meerwasserentsalzung mit erneuerbaren energien · pdf file 2013-12-12 ·...

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  • Slide 1

    Meerwasserentsalzung mit erneuerbaren Energien

    EZ trifft Wissenschaft – Anpassung an den Klimawandel aus der

    Perspektive des Nexus – Wasser, Energie und Ernährungssicherung

    Eschborn, 20. November 2012

    Massimo Moser, German Aerospace Center (DLR)

  • Slide 2

    Wasserbedarfsszenario in MENA

    www.dlr.de/tt/menawater

    http://www.dlr.de/tt/menawater

  • Slide 3

    Wasserversorgungszenario für MENA

    0

    50.000

    100.000

    150.000

    200.000

    250.000

    300.000

    350.000

    400.000

    450.000

    500.000

    0

    50.000

    100.000

    150.000

    200.000

    250.000

    300.000

    350.000

    400.000

    450.000

    500.000

    2000 2010 2020 2030 2040 2050

    W a te

    r P

    ro d

    u c ti

    o n

    [ M

    C M

    /y ]

    Year

    Efficiency Gains

    Unsustainable Extractions

    Renewable Desalination

    Conventional Desalination

    Wastewater Reuse

    Surface Water Extractions

    Groundwater Extractions

    Total Demand BaU

    Abnehmende Wasserresourcen

    Zunehmende Kluft zwischen

    Wasservefügbarkeit und -Bedarf

    www.dlr.de/tt/menawater

    http://www.dlr.de/tt/menawater

  • Slide 4

    Konventionelle Entsalzungsanlage

    Absieben,

    Filtration Wasser-

    einlass

    Entsalzungs-

    anlage

    Direktes

    Discharge

    Kraft-

    werk

    Wärme / Strom

    Anti-Scaling

    Anti-Foaming

    Anti-Korrosion

    Desinfektion

    Fuel Erdöl

  • Slide 5

    Nachhaltige CSP-Entsalzungsanlage

    Nano-

    Filtration

    Horizontal Drain Intake oder

    Mikro- / Ultrafiltration

    Entsalzungs-

    anlage

    Multiport Diffuser Discharge

    Kraft-

    werk

    Wärme / Strom

    Sonnenwärmekraftwerk

    (CSP) mit

    thermischem Speicher

    Source: catalanadeperforacions.com; cormix.info

    Fuel

  • Slide 6 IWMI 2006

    Globale Wasserknappheit

  • Slide 7

    Potential für Concentrating Solar Power (CSP)

    REACCESS 2009

  • Slide 8

    Brennstoffkostenentwicklung 2002 - 2012

    Kohle (Australien)

    x 4.2

    Erdöl

    x 5.6

    Erdgas

    x 1.2

    Erdgas (Russia)

    x 4.4

    www.indexmundi.com

  • Slide 9

    Lernkurven für erneuerbare Energien

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    2000 2010 2020 2030 2040 2050

    PV

    Wind

    Biomass CHP

    Geothermal CHP

    Concentrating solar

    thermal

    L E

    C [

    U S

    $ c e n

    t/ k W

    h ]

    EREC

  • Slide 10

    Erneuerbare Energien für Entsalzung: warum CSP?

    Entsalzungsanlage benötigen Grundlastbetrieb

     Konflikt mit fluktuierendem Charakter von EE

     CSP bietet die Option von thermischem Speicher

     Hybridbetrieb ist auch möglich im gleichen Kraftwerk (kein „Schattenkraftwerk“ erforderlich)

    Ein fairer Technologievergleich sollte unter gleichen Rahmenbedingungen durchgeführt werden ( Definition einer Last!)

     Speicher- und Back-up- kosten sollen im Fall von fluktuierenden EE berücksichtigt werden (Wind und PV)

     Stromimporte sind nicht kostenfrei

    Wind PV CSP

    Power Supply Profile - PV + Fossil Backup

    0.0

    2.5

    5.0

    7.5

    10.0

    12.5

    15.0

    17.5

    20.0

    22.5

    25.0

    1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161

    Hour of the week [-] P

    o w

    e r

    [M W

    ]

    PV Power PV Dump Fossil Backup Power Demand DES

    Power Supply Profile - Wind + Fossil Backup

    0.0

    2.5

    5.0

    7.5

    10.0

    12.5

    15.0

    17.5

    20.0

    22.5

    25.0

    1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161

    Hour of the week [-]

    P o

    w e r

    [M W

    ]

    Wind Power Wind Dump Fossil Backup Power Demand DES

    Power Supply Profile - CSP Hybrid

    0.0

    2.5

    5.0

    7.5

    10.0

    12.5

    15.0

    17.5

    20.0

    22.5

    25.0

    1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157 169

    Hour of the week [-]

    P o

    w e r

    [M W

    ]

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    S to

    re d

    E n

    e rg

    y

    [M W

    h ]

    CSP solar CSP fossil Demand DES Stored Thermal Energy

  • Slide 11

    CSP Technologieüberblick

    www.dlr.de/desertec; www.dlr.de/enermena

    http://www.dlr.de/desertec

  • Slide 12

    CSP Schema

    Solar Field Fossil Back-up Re-heater

    Steam Turbine

    Steam Generator

    Thermal Storage

    G

    395 °C

    295 °C

    385 °C

    285 °C

    377 °C

    100 bar

    Temperature

    depends on the

    configuration

  • Slide 13

    Mögliche CSP + Entsalzungskonfigurationen (große Anlagen)

    CSP: Parabolrinnen

    2 Entsalzungstechnologien:

    MED: Multiple-Effect-Distillation

    RO: Reverse Osmosis

    Entsalzung: 100,000 m3/d

    El. Leistung: ca. 100 MWel

    Speicher: 7.5 h (design)

    Betrieb: 8,000 h/y, Hybridbetrieb

    Stromgestehungskosten:

    20 – 24 US$cent/kWh

    Wassergestehungskosten:

    1.5 – 1.9 US$/m3

    Pre-treatment

    MED

    G

    1

    Sea

    2 3 4 14

    73 °C

    0,35 bar

    377 °C

    16,5 bar

    377 °C

    100 bar

    Water intake

    Brine discharge

    Re-heater

    Steam Turbine

    Permeate

    Brine

    Pre-treatment

    Once-Through

    Cooling

    G

    SeaRO

    Water intake

    Brine discharge

    377 °C

    100 bar

    40 - 50 °C

  • Slide 14

    Wasserverbrauch CSP

    Typischer Wasserverbrauch einer nassgekühlten CSP-Anlage (Richter 2010):

    Power block

    Mirror washing

    Drinking water

    Cooling tower

    Einheit Durchlauf-

    kühlung

    Verdampfungs-

    kühlung

    Trocken-

    külhung

    Kühlung l/MWhel_gross 138,827.8 2,994.4 0.0

    Dampfturbine l/MWhel_gross

    Spiegelreinigung l/m²/year

    Sonstiges l/MWhel_gross

    199.0

    35.1

    3.3

    Wasserverbrauch CSP

  • Slide 15

    Wassersparende Lösungen

    www.gea-energietechnik.de; www.novatecsolar.com

    Trockenkühlung Cleaning robots

    http://www.gea-energietechnik.de/ http://www.gea-energietechnik.de/ http://www.gea-energietechnik.de/

  • Slide 16

    Danke für Ihre Aufmerksamkeit!

    Infos:

    www.dlr.de/tt/menawater

    www.med-csd-ec.eu

    www.dlr.de/tt/aqua-csp

    Kontakt:

    massimo.moser@dlr.de

    http://www.dlr.de/tt/menawater http://www.dlr.de/tt/aqua-csp http://www.dlr.de/tt/aqua-csp http://www.dlr.de/tt/aqua-csp mailto:massimo.moser@dlr.de mailto:massimo.moser@dlr.de

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