Zwänge, Trends, Hoffnungen Zukunftsenergie

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Zukunftsenergie

Zwänge, Trends, Hoffnungen

3a.

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3a. Übersicht Zukunftsenergien

.1 Fossile Kraftwerke im zweiten und letzten Frühling

.11 Ausgangslage : Stromerzeugung: Hoher Ersatz und Neubaubedarf .12 Strategie für die weitere Entwicklung der „fossilen“ Sromerzeugung

.121 Horizont 1: Einsatzfähige technik : state of the art

.122 Horizont 2: Weiterentwicklung der Kohlekraftwerkstechnik .123 Horizont 3: Kraftwerke mit CO2 Sequester. „CCS“

.2 Kernenergie – ungeliebter Retter vor dem Klimaschock ?

. 21 Stromerzeugung aus Atomkraft : Derzeitiger Stand .22 im Bau, geplant, visioniert

.23 auch in Deutschland spricht man noch über Kernkraft

[ z.B. auf der Jahrestagung der Physiker (DPG)]

.3 Kernfusion , die Sonne auf der Erde .4 Sonnenenergie

thermische Solarenergie, PV, Biomasse, Wind

(3)

Fossile Kraftwerke im zweiten und letzten Frühling

.1

(4)

Stopp:

Vor dem 2. kommt der 1. Frühling, in unserem Falle:

Wichtige Grundlagen der Technischen Thermodynamik

Wer Technische Thermodynamik endlich mal richtig, gründlich und gut verständlich lernen will, dem empfehle ich das Lehrbuch:

Erich Hahne: „Technische Thermodynamik“, 3.A.,Oldenbourg Verlag München 2000, ISBN=3-486-25397-2,

529 Seiten, viele und gut durchdachte Abbildungen

Und natürliche viele andere Lehrbücher und InternetVorlesungen zu diesem Grundlagenfach.

Eine kurze, unvollständige und eklektische Auffrischung der wichtigsten Zusammenhänge zum

Verständnis von Kraftwerksprozessen in V3aa_TT-Ueberblick.ptt

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Entwicklungslinien der Energietechnik 2004 Expertenforum der VDI-Gesellschaft Energietechnik am 7./8. September 2004 an der Ruhr-Universität Bochum

Themengebiete

Kraftwerkstechnik und CO2-Abtrennung Erneuerbare Energien

Energiesysteme

Brennstoffzellen und neue Antriebe Rationelle Energieverwendung

Wir werfen einen Blick auf das, was den mainstream der Experten (VDI-GET) bewegt:

Beachte: 1. die Reihenfolge,

2. Keine Kernenergie, keine Fusionsenergie ( political correct ).

3. Hohe, sogar eigenständige Bedeutung der FuelCells

( werden nicht unter „Rationelle Energieverwendung“ subsummiert)

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Quellen:

/VDI-GET_2004Bochum / = Kongress: Entwicklungslinien der Energietechnik 2004 Expertenforum der VDI-Gesellschaft Energietechnik

am 2004_0907 an der Ruhr-Universität Bochum:

Insbesondere:

/ ~ _Ewers/ = Dr. Johannes Ewers, RWE Power AG, Essen, Vortrag

„ Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“

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Ausgangslage:

1. Steigender Strombedarf weltweit

2. Bestehende Kohle Kraftwerke (weltweit) mit

sehr unterschiedlichem Wirkungsgrad Perspektive:

1. es gibt noch Entwicklungspotential für höhere Wirkungsgrade 2. Das Zauberwort:

CCS = Carbon Capture and Storage

also die Vision des CO2-Sequester

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Ausgangslage :

Stromerzeugung: Hoher Ersatz und Neubaubedarf

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 5

. 11

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UrQuelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ , Teil von Folie 4. Eigener Kommentar

Unser Stand vor vielleicht 30 Jahren Unser Stand vor vielleicht 50 Jahren

Ausgangslage:

Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken (weltweit)

CO2–Emissionen von

Kohlekraftwerken

[Gt /a]

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Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 2

. 12

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. 121

(12)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie4

(13)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 11

. 122

(14)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 16

(15)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 17

(16)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 18

. 123

(17)

Quelle: /VDI-GET_2004Bochum_Ewers/ “Fortschrittliche Kohlekraftwerkstechnik heute und morgen“, Folie 21-oberer Teil

Merkt euch das Zauberwort:

CCS = Carbon Capture and Storage

ausführliche Spezialbehandlung in der Vorlesungseinheit 2.5 ( **V2.5*.ppt)**

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Kernenergie – ungeliebter Retter vor dem Klimaschock ?

.2

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.21 Stromerzeugung aus Atomkraft : Derzeitiger Stand .22 im Bau, geplant, visioniert

.23 auch in Deutschland spricht man noch über Kernkraft

[ z.B. auf der Jahrestagung der Physiker (DPG)]

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.21 Stand

Link zum Original im AKE-Archiv Quelle: J.U.Knebel: „Neue Kernreaktoren der Generation 4 .“ Vortrag auf der Jahrestagung der DPG, Berlin2005

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RWE NUKEM • 15. März 2005

Kernenergie in Zahlen (weltweit) ¹⁾

1) Stand: Dezember 2004

Quelle: RWE NUKEM GmbH, Januar 2005

 Kommerzieller Betrieb: 440 Leistungsreaktoren mit 359,9 GWe (net) in 31 Ländern

 Im Bau: 37 Leistungsreaktoren mit 34,0 GWe (net) in 13 Ländern

 In der Planung: 58 Projekte mit 56,9 GWe (net) in 12 Ländern

 Strom aus Kernkraftwerken: In 2004 ca. 16% der weltweiten Stromproduktion

2 BezugsQuelle: Vortrag 15. März 2005 in Berlin von Dr. Arthur Max, RWE NUKEM GmbH, Alzenau, Folie 2

(22)

Kernenergie international

keineswegs aufgegeben

.22 Vision

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.23 Kernenergie als Thema

Link zum AKE-Archiv: Energievorträge der 67. Physikertagung Hannover 2003

Link zum Original im AKE-Archiv

Quelle: P.W. Philippen: „Der Hochtemperaturreaktor- Sicherheitseigenschaften.“ ;67.Physikertagung,Hannover 2003

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Link zum Original im AKE-Archiv

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Link zum Original im AKE-Archiv

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Link zum Original im AKE-Archiv

(28)

Link zum AKE-Archiv: Energievorträge der 68. Physikertagung München 2004

Link zum Original im AKE-Archiv

Quelle: U.Krugmann: „Der EPR und sein Sicherheitskonzept“; 68.Physikertagung, München 2004

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Link zum Original im AKE-Archiv

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Link zum Original im AKE-Archiv

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SCWR 

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 ^SCWR Link zum Original im AKE-Archiv :

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MA=Minore Actiniden, siehe Einschub

(41)

Quelle: http://www.sgkyg.ch/projekt2003/pdf/Folien_Wydler.pdf

Datei: ^SGK_Wydler2003_Stofflüsse_imNuklearenBrennstoffkreislauf_ppt.pdf

Einschub: Minore Actiniden

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Kernfusion , die Sonne auf der Erde

.3

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Bindungsenergie pro Nukleon

Quelle: /Taube 1988 : Materie, Energie..,; Hirzel Verlag; Abb. 6.14; p.235

Fusion

Spaltung

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Das Lawson Kriterium: Tripelprodukt

Praktische Zündbedingungen:

Plasmadichte ca. 10

¹⁴

Teilchen pro cm

³

Energieeinschlusszeit 1- 2 [s]

Plasmatemperatur 100-200 [M K]

Quelle:Milch,I.:“Die Sonne auf die Erde holen“, PhiuZ 26 (1995),Heft 2,p.69-74; p7; und IPP 1995; Kernfusion- berichte aus der Forschung; p.9; IPP_Kernfusion1995.ppt

Zur Zündung müssen :

ausreichend viele Teilchen [Plasmadichte n ]

oft [ Energieeinschlusszeit 

_

] und heftig genug [Temperatur T ]

miteinander zusammenstoßen.

Zündkriterium (Lawson): **n * ** _ * T >= 6* 10 ¹⁶ [cm ^-3 s MK ]

(48)

Die zeitliche Entwicklung bei der Annäherung an die Zündbedingung

Quelle: www.IPP „Forschung“- ergänzt unter Benutzung von /Diekmann-Heinloth 97,Abb. 10.2;p291/

Japan: JT 60; JT 60U USA: TFTR (Princeton) D III D (San Diego) Alcator (Boston) Russland: T3; T10 Deutschland:

(IPP-Garching):

ASDEX; ~ upgrade Wendelsstein 7-AS,

7-X (Greifswald)

Isar

EU + Japan+Russland u.a: ITER: inVorplanung; Zündung

( Internationaler Thermonuklearer Experimentalreaktor)

JET = Joint European Torus : (Culham GB)

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ITER

12 m

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Stand und Aussichten der Kernfusion: Zeitplan

JET ITER

Advanced ITER-Prototypen TOKAMAK ITER-FDR

Materialentwicklung IFMIF DEMO

Asdex-Upgrade

Wendelstein 7 AS Wendelstein 7 X ...

heute heute + 15 heute + 30

Sicherheitsforschung

Sozi-Ökonomiche Forschung

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Wege zur Plasmazündung

1. Magnetischer Einschluss

Lange Einschlusszeit bei niedriger Dichte

^{einige m}

³

Plasma im magnetichen Einschluss für einige Sekunden

Tokamak , Stellarator

2. Trägheitseinschluss

Kurze Einschlusszeit bei hoher Dichte

Laserlicht oder Teilchenstrahlen verdichten Brennstofftröpfchen für kurze Zeit auf sehr hohe Dichte: MikroSonne

3. Schwerkrafteinschluss

Sonne und Sterne

aber für irdische Verhältnisse sehr ungewöhnliche Betriebsparameter

4. Myonkatalytische Fusion ( noch sehr Phantasie bewehrt)

Hüllelektronen durch 210 mal schwerere Myonen ersetzt, dadurch kleinerer Atomdurchmesser ; „Einschnürung auf Fusionsabstände“

Quelle: /Diekmann-Heinloth 97:“Energie“,p.291 +292; 301ff;

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Fusion im Himmel und auf Erden

3.1 Hinweis auf meine umfassendere Darstellung der Kernfusion , zu der wir diesmal aus Zeitgründen nicht mehr kommen:

Es folgt das Inhaltsverzeichnis der Vorlesungseinheit „Kernfusion“

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Zwänge, Trends, Hoffnungen Zukunftsenergie

Zukunftsenergie