Zon in de Sahara Stroom uit de Sahara Prof.dr.ir. Ad Verkooijen Faculteit 3ME TU Delft
Energietransitie: Primaire energie: van fossiel naar duurzaam • Duurzame energie: • Voorzieningszekerheid • Lage vervuiling: • Locaal: SOx, NOx, ROx • Mondiaal: CO2, GHG
Oplossingen:
• • • •
Energiebesparing Schoon fossiel Duurzaam nucleair Zonne-energie: • Wind • Biomassa • Zon PV – thermisch
Carbon Footprint Comparison
Max solar radiation at 12:00
Dagelijkse zonne-instraling Wh/m2.dag NL/Utrecht
ES/Almeria
Algeria
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Jan
Feb
Mar
Apr
May
Jun
Jul
Aug
Sep
Oct
Nov
Dec
NL- Verhouding zonne-instraling vs energiegebruik: kWh/m2.day 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Jan Feb Mar
Apr May Jun
Data CBS 2009, JRC
Jul
Aug Sep Oct Nov Dec
Zon in de Sahara Stroom uit de Sahara
Het weer
Zand storm
Dagelijkse zonne-intensiteit Algerije Global Irr, clear sky (W/m2)
Global Irradiance (W/m2)
1200
1000
800
600
400
200
0 0
4
8
12
16
20
24
Technieken: • Zon thermisch • Foto-voltaisch • Stijgwind
Thermische zonne-energie
Thermal Power Engineering
Systeem
Veld met concentrerende zonnecollectoren
Opslag van thermische energie
Zonne warmte elektriciteit vermogens cyclus stoom
Met behulp van Sterling motor
Euro-dish: 50kWth
Centrale energieontvanger
CESA 1, Almeria, Spanje
Lancaster, USA
30 MW zonnecentrale in Kramer Junction, USA
Andasol 1 & 2, Granada, Spanje
Ontwerp voor zonnegoot centrale
Efficiency berekening ontvanger conversie conversie
To 1 TH
ontvanger
Qgeabsorbeerd Qverlies Qzon ,in
Qzon ,in optiek I A C Qgeabsorbeerd Qzon ,in Qverlies a T
4 H
Efficiency
Werkmedia
• • • • •
Thermische olie Gesmolten zouten Natrium Water/stoom lucht
Opslag thermische energie
• • • •
Lage investeringskosten Weinig verlies, 1%/dag Kleiner piek vermogen Hogere capaciteitsfactor
Opslag thermische energie
Voorbeeld:
Gegevens van een collectorveld Netto vermogen [MW]Specifie
80
Oppervlakte collectorveld (1000m2)
484
Uitgangstemperatuur collectorveld [°C]
391
Turbine efficiency [%]
37,6
Stoom condities Druk [bar]
100
Temperatuur [°C]
371
Thermische efficiency collectorveld [%] Efficiency zon naar elektrisch [%]
50 13,6
Elektriciteitsproductie, netto [GWh/a]
256,1
Spez. Installatiekosten [US$/kW]
3440
Fresnel concentrator
Fresnel concentrator
Fresnel,
Zonnegoot
50 MWel
50 MWel
33.0%
33.0%
336,700 m²
261,600 m²
34,832 M€
33,993 M€
117 €/m²
220 €/m²
Solar Field Investment
39,401 M€
57,552 M€
Total Investment
74,233 M€
91,545 M€
6.7%
6.7%
Economic lifetime
28 Years
28 Years
Capital Cost
5,940 M€
7,325 M€
Insurance Cost
0,470 M€
0,654 M€
O&M (Staff and Materials)
1,570 M€
2,184 M€
Total Annual Cost
7,980 M€
10,163 M€
System Layout Rated Power Power Block Efficiency Collector Area Investment Power Block Investment Specific Field Investment
Cost Interest rate
Fresnel
Zonnegoot
1,171 kWh/m²a
1,752 kWh/m²a
958 kWh/m²a
1,393 kWh/m²a
Lower Dumping
41 kWh/m²a
38 kWh/m²a
Upper Dumping
44 kWh/m²a
27 kWh/m²a
Electricity Yield
316 kWh/m²a
460 kWh/m²a
Solar Resource
394 GWh/a
458 GWh/a
Usable Thermal Energy
323 GWh/a
364 GWh/a
Electricity Yield
106 GWh/a
120 GWh/a
0.0750 €/kWh
0.0845 €/kWh
Yields/m² Solar Resource Usable Thermal Energy
Total Yields
Electricity Cost
Locatie: Hurgada, Egypte
Leercurve voor zonnetrog
http://www.ecn.nl/docs/library/report/2005/c05087.pdf
Thermische zonneenergiecentrales • Geinstalleerd vermogen • In uitvoering • waarvan in Spanje • Aangekondigd in Spanje • Aangekondigd USA
940 MW 1934 MW 1794 MW 1080 MW 9600 MW
354
Solar Energy Generating Systems
USA
Mojave Desert California
parabolic trough
150
Solnova
Spain
Seville
parabolic trough
100
Andasol solar power station
Spain
Granada
parabolic trough
64
Nevada Solar One
USA
Boulder City, Nevada
parabolic trough
50
Ibersol Ciudad Real
Spain
Puertollano, Ciudad Real
parabolic trough
50
Alvarado I
Spain
Badajoz
parabolic trough
50
Extresol 1
Spain
Torre de Miguel Sesmero (Badajoz)
parabolic trough
50
La Florida
Spain
Alvarado (Badajoz)
parabolic trough
20
PS20 solar power tower
Spain
Seville
solar tower
17
Yazd integrated solar combined cycle power station
Iran
Yazd
parabolic trough
11
PS10 solar power tower
Spain
Seville
solar power tower
5
Kimberlina Solar Thermal Energy Plant
USA
Bakersfield, California
fresnel reflector
5
Sierra SunTower
USA
Lancaster, California
solar power tower
5
Archimede solar power plant
Italy
Siracusa
parabolic trough
2
Liddell Power Station Solar Steam Generator
Australia
N.S. Wales
fresnel reflector
1,5
Maricopa Solar
USA
Peoria, Az
dish stirling
1,5
Jülich Solar Tower
Germany
Jülich
solar power tower
1,4
Puerto Errado 1
Spain
Murcia
fresnel reflector
1
Saguaro Solar Power Station
USA
Red Rock Arizona
parabolic trough
2
Keahole Solar Power
USA
Hawaii
parabolic trough
Leercurve voor zonnetrog
13554
2800
http://www.ecn.nl/docs/library/report/2005/c05087.pdf
