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begin quoting, "Ralf . K u s m i e r z" schrieb:
(Vormerkung: Als ich das VP verfaßte, wußte ich noch nichts von der gestern (16. 6.) veröffentlichten Meldung über ähnliche Pläne eines internationalen Konsortiums. Ich gehe auch von etwas anderen Annahmen aus.)
Eine Sammlerfläche von ca. 0,5 km^2 entsprechend einer Grundfläche von
> ca. 1 km^2 könnte eine Jahresstromerzeugung von ca. 500-600 GWh Strom
> liefern. Der Strombedarf in Deutschland liegt bei ca. 600 Mrd. kWh
> jährlich (600e3 GWh), könnte also mit 1000 km^2 Sahara (ca. 3 Promille
> der Fläche des Bundesgebiets) gedeckt werden, der Stromverbrauch
> Europas mit ca. 700 Mio. Einwohnern könnte insgesamt etwa zehnmal so
> hoch sein, wäre aber mit einer Fläche von lediglich 100 x 100 km
> vollständig abzudecken.
Anmerkung am Rande: Es scheinen wohl irgendwelche Rechnungen umzulaufen, nach denen der Weltenergiebedarf mit der Sonneneinstrahlung auf eine Fläche von der Größe des Saarlands gedeckt werden könnte. Das Saarland hat eine Fläche von ca. 2.500 km^2 - wie soll das funktionieren?
Die thermische Durchschnittsleistung der 10.000 km^2 Sahara läge bei
> 3500 GW, was einem Dampfstrom von 1500 t/s entspräche (150
> kg/(km^2*s)). Man könnte sich ernsthaft überlegen, statt elektrischer
> Fernleitungen eine Dampfpipeline mit ca. 5000 km Länge zu bauen, die
> alleine wegen der Transportdauer (bei 10 m/s eine Transportzeit von
> 5-6 d) die Funktion des Pufferspeichers übernehmen könnte.
Eine Tagesreserve wären 130 Mio. m^3, ein Würfel mit der Kantenlänge von 500 m. Das müßte ein Druckspeicher sein!
Bei einer
> Dichte von 1 t/m^3 entspräche ein Strom von 1500 t/s bei 10 m/s einem
> Querschnitt von 150 m^2 bzw. einer lichten Weite von 14 m
> (Hochdruckleitung 200 bar), die Oberfläche der Pipeline also in etwa
> 220 Mio. m^2. Wenn der Transportverlust kleiner als 10 % sein soll,
> dann darf die durchgehende Verlustwärme nur 350 GW betragen, also
> höchstens 1,6 kW/m^2 - das sollte technisch leicht zu beherrschen
> sein, auch bei 300 K Temperaturunterschied.
Und hier würde mich mal wegen des soeben veröffentlichten Plans zur Solarstromerzeugung in Nordafrika und dem beabsichtigten Transport über Hochspannungsleitungen der Aufwand für so eine Leitung im Vergleich zu Hochspannungsleitungen interessieren. Nehmen wir mal an, das Wandmaterial könnte mit 1000 N/mm^2 (=1000 MPa = 10000 bar) beansprucht werden, dann würde man für für die 14-m-Leitung bei 200 bar Betriebsdruck eine Wandstärke von 140 mm benötigen, ein Stahlvolumen von 6,15 m^3/m oder knapp 50 t/m, 5000 km wiegen dann 250 Mio. t bzw. 50.000 t/km (Weltrohstahlproduktion ca. 1,3 Mrd. t jährlich, also etwa 20 % einer Weltjahresproduktion)). Wenn die Leitung ca. 10.000 EUR/t kostet, sind das 500 Mio. EUR/km, Gesamtvolumen 2.500 Mrd. EUR, etwas mehr als das deutsche Nationaleinkommen, aber verteilt auf die zehnfache Bevölkerung eben nur ein Zehntel davon.
Bei einer Transportleistung von 3,5 TW_therm sind das dann
145 TEur/(km*GW_therm) oder 360 TEur/(km*GW_el) bei eta = 40 %.
360 TEur/(km*GW_el) entsprechen bei einer zehnprozentigen Annuität Transportkosten von 4 EUR/(GWh*km) oder 0,4 ct/(kWh*1000 km) - das klingt akzeptabel.
Was kosten Hochspannungsleitungen, wie weit sind die angenommenen Zahlen von der Realität entfernt?
(Der relative Materialaufwand bleibt bei kleineren Kalibern gleich, aber die Wärmeverluste verhalten sich reziprok zum Durchmesser: Halber Durchmesser, halbe Oberfläche, Leistung/4 => doppelte Oberfläche/Übertragungsleistung. Welche Wärmedurchgangszahlen sind bei vernünftiger Isolierung bei 200 °C Medientemperatur realistisch, macht man die Isolierung innen (um die Rohrtemperatur zu senken) oder außen oder beides? Möglicherweise ist Außenisolation gar nicht so sehr teuer, erstens kann man bei hohen Leistungen schon einigen Aufwand treiben, und zweitens dürfte eine dicke Erdschicht auch schon ganz gut isolieren.)
Ein druckloses Wärmetransportmedium würde die Leitungskosten natürlich drastisch reduzieren, aber was käme dafür in dem entsprechenden Temperaturbereich in Frage? Zudem müßte ein anderes Medium als Wasser wohl auch zurücktransportiert werden. Die Alternative wäre natürlich ein chemischer Energietransport (etwa Wasserstoff), aber der würde eine mehrfache Umsetzung bedeuten, denn zunächst müßte mittels Solarenergie Strom erzeugt werden, was zusätzlich zu den Konzentratoren und Wärmetauschern auch noch Kraftwerke erfordert, dann muß Wasser zerlegt werden, und der tansportierte Wasserstoff wird dann unter erneuten Verlusten verbrannt, kann allerdings auch in bestehenden Gasnetzen verteilt werden.
Wenn eine Druckleitung in größerer Tiefe verlegt würde, könnte der statische Außendruck die Rohrwand entlasten, so daß sie relativ dünn und damit vergleichsweise billig ausgeführt werden könnte. 2 km Wassertiefe liefern die angedachten 200 bar. Das Mittelmeer ist dafür in weiten Bereichen tief genug, man käme praktisch mit drucklosen Leitungen aus bzw. brauchte nur für die vertikalen Leitungsstücke in die entsprechende Tiefe druckfeste Rohre. Das erfordert aber je eine Pumpstation in 2 km Tiefe.
Es könnte aber an der erforderlichen Pumpleistung scheitern - weiß
> jemand, wie hoch der Druckverlust in einem Wasserrohr mit 14 m Weite
> bei 10 m/s in etwa wäre?
Weiß es jemand?
Das System wäre relativ versorgungssicher: In Afrika befänden sich nur
> Dampf- bzw. Heißwassererzeuger und Pumpstationen, die Kraftwerke lägen
> relativ dezentral in Europa (Leitung z. B. bis Süddeutschland mit
> Abzweigen nach Italien, Österreich, Frankreich und die Schweiz, eine
> andere Leitung lediglich über die Gibraltar-Straße nach Spanien,
> vielleicht auch noch weiter nach Südfrankreich und eine weitere von
> Sizilien aus abzweigend nach Griechenland zur Versorgung des Balkans
> und der Türkei) und könnten für Krisenfälle mit konventionellen
> ölbefeuerten Kesseln hinterlegt werden - es wären dafür dann nationale
> Pflanzenölreserven für einige Monate vorzuhalten, wobei man annehmen
> kann, daß Pflanzenölester in großtechnischem Maßstab als
> Fahrzeugkraftstoff verarbeitet und gehandelt würden - es wären also
> lediglich größere Tanklager in Kraftwerksnähe einzurichten, und in
> Krisensituationen würde dann der Kraftstoff rationiert, weil der für
> die Stromerzeugung gebraucht wird.
Transportierter Wasserstoff kann natürlich auch gespeichert werden.
Gruß aus Bremen Ralf