Klima und Energie

V_EKW3_0dUebersicht_Soalrthermie.ppt Klima und Energie Tel.: (49) 0681/ 302-2737; Fax /302-4676 e-mail: Luther.Gerhard@vdi.deluther.gerhard@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

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

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

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.

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

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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