Power and water from sun and sea
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 27

Power and Water from Sun and Sea PowerPoint PPT Presentation


  • 59 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Power and Water from Sun and Sea. Warum solarthermische Meerwasserentsalzung?. Großer Bedarf an Trinkwasser und Strom geht meist einher mit großem Angebot an Meerwasser und Sonne Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung sind oft auch von Trockenheit betroffen

Download Presentation

Power and Water from Sun and Sea

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Power and water from sun and sea

Power and Water from Sun and Sea

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Warum solarthermische meerwasserentsalzung

Warum solarthermische Meerwasserentsalzung?

  • Großer Bedarf an Trinkwasser und Strom geht meist einher mit großem Angebot an Meerwasser und Sonne

    • Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung sind oft auch von Trockenheit betroffen

    • Ballungsräume mit hohem Bedarf an Wasser und Strom liegen oft in Küstennähe

  • Die Versorgung mit den (lebens-)wichtigen Gütern Wasser und Strom kann dort in Zukunft unabhängig von steigenden Rohstoffpreisen und klimaneutral sichergestellt werden.

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


3 fragen ber ein erstes solarthermisches kraftwerk zur kombinierten erzeugung von wasser und strom

3 Fragen über ein erstes solarthermisches Kraftwerk zur kombinierten Erzeugung von Wasser und Strom:

  • Was kostet solarthermische Koerzeugung heute in einem kleinen (<5MW) Pilotkraftwerk?

  • Welches Entsalzungsverfahren sollte gewählt werden?

  • Ist die Kombination mit Meerwasserentsalzung hilfreich oder hinderlich bei der Markteinführung solarthermischer Kraftwerke?

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Gliederung des vortrages

B

C

Gliederung des Vortrages

A

Einführung in die Verfahren der Meerwasserentsalzung

  • Welche?

  • Wie funktionieren sie?

  • Gesamtprozess?

    Vorausetzungen für einen Vergleich der Verfahren

  • Schnittstelle des Wärme-Kraft- und des Trennprozesses

  • Skalierung

    Ergebnisse als Antworten auf die zuvor aufgeworfenen Fragen

  • Auswertung des Vergleichs der Entsalzungsverfahren

  • Kosten

  • Vor- und Nachteile für die Einführung von CSP

    Zusammenfassung

D

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Geeignete entsalzungsverfahren

z.B.: Phasengrenze (bei MEE) oder Membran (bei RO)

A

Geeignete Entsalzungsverfahren

Führende Verfahren bei kleinen Kapazitäten (bis 10.000 m³/d):

  • Multi-Effekt-Verdampfung, MEE (thermisch)

  • Umkehrosmose, RO (mechanisch)

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Trennprinzip thermischer entsalzung

A

Trennprinzip thermischer Entsalzung

Entsalzungsenergie über

Siedepunktserhöhung:

0,7 kWh/m³ bei 35gsalz/kgwasser

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Trennprinzip mechanischer entsalzung

A

Trennprinzip mechanischer Entsalzung

Entsalzungsenergie über

osmotischen Druck:

0,7 kWh/m³ bei 35gsalz/kgwasser

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Multieffektentsalzung

A

Multieffektentsalzung

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Umkehrosmose mit energier ckgewinnung

A

Umkehrosmose mit Energierückgewinnung

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Gesamtprozess

A

Gesamtprozess

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Power and water from sun and sea

17% bei Ts=75°C

13% bei Ts=75°C

B

Leistungsverlust durch Kraft-Wärme-Kopplungbei konstantem Primärenergieeintrag von 10MW ((Ts=35°C)= 41,8%)

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Quantifizierung der synergien

In den Kostenschätzungen für MEE enthalten

In den Kostenschätzungen für RO enthalten

B

Quantifizierung der Synergien

Die Kostenschätzungen für MEE- und RO-Anlagen betragen jeweils rund 1000 $/(m³/d) für Anlagen Kapazitäten von 10 000 m³/d

InvestitionMEE= Effekte + Wasserfassung (Feed + Kühlwasser) + Kondensator

InvestitionRO= RO + PT + Wasserfassung (Feed + Kühlwasser) + Kondensator

Die Investitionssumme einer Umkehrosmoseanlage ist um die Kosten für die Kraftwerkskühlung höher als die Investitionssumme der Multi-Effekt-Anlage.

Der Unterhalt dieser Komponenten muss ebenfalls addiert werden.

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Berechnungsalgorithmus der spezifischen wassergestehungskosten

B

B

Berechnungsalgorithmus der spezifischen Wassergestehungskosten

4,8-5,6 kWh/m³

3,9-4,6 kWh/m³

3,2-3,4 kWh/m³

4,1-4,4 kWh/m³

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Die ausgewerteten beispielstandorte

C

Die ausgewerteten Beispielstandorte

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Kosten der kombinierten anlage mit 3 4 mw und 3000 3500 m d

C

Kosten der kombinierten Anlagemit ~3,4 MW und ~3000-3500 m³/d

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Wirkungsgrade von mee und ro im wirtschaftlichen optimum

C

Wirkungsgrade von MEE und RO im wirtschaftlichen Optimum

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Wassergestehungskosten

C

Wassergestehungskosten

[$/m³]

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Vor und nachteile kombinierter wasserentsalzung f r die markteinf hrung von csp

Der Unterschied zwischen solar- und konvetionell erzeugten Wasserpreisen ist geringer als bei Strompreisen

Die absolute Investitionssumme der Kombianlage ist ca. 50% größer als für das solarthermische Kraftwerk allein

C

Vor- und Nachteile kombinierter Wasserentsalzung für die Markteinführung von CSP

  • Risikodiversifikation durch Verkauf eines zweiten Produktes

  • Das technische Projektrisiko ist größer aufgrund der technischen Kopplung mehrerer Prozesse

  • In Regionen, in denen die Strompreise nicht kostendeckend sind, kann eine Kombianlage ggf. durch den Wassererlös finanzierbar sein

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Erweiterung des wirtschaftlichen einsatzbereiches bei kombination mit mee

CSP-COGEN,

MEE

CSP,

CSP-COGEN,

MEE

MEE

CSP,

CSP-COGEN

CSP-COGEN

Stromverkauf subventioniert Wasserverkauf

MEE

MEE-cogen

CSP

C

Erweiterung des wirtschaftlichen Einsatzbereiches bei Kombination mit MEE

water price [$/m³]

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Erweiterung des wirtschaftlichen einsatzbereiches bei kombination mit ro

C

Erweiterung des wirtschaftlichen Einsatzbereiches bei Kombination mit RO

RO

RO-stand-alone

RO-cogen

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Zusammenfassung

D

Zusammenfassung

  • Was kostet solarthermische Koerzeugung (<5MW) heute?

    • Eine Anlage kostet ~16 Mio $ (je ~1/3 für MWE, Solarfeld und Kraftwerk).

    • Die Wassergestehungskosten liegen zwischen0,80 und 1,90 $/m³ bei 7% Verzinsung. Es gibt Regionen, in denen Wasserpreise bis 2 $/m³ gezahlt werden.

  • Welches Verfahren sollte gewählt werden?

    • Die Synergien zwischen dem Wärme-Kraft-Prozess solarthermischer Kraftwerke und dem thermischen Entsalzungsverfahren sind so groß, dass sich die MEE an allen untersuchten Standorten als dasgünstigereVerfahren erweist.

  • Ist Wasserentsalzung Hilfe oder Hindernis bei der Einführung von CSP?

    • Die Kombination mitMeerwasserentsalzung bringt zahlreiche Vorteile für die Markteinführung solarthermischer Kraftwerke, vor allem durch Herstellung und Verkauf eines zusätzlichen Produktes (1.Strom, 2.Wasser).

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Power and water from sun and sea1

Vielen Dank!

Power and Water from Sun and Sea

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Energiewandlungen im gesamtprozess mit mee

A

Energiewandlungen im Gesamtprozess mit MEE

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Energiewandlungen im gesamtprozess mit ro

A

Energiewandlungen im Gesamtprozess mit RO

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Basis f r den vergleich

Assumptions

Impact on…

1)

Optimisation of each technology for each specific plant location is obligatory

Computing procedure

2)

The optimisation is carried out for the economically isolated but technically colocated desalination plant

Model and computing procedure

3)

The steam is charged according to the loss of electrical power caused by the condensing temperature being higher than in a reference plant at the same site.

A suitable power plant model is needed.

Additional technical power plant model

4)

Both desalination plants have to provide the solar thermal power plant with equal service. Thus cooling facilities must be added to the RO plant.

Extension of technical and economical RO-model by a cooling model

5)

The absolute values of the freshwater output need to match to meet the same water demand.

Computing procedure

6)

The power to water ratio must be identical for both plants. With the previous point equal absolute values of the electricity output of both plants follow.

Computing procedure

B

Basis für den Vergleich

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Stromverbrauch abh ngig von der prozesskonfiguration

Stromverbrauch abhängig von der Prozesskonfiguration

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


Kosten der entsalzungsanlagen

Kosten der Entsalzungsanlagen

Diplomvortrag Regina Wilde Betreuung: Prof. Robert Pitz-Paal


  • Login