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Klima und Energie PowerPoint PPT Presentation


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V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt. 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/.

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Klima und Energie

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Presentation Transcript


V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt

Klima und Energie

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

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

Dr. Gerhard LutherUniversität des Saarlandes, FSt. Zukunftsenergie

c/o Technische Physik – Bau E26

D-66041 SaarbrückenEU - Germany


Hier geht‘s weiter

Klima und Energie

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:2.2aZum 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“)


3.13

Direkte Sonnenenergie

Dezentrale Wärme und Strom


3.13.1

Sonnenwärme

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 BRD

3.13.12.2 Kollektorbauarten

.21 Entwicklunfg der Flachkollektoren

.22 Vakuum – Kollektoren

.23 Parabolrinnen

3.13.12.3 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


Wichtige Quelle:

  • aktuell

  • ganz hervorragend

  • downloadbar

  • kostenlose Broschüre

Herzlichen Dank

an

FVS und

Landesintiative NRW

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

Speicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf


3.13.11

Hoffnungen auf solare Wärme


WW&PW

mech.

Hzg

Zur Erinnerung:

Endenergieverbrauch nach Bedarfsarten

( BRD 2003 AD )

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

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


Zur Erinnerung:

CO2 nach QuellKategorien in 2005:

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

13,5% der gesamten CO2 –Emissionen.

(beachte: Fernwärme + Elektroheizung gehört zu „Energiewirtschaft“)„

Speicher: BMWi_Energidaten-Exzerpt-fürVorlesung.xls!“CO2“

Urquelle der Daten: BMWi Energiedaten,Tabelle 9, letzte Änderung: 27.09.2007


Das IWU sieht das wohl auch so:

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


Anmerkung:

„Klappern gehört zum Handwerk“

VorBemerkung:

Jede Branche macht sich halt so wichtig wie sie nur kann.

Bemerkungen: 1. Die energiewirtschaftlicheBedeutung von Heizung und Warmwasser erkennt man am deutlichsten (aber noch nicht umfassend) am Primärenergieeinsatz.

2. DieKlimarelevanz 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.


Strukturveränderungen im Wärmemarkt bis 2050

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

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


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 noch2,8 EJ/a in 2050 .

3. Regenerative Energien:

Biomasse

Solarkollektoren

Erdwärme

4. Große Hoffnung auf KWK ! (mal sehen)

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


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.6.13p. 187 BMU_Öko-Nitsch_Ausbau_REN_inDE_2004lang.pdf


RE im Wärmemarkt in verschiedenen Szenarien

Endenergie

in [PJ/a]

Berücksichtigung

des Naturschutzes:

Weniger Biomasse

ca. 0,3 EJ/a aus Solarkollektoren

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


Ökologische Bewertung der Solarthermie

  • 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 Freiflächenaus Kapazitätsgründennicht notwendig sind.

alles sehr positiv

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


Weltmarkt für solarthermische Kollektoren

Europa

China

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


3.13.12

Thermische Solarkollektoren: Entwicklung und Status

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


Quelle: Die FVS-Themen 2005

(p.24-29)

  • aktuell

  • ganz hervorragend

  • downloadbar

  • kostenlose Broschüre

Herzlichen Dank

an

FVS und

Landesintiative NRW

Bitte nur das

Original zitieren:

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

Speicher: FVS_Themen2005_Wärme-undKälte_Energie-ausSonne-undErde.pdf


meine Quelle:

Der Originalvortrag

Bitte nur das Original zitieren:

Zur Original- Quelle:

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

FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.1 Marktentwicklung

MWth

Entwicklung des Kollektormarkts in Deutschland

(Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 Wth vgl. [1])

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Aktualisierung:Solarthermische Markdaten BRD 2005

Umrechnung:1 m2 ~ 700 Wp

Siehe auch Abschnitt 3.13.12.1

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


Schwarzenbergbad

in Saarbrücken

(Umrechnungsfaktor für alle Kollektorbauarten: 1 m² = 700 Wth vgl. [1])

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


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

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.21 Entwicklunfg der Flachkollektoren

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.22 Vakuum - Kollektoren

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.23 Parabolrinnen

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.3 Aktuelle Projekte in der deutschen Solarforschung

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


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

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.32 Gebäudeintegration

nachher:

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Gebäudeintegration durch Metalldächer

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Elastomer-Metall- Absorber (EMA)

Dunkle Metalldächer aus Formteilen

können mit

Omega-förmigen Vertiefungen (sogenannten Sicken) ausgeführt werden,

in die

Schläuche aus Spezial-EPDMeingelegtwerden .

Die Konstruktion istfrostsicher, da derSchlauch die Volumenausdehnung

beim Gefrieren problemlos aufnimmt.

Realisierunggroßflächiger,

gebäudeintegrierter,

kostengünstiger Sonnenkollektoren.


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Zinkdach als unverglaster Absorber mit

Kapillarrohrmatten ,

die auf der Rückseite des Zn-Bleches verklemmt sind


3.13.12.33 Neue Konzepte

Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


Quelle: FVS-Themen2005_Eisenmann-Rommel-Späte-Drück_Solarkollektoren


3.13.12.4 F&E-Bedarf


3.13.13

Solare Systeme für Warmwasser und Heizung


Warmwasser + Heizungsunterstützung


Weitere Anlagen folgen später:

Mit Einsatz von Simulationsprogramm

Polysun 4


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