Power and Water from Sun and Sea

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Power and Water from Sun and Sea
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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.

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

1. Was kostet solarthermische Koerzeugung heute in
   einem kleinen (lt5MW) Pilotkraftwerk?
2. Welches Entsalzungsverfahren sollte gewählt
   werden?

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

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Gliederung des Vortrages

• 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

A
D
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Geeignete Entsalzungsverfahren
A
Führende Verfahren bei kleinen Kapazitäten (bis
10.000 m³/d)

1. Multi-Effekt-Verdampfung, MEE (thermisch)
2. Umkehrosmose, RO (mechanisch)

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Trennprinzip thermischer Entsalzung
A
Entsalzungsenergie über Siedepunktserhöhung 0,7
kWh/m³ bei 35gsalz/kgwasser
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Trennprinzip mechanischer Entsalzung
A
Entsalzungsenergie über osmotischen Druck 0,7
kWh/m³ bei 35gsalz/kgwasser
8
Multieffektentsalzung
A
9
Umkehrosmose mit Energierückgewinnung
A
10
Gesamtprozess
A
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Leistungsverlust durch Kraft-Wärme-Kopplungbei
konstantem Primärenergieeintrag von 10MW
(?(Ts35C) 41,8)
B
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Quantifizierung der Synergien
B
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.
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Berechnungsalgorithmus der spezifischen
Wassergestehungskosten
B
B
4,8-5,6 kWh/m³
3,9-4,6 kWh/m³
3,2-3,4 kWh/m³
4,1-4,4 kWh/m³
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Die ausgewerteten Beispielstandorte
C
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Kosten der kombinierten Anlagemit 3,4 MW und
3000-3500 m³/d
C
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Wirkungsgrade von MEE und RO im wirtschaftlichen
Optimum
C
17
Wassergestehungskosten
C
/m³
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Vor- und Nachteile kombinierter Wasserentsalzung
für die Markteinführung von CSP
C

• 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

• 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

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Erweiterung des wirtschaftlichen Einsatzbereiches
bei Kombination mit MEE
C
water price /m³
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Erweiterung des wirtschaftlichen Einsatzbereiches
bei Kombination mit RO
C
RO RO-stand-alone RO-cogen
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Zusammenfassung
D

• Was kostet solarthermische Koerzeugung (lt5MW)
  heute?
• Eine Anlage kostet 16 Mio (je 1/3 für MWE,
  Solarfeld und Kraftwerk).
• Die Wassergestehungskosten liegen zwischen 0,80
  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 das
  günstigere Verfahren erweist.
• Ist Wasserentsalzung Hilfe oder Hindernis bei der
  Einführung von CSP?
• Die Kombination mit Meerwasserentsalzung bringt
  zahlreiche Vorteile für die Markteinführung
  solarthermischer Kraftwerke, vor allem durch
  Herstellung und Verkauf eines zusätzlichen
  Produktes (1.Strom, 2.Wasser).

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Power and Water from Sun and Sea
Vielen Dank!
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Energiewandlungen im Gesamtprozess mit MEE
A
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Energiewandlungen im Gesamtprozess mit RO
A
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Basis für den Vergleich
B
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Stromverbrauch abhängig von der
Prozesskonfiguration
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Kosten der Entsalzungsanlagen