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Arbeitskreis Energie Dienstag
AKE 3 Energietechnik
Zeit: Dienstag 15:50–16:50 Raum: HS 17
Fachvortrag AKE 3.1 Di 15:50 HS 17
Aktueller Status von Fusionsmagneten — •Walter H. Fietz —
Institut für Technische Physik, Forschungszentrum Karlsruhe, Postfach
3640, D-76021 Karlsruhe
Nach einer kurzen Einleitung in den Bereich Fusion werden die bestehenden
und in nächster Zeit geplanten Anlagen zur Fusionsforschung
diskutiert, wobei der Schwerpunkt hierbei auf der Magnettechnologie liegen
soll. Dies führt zu den aktuellen Entwicklungen im Bereich von
Stellarator- und Tokamak-Fusionsmagneten. Hierbei werden die ITER-
Modellspulen und die W7X-Demospule, die bereits getestet wurden bzw.
gerade getestet werden, vorgestellt und die Ergebnisse dieser Tests kurz
umrissen. Ein Ausblick auf die momentan ersichtlichen weiteren Entwicklungsschritte
schliesst den Vortrag ab.
Fachvortrag AKE 3.2 Di 16:20 HS 17
Das Wirbelrohr: Grundlagen und neue energietechnische Anwendungen
— •Jürgen Keller — Institut für Fluid- und Thermodynamik,
Universität Siegen GH
Bei der Entspannung von Gasen und Dämpfen im Wirbelrohr nach
Ranque und Hilsch entstehen zwei Teilströme, deren Temperaturen über
bzw. unter der Temperatur des Eingangsstromes liegen (Wirbelrohr-
AKE 4 Regenerative Stromerzeugung 1
effekt). Die Grundlagen des Wirbelrohreffektes werden dargelegt, eine
einfache thermodynamische Berechnungsmethode der Austrittstemperaturen
der Gasströme erläutert und an traditionelle Anwendungen des
Wirbelrohrs erinnert.
Ergänzend werden verschiedene Beispiele für energie- und verfahrenstechnische
Prozesse diskutiert, deren Wirkungsgrade durch den Ersatz
traditioneller Entspannungsdrosseln durch Wirbelrohre erhöht werden
können. Als Beispiele werden behandelt: Dampfkraftprozess nach
Clausius und Rankine, Kompressionskälte- und Wärmepumpenprozesse
und schliesslich Druckwechsel-Adsorptionsprozesse zur Luftzerlegung
und Gasreinigung. In diesen Prozessen werden häufig nicht Gase
oder Dämpfe, sondern komprimierte Flüssigkeiten entspannt. Dies erfolgt
traditionell isenthalp in einer einfachen Drossel, die in der Regel
auch zur Steuerung der Leistung des Prozesses eingesetzt wird. Ersetzt
man die Drossel durch eine (patentierte) Thermodrossel, die ein
Wirbelrohr enthält, so ist die Entspannung der Flüssigkeit nichtisenthalp,
d. h. unter Wärmeabgabe möglich. Dies führt insbesondere
bei Kälte- und Wärmepumpenkreisläufen zu Erhöhungen der Leistungszahlen!
Kältekreisprozesse mit Kohlendioxid (CO2) als Arbeitsstoff
bieten das grösste wirtschaftliche Verbesserungspotential. Auf die
Möglichkeiten der Energieeinsparung in einem grossen Markt wird hingewiesen.
Zeit: Donnerstag 10:00–12:15 Raum: HS 17
Hauptvortrag AKE 4.1 Do 10:00 HS 17
Solarenergie aus demSonnengürtel der Welt — •Gerd Eisenbeiß
1 und Michael Geyer 2 — 1 Forschungszentrum Jülich, D-52425
Jülich — 2 IEA SolarPACES, E-04720 Aguadulce (Almeria, Spanien)
Zwei globale Engpässe bedrohen die Energieversorgung der noch immer
wachsenden Menschheit, die Versorgung und die Entsorgung der
Nutzungsrückstände des Energieverbrauchs.
Die Regionen des (semi-)ariden Sonnengürtels der Welt sind mit einer
Einstrahlung von über 2000 kWh pro m 2 und Jahr klimatisch besonders
geeignet, Solarenergie zu ernten. Bei konzentrierenden Technologien, die
der direkten Sonneneinstrahlung bedürfen, ist der Sonnengürtel sogar
einzige Nutzungszone.
Wegen der fortbestehenden Kostenprobleme insbesondere aller netzgekoppelten
erneuerbaren Energien besteht unverändert ein Subventionsbedarf
für alle erneuerbaren Anwendungen. Während die reicheren Industrieländer
diese Unterstützungen selbst gewähren können, ist in den
ärmeren Ländern des globalen Sonnengürtels ohne Programme der Weltbank
und des GEF kein Erfolg zu erzielen. Dabei geht es nicht um
Einzelanlagen, sondern um ganze Markteinführungsstrategien, die den
Finanzbedarf der Lernkurve berücksichtigen.
Die hohen Kosten erlauben noch nicht, der Photovoltaik eine energiewirtschaftliche
Rolle beizumessen, ihr erfreulich wachsender Markt liegt
auch im Sonnengürtel im dezentralen Bereich der autarken Kleinversorgung
und der Wasserpumpen. Auch die solarthermischen Kleinkraftwerke
(Dish-Stirling-Systeme um 10 kW) leiden noch an zu hohen Kosten;
ihnen fehlt zudem noch die Anerkennung als reife Technologie und
die dann mögliche Unterstützung der Weltbank ebenso wie den grossen
Solarturm- und Aufwindkraftwerken (um 100 MW). Dagegen haben solarthermische
Kraftwerke des Parabolrinnen-Typs Anwendungsreife bescheinigt
bekommen, weshalb die Weltbank heute konkrete Projektplanungen
in einigen Ländern des Sonnengürtels unterstützt. Aktuelle F&E-
Projekte zeigen zudem, dass solarthermische Kraftwerke ebenso wie die
Photovoltaik noch beträchtliches Kostensenkungspotenzial aufweisen.
Demgegenüber ist die Windenergie wegen ihrer relativ günstigen Kosten
schon heute eine weltweite Erfolgsgeschichte, die auch im Sonnengürtel
zunehmend Anwendung findet - eine installierte Leistung von
über 1,2 GW in Indien und 140 MW in Nordafrika. Dagegen stellt Biomasse
im (semi-)ariden Sonnengürtel natürlich keine energiewirtschaftliche
Option dar.
Eher skeptisch wird die Perspektive baldiger Wasserstoffanwendungen
beurteilt, gewonnen auf der Basis von Sonnenenergie und ggf. aus dem
Sonnengürtel in den Norden transportiert. Auch hierbei sind es die Kosten,
die aus Träumen wecken. Erst muss Solarstrom billig werden und
die Kohlenwasserstoffe weitgehend aus dem Stromsektor verdrängt haben,
bevor wir mit solarem Wasserstoff Auto fahren werden. Auf diesem
Entwicklungspfad in die Zukunft wird es sich auch im wirtschaftlichen
Wettbewerb der Alternativen entscheiden, ob es einen solaren Stromimport
des Nordens aus dem Sonnengürtel geben wird.
Dr. Gerd Eisenbeiß ist Mitglied des Vorstandes des Forschungszentrums
Jülich und zuständig unter anderem für Energie. Dr. Michael
Geyer ist der Generalsekretär von IEA SolarPACES, der internationalen
Vereinigung der Forschungsinstitute der Solarthermie. Die beiden Autoren
waren lange Zeit bei der DLR verantwortlich für das Sonnenenergie-
Programm.
Hauptvortrag AKE 4.2 Do 10:45 HS 17
Dezentrale Stromerzeugungsanlagen und ihre Auswirkungen
auf die Netzsysteme — •Werner Brinker — EWE AG, Tirpitzstr.
39, D-26122 Oldenburg
Am Beginn der deutschen Stromwirtschaft standen Bau und Betrieb
von dezentralen Stromerzeugungsanlagen innerhalb lokaler Inselnetze.
Der wirtschaftliche Zwang zur Senkung der Stromproduktionskosten bei
gleichzeitiger gesetzlicher Verpflichtung der EVU zur Versorgung aller
Einwohner mit Elektrizität bei gleichen Preisen für Stadt und Land
führte zum Bau von zentralen Grosskraftwerken innerhalb leistungsstarker
Transport- und Verteilungssysteme. Das Zusammenspiel zwischen
Grosskraftwerken, internationalen Höchstspannungstransportsystemen
und regionalen bzw. lokalen Verteilernetzen, ermöglicht heute bei
gleichbleibender Stromqualität den massiven Zubau dezentraler
Stromerzeugungsanlagen.
Welche Rolle spielen dabei die Energieträger Wind, Wasser, Sonne,
sowie Erdgas und Wasserstoff? Welche Rolle spielt dabei die moderne
Informations- und Kommunikationstechnologie?
Die dezentrale Stromproduktion führt zu einem neuen Ansatz vernetztintegrativer
Systembetrachtung mit den digitalen Kommunikationsnetzen
als Schlüsseltechnologie für einen sicheren Kraftwerks- und Netzbetrieb.
Dr. Werner Brinker ist Vorstandsvorsitzender der EWE AG, Oldenburg,
einer Gesellschaft, die eine führende Rolle bei der Integration dezentraler
Stromerzeugung spielt.
Hauptvortrag AKE 4.3Do 11:30 HS 17
Duale elektrische Energieversorgung bei zunehmender Windkrafteinspeisung
— •Ernst Welfonder — Institut für Verfahrenstechnik
und Dampfkesseltechnik der Universität D-70569 Stuttgart
Innerhalb Europas ist bislang die jährlich per Windkraft erzeugte