HELIOtube P6 - TRNSYS-Modellierung und Lebenszyklusanalyse hinsichtlich des spezifischen Treibhauspotentials

Heute ist das Thema rund um den Kohlendioxidausstoß in allen Lebenslagen aktuell. Vom Einkauf der Lebensmittel über den Schadstoffausstoß bei Automobilen bis hin zur Energiewirtschaft. Besonders in der Energiewirtschaft basieren heute Entscheidungen nicht rein auf ökonomischen Bewertungen, sondern auch auf ökologischen. Eine ökologische Bewertungsmethode ist die Ermittlung des Treibhauspotentials (GWP, engl. Global Warming Potential). Die hier vorliegende Arbeit bewertet den in Entwicklung befindlichen Solarkonzentrator HELIOtube P6 hinsichtlich seines Treibhauspotentials. Das Konzept HELIOtube beschreitet in der Errichtung des Solarfeldes eines Sonnenkraftwerkes einen vollständig neuen Pfad. Anstatt der herkömmlichen metallischen Unterkonstruktion der Parabolspiegel, setzt das Konzept HELIOtube auf aufblasbare Kammern aus Kunststofffolien. Damit wird Material und Gewicht des Solarfeldes eingespart Ob sich dieser Materialvorteil in der ökologischen Bewertung niederschlägt, versucht diese Arbeit zu beantworten. Basierend auf einem Simulationsmodell des HELIOtube P6 werden die jährlichen Energieerträge des Kraftwerkes ermittelt. Die Ergebnisse bilden den Bezugspunkt für die ökologische Bewertung. Das ursprüngliche Simulationsmodell wurde dabei um drei Varianten erweitert. In der Ausgangsvariante wird der HELIOtube P6 nach dem in Wr. Neudorf errichteten Prototypen nachgebildet. Die Ermittlung der verwendeten Werkstoffe und deren Treibhauspotential ergab in Kombination mit dem Simulationsergebnis ein spezifisches Global Warming Potential von 159,4 g Kohlenstoffdioxid-Äquivalent pro erzeugte thermische Kilowattstunde. In der ökologisch günstigsten Variante konnte das spezifische Treibhauspotential auf 29,2 g Kohlenstoff-Äquivalent pro erzeugte thermische Kilowattstunde gesenkt werden. Umgerechnet auf elektrische Leistung ergibt das ein spezifisches Treibhauspotential von 97 g Kohlenstoff-Äquivalent pro erzeugte elektrische Kilowattstunde. Damit liegt dieser Wert über jenem des Solarstrom Importes nach Deutschland mit 27 g CO2/kWh. Der derzeitige Entwicklungstand des HELIOtube ist nach ökologischen Gesichtspunkten gesehen nicht konkurrenzfähig mit vergleichbarer Solar-Technologie. Today´s currently discussed topic is about carbon dioxide emissions. The discussion starts from purchasing food, through cars emissions and over energy production and their emission of pollutants. Particularly decisions about building power plants are not based purely on economic evaluations. Ecological reasons are getting more and more important. An environmental review is to evaluate the global warming potential. The present work evaluates the global warming potential of the solar concentrator HELIOtube P6, which is currently under development. The concept HELIOtube is a new path of building a solar field of a concentrated solar power plant. Instead of the conventional sub-structures of the mirrors, the concept relies on inflatable chambers of plastic films. Thus, material and weight of the solar field can be saved. The present work evaluated whether this material advantage is reflected in the ecological assessment. A simulated model calculates the annual energy gain from the HELIOtube in different varieties. In the basic version of the simulation HELIOtube P6 is simulated in Wr. Neudorf, where the prototype is located. The determination of the materials used and their warming potential revealed in combination with the simulation result, a specific global warming potential of 159.4 kg of carbon dioxide equivalent per kilowatt-hour generated thermal. In the most profitable variant the specific global warming potential falls down to a value of 29.2 kg of carbon dioxide equivalent per generated kilowatt-hour thermal. Converted to a specific electrical power the global warming potential rises to 97 grams of carbon equivalent per kilowatt hour. Thus, this value is higher than in the solar power imports to Germany with 27 CO2/kWh. Seen from the ecologically point of view the current state of development the HELIOtube is not competitive to comparable solar technology.