Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und relevantere Anzeigen zu schalten. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.
Geothermische Stromerzeugung 
- Erdwärme-Heizkraftwerk Neustadt-Glewe - 
Vortrag in der Vorlesung 
Geophysik/Geothermie 
K...
Gliederung 
1. Voraussetzungen am Standort Neustadt-Glewe 
2. Heizwerk Neustadt-Glewe 
3. Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neust...
Voraussetzungen am Standort Neustadt-Glewe 
 Deutschland: 
 Temperaturen zwischen 40 und 
190°C in 1.000 bis 5.000 m Tie...
Heizwerk Neustadt-Glewe 
 seit 1994 Heizwerk 
 Förderbohrung: 2250 m 
Injektionsbohrung: 2335 m 
Abstand: 1,78 km 
 Tem...
Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neustadt-Glewe 
 außerhalb der Heizzeit 
liegt Heizwärmebedarf 
deutlich unter der ver-fügbare...
Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neustadt-Glewe 
 schon früher Pläne für Erweiterung 
 aber Realisierung durch hohe Anlagenkos...
Kraftwerkstechnik - Prozesstypen - 
 Direkte Nutzung des Fluides 
 Anwendung bei hydrothermalen Heiß- und Trockendampfvo...
Kraftwerkstechnik - KWK - 
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in der Geothermie 
 Konventionelle KWK: 
 Nutzwärme für Heiznetz a...
Kraftwerkstechnik - Reihenschaltung von KW und HW - 
 Thermalwasser durchfließt zuerst KW und dann HW 
 Bedingungen: THW...
Kraftwerkstechnik - Parallelschaltung von KW und HW - 
 Thermalwasser wird auf KW 
und HW aufgeteilt 
 Auskühlungen ΔTKW...
Kraftwerkstechnik - Verschaltung in Neustadt-Glewe - 
 modifizierte Parallelschaltung 
(Kostengründe) 
 Teilstrom des ge...
Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle -
Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle - 
 Entscheidender Unterschied zum klassischen Dampfkraftprozess: 
Druck und Te...
Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle - 
 Technische Besonderheiten: 
 Turbinen meist als Sonderanfertigungen 
(Unte...
Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess -
Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess - 
 Unterschied zum ORC: Verwendung eines Zweistoffgemischs 
(Ammoniak-Wasser) 
 über...
Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess - 
 Technische Vor- und Nachteile: 
 kostengünstiges und umweltfreundliches Arbeitsme...
Kraftwerkstechnik - Neustadt-Glewe - 
 Wahl des Kraftwerksprozesses: 
 strikte Begrenzung der Investitionskosten 
 Tech...
Kraftwerkstechnik - Neustadt-Glewe - 
 ORC-Anlage mit zweipoligem 
Synchrongenerator 
 PN = 230 kW 
 Einspeisung ins 20...
Neustadt-Glewe - Fazit - 
 als Pilotanlage wichtiger Meilenstein in der geothermischen 
Technologieentwicklung in Deutsch...
Quellen 
 BINE Informationsdienst: Geothermische Stromerzeugung in Neustadt- 
Glewe. 2003 
 Broßmann, E. et al.: Technis...
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Erdwärme Heizkraftwerk Neustadt-Glewe

833 Aufrufe

Veröffentlicht am

DDR

Veröffentlicht in: Wissenschaft
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

Erdwärme Heizkraftwerk Neustadt-Glewe

  1. 1. Geothermische Stromerzeugung - Erdwärme-Heizkraftwerk Neustadt-Glewe - Vortrag in der Vorlesung Geophysik/Geothermie Katharina Steffes 4. September 2008
  2. 2. Gliederung 1. Voraussetzungen am Standort Neustadt-Glewe 2. Heizwerk Neustadt-Glewe 3. Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neustadt-Glewe 4. Kraftwerkstechnik  Prozesstypen  KWK  Verschaltungsmöglichkeiten  ORC ↔ Kalina-Prozess  Umsetzung in Neustadt-Glewe 5. Neustadt-Glewe – Fazit
  3. 3. Voraussetzungen am Standort Neustadt-Glewe  Deutschland:  Temperaturen zwischen 40 und 190°C in 1.000 bis 5.000 m Tiefe  Neustadt-Glewe:  in 2.000 m Tiefe 90-100°C  Poren-Sandsteinspeicher mit großem Thermalwasservorkommen  hoher Eisen- und Salzgehalt (80 – 350 g/l)
  4. 4. Heizwerk Neustadt-Glewe  seit 1994 Heizwerk  Förderbohrung: 2250 m Injektionsbohrung: 2335 m Abstand: 1,78 km  Temperatur des Thermalwassers: 97°C  Pth = 3 MWth  Wth = 16.000 MWh/a  Fernwärme an:  Wohngebiet  kleinere Gewerbekunden  Lederwerk
  5. 5. Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neustadt-Glewe  außerhalb der Heizzeit liegt Heizwärmebedarf deutlich unter der ver-fügbaren Wärmeleistung  bis 2003: Absenkung der Förderrate  ABER:  ungenutzte thermische Leistung  durch Absinken der Förderrate Druckminderung  Ausgasen von Stickstoff, Kohlendioxid, Methan  Ergänzung des Heizwerks um einen Kraftwerksblock
  6. 6. Projekt Erdwärme-Kraftwerk Neustadt-Glewe  schon früher Pläne für Erweiterung  aber Realisierung durch hohe Anlagenkosten unwirtschaftlich  ab 2000: Aufnahme der Geothermie in das EEG: Einspeisevergütung: 8,95 ct/kWh  Förderung als Pilotprojekt durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit  Budget insgesamt: 800.000 €  Gesellschafter der Erdwärme-Kraft-GbR: Vattenfall Europe, Berlin (94,26 %) WEMAG AG, Schwerin (5,74 %)  Konzept: wärmegeführtes Heizkraftwerk (Vorrang der Wärmeversorgung)
  7. 7. Kraftwerkstechnik - Prozesstypen -  Direkte Nutzung des Fluides  Anwendung bei hydrothermalen Heiß- und Trockendampfvorkommen > 150°C (Hochenthalpie-Lagerstätten)  direkte Nutzung des Dampfes aus dem Erdinnern, der an der Turbine entspannt wird  offener Prozess (vgl. offener Gasturbinenprozess)  Beispiel Larderello, Italien  Binary Systems  Anlagen mit Sekundärkreislauf, Übertragung über Wärmetauscher  Anwendung bei:  keine ausreichende Temperatur oder Druck zur Dampferzeugung  hohe Menge nichtkondensierbarer Gase (komplexe technische Lösungen erforderlich)  aggressives Thermalfluid (Minerale, Schwefelwasserstoff)  Kreisprozess (vgl. Clausius-Rankine-Prozess)  ORC, Kalina
  8. 8. Kraftwerkstechnik - KWK - Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in der Geothermie  Konventionelle KWK:  Nutzwärme für Heiznetz aus Abwärmestrom einer Wärmekraftmaschine (Kondensator)  damit immer gleichzeitige Erzeugung von elektrischer Energie und Wärme  Geothermische KWK:  Gleichzeitigkeit nicht immer gegeben  Abwärme am Kondensator bei vergleichsweise niedriger Temperatur  höheres Temperaturniveau des Thermalwassers am Kraftwerksaustritt  Nutzung des Thermalwassers zur Wärmeversorgung  Kombination von Kraftwerk und Heizwerk, die dieselbe Primär-energiequelle nutzen  Verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten (Vorrang Wärmeversorgung)
  9. 9. Kraftwerkstechnik - Reihenschaltung von KW und HW -  Thermalwasser durchfließt zuerst KW und dann HW  Bedingungen: THW,in ≥ THeiz,Vorlauf THW,out ≥ THeiz,Rücklauf  THW,in = Tb,in – ΔTKW ≥ THeiz,Vorlauf  Reihenschaltung: Wenn Eintrittstemperatur so hoch ist, dass trotz der Abkühlbegrenzung eine ausreichende Kraftwerks- leistung zur Verfügung steht
  10. 10. Kraftwerkstechnik - Parallelschaltung von KW und HW -  Thermalwasser wird auf KW und HW aufgeteilt  Auskühlungen ΔTKW und ΔTHW unabhängig voneinander  Bedingungen: Tb,in - ΔTHW ≥ THeiz,Rücklauf  gleiche Randbedingungen, aber kleinerer Massenstrom: ηth,Parallel < ηth,Reihe  Parallelschaltung: Wenn Thermalwassertemperatur gerade zur Versorgung des Nahwärmenetzes ausreicht
  11. 11. Kraftwerkstechnik - Verschaltung in Neustadt-Glewe -  modifizierte Parallelschaltung (Kostengründe)  Teilstrom des gesamten Massenstroms durch KW, anschließend Zusammen-führung  gesamter Massenstrom für HW bei Misch-temperatur Tm  Bedingung: Tm ≥ THeiz,Vorlauf  Reihenschaltung: wenn Tout,KW = THeiz,Vorlauf
  12. 12. Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle -
  13. 13. Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle -  Entscheidender Unterschied zum klassischen Dampfkraftprozess: Druck und Temperatur  Nutzung von Wasser als Sekundärfluid nicht möglich  Organische Arbeitsmittel  Optimale Anpassung der thermo-dynamischen Eigenschaften an die vorhandene Wärmequelle  kurzkettige Kohlenwasserstoffe  Perfluorpentan  synthetische Arbeitsmittel auf Silikonbasis
  14. 14. Kraftwerkstechnik - Organic Rankine Cycle -  Technische Besonderheiten:  Turbinen meist als Sonderanfertigungen (Unterschiede zu Wasser: Molekulargewicht, spezifische Wärmekapazität)  oft aggressive Arbeitsmittel, daher Beschichtung/Korrosionsschutz von Turbine, Leitungen und Wärmeübertragern  aufwendige Dichtung der Kreisläufe, teilweise schwer realisierbar  durch vergleichsweise hohe Volumina sind größere Querschnittsflächen an allen Anlagenteilen erforderlich  Anwendungen:  bei geringem Gefälle zwischen Wärmequelle und Wärmesenke  Geothermie, KWK, solarthermische Kraftwerke, Meereswärmekraftwerke  Installationen weltweit seit mehr als 25 Jahren  Leistungsbereiche: kW-Bereich bis > 5 MW
  15. 15. Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess -
  16. 16. Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess -  Unterschied zum ORC: Verwendung eines Zweistoffgemischs (Ammoniak-Wasser)  über das Verhältnis Ammoniak – Wasser optimale Anpassung des Arbeitsmediums an die thermodynamischen Eigenschaften der Wärmequelle  Vorteile des Kalina-Prozesses:  nicht-isotherme Verdampfung bzw. Kondensation, dadurch Annäherung an die Ideallinie der Wärmequelle und -senke  geringere Verluste  Anhebung der mittleren Temperatur der Verdampfung und Absenkung der mittleren Temperatur der Kondensation  Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades
  17. 17. Kraftwerkstechnik - Kalina-Prozess -  Technische Vor- und Nachteile:  kostengünstiges und umweltfreundliches Arbeitsmedium  große Wärmeübertragerflächen notwendig  Zersetzung des Ammoniaks erfordert erheblichen Aufwand zum Ausschleusen der Zersetzungsprodukte  Korrosion durch Ammoniak  Separator und Absorber bedeuten zusätzliche Komplexität des Kreisprozesses  Anwendungen:  weltweit sehr wenige Anwendungen in Kalifornien, Japan, Island  Leistungsbereich: 2 bis 6 MW  Projekte in Deutschland:  Unterhaching  Offenbach
  18. 18. Kraftwerkstechnik - Neustadt-Glewe -  Wahl des Kraftwerksprozesses:  strikte Begrenzung der Investitionskosten  Technik, die bei akzeptablem Investitionsaufwand optimale Stromausbeute garantiert  preiswerte einstufige Turbine ohne Getriebe  Thermalwassertemperatur von max. 98°C  Arbeitsmedium mit Siedepunkt weit unter dieser Temperatur: Perfluorpentan (C5F12)  durch hohes Molekülgewicht günstig für zweipoligen Generator bzw. 50 Hz Netzfrequenz (Drehzahl begrenzt auf 3000 U/min)  deutlich günstiger als Zweistoffgemisch für Kalina-Prozess  niedriger Gefrierpunkt, daher keine Einfrierproblematik
  19. 19. Kraftwerkstechnik - Neustadt-Glewe -  ORC-Anlage mit zweipoligem Synchrongenerator  PN = 230 kW  Einspeisung ins 20-kV-Netz  zwei Kühltürme zur Kondensation  Förderung des Kühlwassers aus einem 100 m tiefen Brunnen (4-5 m³/h)  Stromerzeugung pro Jahr:  1.400 – 1.600 MWh/a (Jahresstrombedarf von ca. 500 Haushalten)
  20. 20. Neustadt-Glewe - Fazit -  als Pilotanlage wichtiger Meilenstein in der geothermischen Technologieentwicklung in Deutschland  erstmals Belegung theoretischer Berechnungen mit realen Kraftwerksdaten  kein Prototyp für geothermische Grundlasterzeugung in Großkraftwerken  aber Demonstration, dass auch Erdwärme mit geringem Energiegehalt für die Stromerzeugung nutzbar ist
  21. 21. Quellen  BINE Informationsdienst: Geothermische Stromerzeugung in Neustadt- Glewe. 2003  Broßmann, E. et al.: Technisches Konzept des geothermischen Kraftwerks Neustadt-Glewe.  Erdwärme-Kraft GbR: http://www.erdwaerme-kraft.de/  Köhler, S.: Analysis of the Combined Heat and Power Plant Neustadt- Glewe. 2005  Köhler, S.: Geothermisch angetriebene Dampfkraftprozesse: Analyse und Prozessvergleich binärer Kraftwerke. 2005  Köhler, S., Saadat, A.: Möglichkeiten und Perspektiven der geothermischen Stromerzeugung. 2000  Piacentini, A.: ORC-Prozess vs. Kalina-Prozess – Wirkungsgrad, Aufwand, Kosten, Nutzen. 2005
  22. 22. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

×