IWU2008_1Diefenbach_Gebäudebestand-Basisdaten_10ppt.pdf Link: http://www.iwu.de/fileadmin/user_upload/dateien/energie/ake44/IWU-Tagung_17-04-2008_-_Diefenbach_-_Basisdaten.pdf

Das IWU sieht das wohl auch so:

http://www.iwu.de/fileadmin/user_upload/dateien/energie/ake44/IWU-Tagung_17-04-2008_-_Diefenbach_-_Basisdaten.pdf

„Klappern gehört zum Handwerk“

VorBemerkung:

Jede Branche macht sich halt so wichtig wie sie nur kann. Bemerkungen: 1. Die energiewirtschaftliche Bedeutung von Heizung und Warmwasser erkennt man am deutlichsten (aber noch nicht umfassend) am Primärenergieeinsatz.

2. Die Klimarelevanz spiegelt sich am deutlichsten in den CO2-Emissionen wider.

3. Die „WärmeBranche“ und ihre Hilfstruppen benutzen dennoch am liebsten die „Endenergie“, bei der zwar die Exergie unbeachtet bleibt , und bzgl. der Klimabedeutung der hohe Gasanteil ungesehen bleibt, aber ... siehe VorBemerkung.

Es bleibt also dabei: Klimarelevant sind die CO2-Emissionen.

Anmerkung:

Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau… . fig.6.12p. 186 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf

Strukturveränderungen im Wärmemarkt bis 2050

FortschrittsTreiber: Effizienz+Gebäudesanierung, KWK, Biomasse + Kollektoren + Erdwärme


Also:

1. Gas, Öl und Kohle gehen in diesem Szenario massiv zurück

Strom weiterhin wg. Prozesswärme

2. Halbierung des Wärmebedarfes wg. Effizienz + Sanierung (+ Demographie) von 5,8 EJ/a in 2000 auf nur noch 2,8 EJ/a in 2050 .

3. Regenerative Energien: Biomasse

Solarkollektoren Erdwärme

4. Große Hoffnung auf KWK ! (mal sehen)


Beiträge erneuerbarer Energien im Wärmemarkt

ca. 0,3 EJ/a aus Solarkollektoren

Beachte die

Nahwärme -Anteile

Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau… . fig.6.13 p. 187 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf

RE im Wärmemarkt in verschiedenen Szenarien

Berücksichtigung des Naturschutzes:

Weniger Biomasse

ca. 0,3 EJ/a aus Solarkollektoren

Endenergie in [PJ/a]

• Innerhalb von bestehenden Siedlungsstrukturen sind thermische Solarkollektoren völlig unproblematisch.

• Es stehen rund 970 Mio. m² zur Verfügung, dies entspricht einem jährlichen solaren Ertrag von ca. 290 TWh/a. = 1,044 EJ/a(Unter Berücksichtigung der Konkurrenz mit der PV um geeignete Flächen)

• Dieses Potenzial langfristig nicht ausgenutzt, so dass hier ebenfalls Anlagen auf Freiflächen aus Kapazitätsgründen nicht notwendig sind.

Ökologische Bewertung der Solarthermie

Quelle: BMU 2004; Nitsch e.a.: Ökologisch optimierter Ausbau der Nutzung erneuerbarer Energien in Deutschland; p. 163 Speicher: BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf

alles sehr positiv

China

Europa

Weltmarkt für solarthermische Kollektoren

BQuelle: FVS-Themen2005_Müller-Steinhagen: Wärme-undKäte aus RE- Stand und Forschungsbedarf; p.13

Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status

3.13.12

Ich benutze im Folgenden einen wunderschöner Vortrag,

von den führenden Fachleutender führenden Institute.

Der Originalvortrag ist in den FVS-Themen 2005 abgedruckt,

Der Vortrag und die Original- Vortragsfolien stehen im Internet.

Bitte nur das Original zitieren!!!

FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

Zur Original-Quelle: http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen/themen_2005_gesamt_01.pdfSpeicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf

• aktuell• ganz hervorragend• downloadbar• kostenlose Broschüre

Herzlichen Dank an FVS und Landesintiative NRWBitte nur das Original zitieren:

Quelle: Die FVS-Themen 2005 (p.24-29)

http://www.fv-sonnenenergie.de/publikationen/themen_2005_gesamt_01.pdf

Zur Original- Quelle:http://www.energieland.nrw.de/fvs-jahrestagung2005/D1410-Solarkollektoren.pdf

FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

meine Quelle:Der Originalvortrag

Bitte nur das Original zitieren:

http://www.energieland.nrw.de/fvs-jahrestagung2005/D1410-Solarkollektoren.pdf




Entwicklung des Kollektormarkts in Deutschland (Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 Wth vgl. [1])

MWth

3.13.12.1 Marktentwicklung

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

BQuelle:Intersolar2006 – Freiburg, Messekatalog ; UrQuelle: Solarpromotion GmbH, Freiburg

Aktualisierung: Solarthermische Markdaten BRD 2005

Siehe auch Abschnitt 3.13.12.1

Umrechnung: 1 m2 ~ 700 Wp

(Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 Wth vgl. [1])Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

Schwarzenbergbad in Saarbrücken

Notwendig:

150 … 300 Mm2 Kollektorfläche

Entsprechend etwa : 100 bis 200 GWth

Vergleiche mit Nitsch-Szenario:

• Es stehen rund 970 Mio. m² zur Verfügung, entsprechend ca. 1,044 EJ/a

• Im Szenario eingeplant wurden ca. 0,3 EJ/a, entsprechend ca. 300 Mm2 Solarkollektoren

UrQuelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren

3.13.12.2 Kollektorbauarten




3.13.12.21 Entwicklunfg der Flachkollektoren





3.13.12.22 Vakuum - Kollektoren


3.13.12.23 Parabolrinnen



3.13.12.3 Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung

Stillstandstemperaturen:

Bei Flachkollektoren aus 1980: nur etwa 140° max. dann waren die thermischen Verlust hoch genug um die Einstrahlung abzuführen

Bei heutigen Flachkollektoren . (2005) : bis teilweise über 230 °C gute Kollektoren haben eben wenig Verluste Sind die Kollektoren auf Heizbetrieb im Winter ausgelegt, so sind sie im Sommer natürlich überdimensioniert dann kommt es mangels Wärmeabnahme zum Stillstandsbetrieb(!)


3.13.12.3 1 Stillstandsbetrieb



3.13.12.32 Gebäudeintegration

nachher:


Gebäudeintegration durch Metalldächer

Dunkle Metalldächer aus Formteilen können mit Omega-förmigen Vertiefungen (sogenannten Sicken) ausgeführt werden, in die Schläuche aus Spezial-EPDM eingelegt werden .

Die Konstruktion ist frostsicher, da der Schlauch die Volumenausdehnung beim Gefrieren problemlos aufnimmt.

Realisierung großflächiger, gebäudeintegrierter, kostengünstiger Sonnenkollektoren.

Elastomer-Metall- Absorber (EMA)


Zinkdach als unverglaster Absorber mit

Kapillarrohrmatten ,

die auf der Rückseite des Zn-Bleches verklemmt sind


3.13.12.33 Neue Konzepte


3.13.12.4 F&E-Bedarf

Solare Systeme für Warmwasser und Heizung

3.13.13

Warmwasser + Heizungsunterstützung

Weitere Anlagen folgen später:Mit Einsatz von Simulationsprogramm

Polysun 4

Documents

Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: [email protected] [email protected] (für größere Dateien)[email protected]@mx.uni-saarland.de