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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 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
Wate
r P
rod
ucti
on
[M
CM
/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
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
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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
LE
C [
US
$cen
t/kW
h]
EREC
Slide 10
Erneuerbare Energien für Entsalzung: warum CSP?
Entsalzungsanlage benötigen Grundlastbetrieb
Konflikt mit fluktuierendem Charakter von EE
CSP bietet die Option von thermischem Speicher
Hybridbetrieb ist auch möglich im gleichen Kraftwerk (kein „Schattenkraftwerk“ erforderlich)
Ein fairer Technologievergleich sollte unter gleichen Rahmenbedingungen durchgeführt werden ( Definition einer Last!)
Speicher- und Back-up- kosten sollen im Fall von fluktuierenden EE berücksichtigt werden (Wind und PV)
Stromimporte sind nicht kostenfrei
Wind PV CSP
Power Supply Profile - PV + Fossil Backup
0.0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
22.5
25.0
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161
Hour of the week [-]P
ow
er
[MW
]
PV Power PV Dump Fossil Backup Power Demand DES
Power Supply Profile - Wind + Fossil Backup
0.0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
22.5
25.0
1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161
Hour of the week [-]
Po
wer
[MW
]
Wind Power Wind Dump Fossil Backup Power Demand DES
Power Supply Profile - CSP Hybrid
0.0
2.5
5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
20.0
22.5
25.0
1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157 169
Hour of the week [-]
Po
wer
[MW
]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Sto
red
En
erg
y
[MW
h]
CSP solar CSP fossil Demand DES Stored Thermal Energy
Slide 11
CSP Technologieüberblick
www.dlr.de/desertec; www.dlr.de/enermena
Slide 12
CSP Schema
Solar FieldFossil Back-up Re-heater
Steam Turbine
Steam Generator
Thermal Storage
G
395 °C
295 °C
385 °C
285 °C
377 °C
100 bar
Temperature
depends on the
configuration
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Mögliche CSP + Entsalzungskonfigurationen (große Anlagen)
CSP: Parabolrinnen
2 Entsalzungstechnologien:
MED: Multiple-Effect-Distillation
RO: Reverse Osmosis
Entsalzung: 100,000 m3/d
El. Leistung: ca. 100 MWel
Speicher: 7.5 h (design)
Betrieb: 8,000 h/y, Hybridbetrieb
Stromgestehungskosten:
20 – 24 US$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
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Wasserverbrauch CSP
Typischer Wasserverbrauch einer nassgekühlten CSP-Anlage (Richter 2010):
Power block
Mirror washing
Drinking water
Cooling tower
EinheitDurchlauf-
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
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Wassersparende Lösungen
www.gea-energietechnik.de; www.novatecsolar.com
Trockenkühlung Cleaning robots
Slide 16
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Infos:
www.dlr.de/tt/menawater
www.med-csd-ec.eu
www.dlr.de/tt/aqua-csp
Kontakt:
