F81.54-1 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
CleanTech als Gründungs-und WachstumschanceBergische Universität Wuppertal, 10. Juni 2010
Projektentwicklung im Bereich Solarthermie
Prof. Dr.-Ing.
Reinhard Harte
Bergische Universität WuppertalKrätzig & Partner GmbH Bochum
F81.54-2 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
These 1
Fossile Energieträger sind endlich,sie sind aber in naher Zukunft unverzichtbar.
These 2
F81.54-3 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Situation
Stromerzeugung weltweit
Quelle: VGB PowerTech und Vattenfall Europe Generation AG
Wasserkraft17,1%
Regenerative 1,6%
Fossile Brennstoffe
64,4%
Kernenergie 16,9 %
F81.54-4 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Situation
Weltweites Energieszenario bis 2050
Quelle: World Energy Council, Energy Policy Scenarios to 2050, London 2007
Welt-Stromerzeugungin Mrd. MWh
Ersatz von Altanlagen durch modernste Kraftwerkstechnik
Weiterentwicklung geeigneter Techniken zur CO2-Minderung
Globale Lösungen durch Einbeziehung von Schwellen- und Entwicklungsländern
Steigender Weltenergieverbrauch erfordert den Einsatz fossiler Energieträger
Globale Klimavorsorge benötigt effiziente und saubere Technologien
Große Herausforderung für Ingenieure weltweit
Quelle: World Energy Council, Energy Policy Scenarios to 2050, London 2007 and RWE Energie AG
Stromerzeugungin Mrd. MWh
7
3
2005
17
20
62,4
2050
Erdöl
Kernenergie
Regenerative
18,1
Kohle
Erdgas+245%
7777777777
33333333333333333
111111777
2222000
62,,,4
E
K
R
18,1
K
E+245%
F81.54-5 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Situation
Stromerzeugung in Deutschland
Quelle: Energiedaten, Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (05.03.2008)
Kohle37%
Öl4%
Gas16% Kernenergie
16%
Wasser8%
Wind15%
Sonstige4%
Bruttostromerzeugung (total 636,8 TWh)
Kohle48%
Öl1%
Gas12%
Kernenergie22%
Wasser4%Wind
6%
Sonstige7%
Bruttokraftwerkskapazitäten(total 134,3 GW)
F81.54-6 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Situation
Wirkungsgrad und CO2-EmissionenSteigerung der Dampftemperatur und des Dampfdruckes in Kohlekraftwerken
Annäherung an das theoretische Maximum des Carnot-Wirkungsgrades Ressourcenschonung und Reduktion der CO2-Emissionen
Quelle: Vattenfall Europe Generation AG
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
25 30 35 40 45 50 55 60Wirkungsgrad [%]
Spez
ifisc
he C
O2 Em
issi
onen
[g/k
Wh]
- 35 % CO2
Derzeitiges Potential zur
CO2-MinderungDurchschnitt
Weltweit
Durchschnitt Deutschland Stand der
Technik Dampfkraftwerk Mit
700 -Technologie
Wirkungsgrad [%]
Spe
zifis
che
CO
2-E
mis
sion
en [
g/kW
h]
F81.54-7 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Situation
BoA 2 + 3 in Neurath (RWE)
KW Datteln (E.ON)
Que
lle: R
WE
Ene
rgie
AG
Que
lle: E
.ON
Kra
ftwer
ke A
G
F81.54-8 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
These 2
Unerschöpflich ist nur die Sonnenenergie,doch nicht jede ihrer Erzeugungsarten ist
umweltfreundlich.
These 1
Fossile Energieträger sind endlich,sie sind aber in naher Zukunft unverzichtbar.
F81.54-9 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solarthermie
Quelle: Welt 26.10.2009
DESERTEC - Solarthermische Großkraftwerke
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
12) Wasserbehälter
Technologie
F81.54-10 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solarthermie
Wasserverbrauch verschiedender KraftwerksartenWater Use by Plant Type
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Nuclear Coal Oil Gas SimpleCT
Comb.Cycle
IGCC Solarthermal
Solar PV Wind Biofuel
Wat
er u
se, g
al/M
Wh Hotel
Fuel processingCT injectionInlet air coolingAsh handlingScrubbingBoiler make-upCooling
F81.54-11 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
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
Solar Chimney Power Technology
F81.54-12 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Energieertrag aus Solarthermie in Namibia
Maximum Electrical Power OutputFirst semester - 21st of each month
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20Solar time
Pow
er [M
W]
JanFebMarAprMayJun
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
Solar Chimney Power Technology
F81.54-13 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
Steuerung der EnergieertragsWassertanks mit Plastikabdeckung
Vergleichmäßigung der Tagesganglinie (statische Steuerung)Relativ flache Tanks mit schwarzem InnenbodenGedeckt mit transparenter Plastikfolie (keine Verdunstung)Zum Boden und zu den Seiten isoliert (keine Wärmeverluste)
Solar Chimney Power Technology
F81.54-14 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20
Solar time
Pow
er [M
W]
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)
Solar Chimney Power Technology
Steuerung der EnergieertragsPlastik-gedeckte Wassertanks
Flächenanteil der Wassertanks an der Kollektorfläche
F81.54-15 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
Dynamische SteuerungRegulierung des LuftstromsMöglichkeit zur Energie-speicherung und zum gezielten Energieabruf
Grundlaststrategie
Spitzenlaststrategie
Solar Chimney Power Technology
Steuerung der EnergieertragsSekundäres Kollektordach
F81.54-16 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20Solar time
Pow
er [M
W]
Reference plant (Jun)Reference plant (Dec)Plant with SR (Jun)Plant with SR (Dec)
Sekundäres Kollektordach: GrundlaststrategieGute Steuerung1.5% Minderung der jährlichen Leistung
Solar Chimney Power Technology
Steuerung der Energieertrags
F81.54-17 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Acc
. Kro
eger
/Pra
etor
ius
(Uni
v. S
telle
nbos
ch):
Sol
ar C
him
ney
Pow
er P
lant
Per
form
ance
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 5 10 15 20Solar time
Pow
er [M
W]
Reference plant (Jun)Reference plant (Dec)Plant with SR (Jun)Plant with SR (Dec)
Solar Chimney Power Technology
Sekundäres Kollektordach. SpitzenlaststrategieGute Steuerung2% Steigerung der jährlichen Leistung
Steuerung der Energieertrags
F81.54-18 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Que
lle: K
rätz
ig &
Par
tner
Gm
bH B
ochu
m
Solar Chimney Power Technology
F81.54-19 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum
Abmessungen des Aufwindturms
Solar Chimney Power Technology
F81.54-20 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Tragverhalten des Aufwindturms
Beulsicherheit 5,47 Risse > 0,2mm1. Eigenfrequenz 0,15 Hz
Quelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum
Solar Chimney Power Technology
F81.54-21 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Selbstkletterkrane
Kranschwenkbereich
Krananordnung
ALIMAK Lastenaufzügeund Betonpumprohre
ALIMAK Lastenaufzügeund Betonpumprohre
Turmschale
Bauverfahren des AufwindturmsQuelle: Krätzig & Partner GmbH Bochum
Solar Chimney Power Technology
F81.54-22 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solar Chimney Power Technology
Solar Chimney Power Technology
F81.54-23 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solar Chimney Power Technology
F81.54-24 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solar Chimney Power Technology
Solar Chimney Power Technology
F81.54-25 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Solar Chimney Power Technology
Solar Chimney Power Technology
F81.54-26 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
28.-30. September 2010, Bochum/Germany
2nd International Symposiumon
Solar Chimney Power Technology
jointly organized byRuhr-Universität Bochum
Bergische Universität Wuppertal
supported or sponsored byBEROA, CICIND, DAfStb, DSTV, EASD, GACM,
Heitkamp, IASS, K&P, N&P, SBP, VGB PowerTech
www.scpt.de
F81.54-27 Bergische Universität Wuppertal • Statik und Dynamik der Tragwerke
Vielen Dank für Ihr Interesse.