NEWSUN - Nexus of Electricity and Water Supply for Urban Needs

Synopsis:

Durch die Kombination von hocheffizienten Concentrator Photovoltaic-Zellen (CPV) und solarthermischen Absorbern in Parabolspiegeln wird ein Hybridabsorber für die nachhaltige Erzeugung von Elektrizität und Wärme aus Sonnenenergie entwickelt, um eine Entsalzungsanlage für Trinkwasserversorgung zu betreiben.

Kurzbeschreibung

Die Auswirkungen des Klimawandels sind bereits deutlich spürbar. Während einige Regionen von immer heftigeren Stürmen und Regenfällen heimgesucht werden, herrscht auf der anderen Seite Trockenheit. Die OECD schätzt, dass bis zum Jahr 2030 47 % der Weltbevölkerung in Regionen mit gefährdeter Wasserversorgung leben werden. Schon seit 2015 sind über 80 Länder mit Wasserknappheit konfrontiert und ein Großteil der Menschen ist von Entsalzungsanlagen für die Trinkwassererzeugung abhängig. Das Hauptproblem beim Betrieb dieser Entsalzungsanlagen liegt im hohen spezifischen Energieverbrauch, welcher bisher hauptsächlich durch fossile Brennstoffe gedeckt wurde. Diese Vorgehensweise kommt den trinkwasserarmen und häufig erdölreichen Regionen zwar entgegen, steht aber im klaren Gegensatz zu den aktuellen Klimazielen.

Dank des Projekts NEWSUN (Nexus of Electricity and Water Supply for Urban Needs) wird es zukünftig möglich sein, moderne Entsalzungsanlagen komplett energieautark und nachhaltig zu betreiben. Hierfür wird Sonnenenergie in Parabolspiegel-Kollektoren gebündelt und durch das Herzstück der Anlage, den NEWSUN-Hybridabsorber, in Elektrizität und Wärme umgewandelt. Die Entsalzung erfolgt durch eine hocheffiziente, wartungsarme Multi Effekt Destillation (MED) Anlage. Als absolutes Novum gilt die gleichzeitige Bereitstellung der benötigten elektrischen und thermischen Energie, in einem an den MED-Prozess angepassten Verhältnis auf zu 100% erneuerbarer Basis. Völlige Autarkie, hervorragende Eignung für Insellösungen und maximale energetische Effizienz charakterisieren das NEWSUN-Konzept.

Abbildung 1: Aufbau des NEWSUN-Konzepts

Ziel des Projektes ist die Konzeption und simulationstechnische Evaluierung des Gesamtsystems, sowie die empirische Untersuchung des Strom-Wärme erzeugenden solaren Hybridabsorbers, basierend auf der Kombination von solarthermischen Röhrenabsorbern und Concentrator Photovoltaic Zellen (CPV).

Einige Vorteile dieses innovativen Konzeptes sind:

  • Nutzung der CPV-Zellen-Kühlung als Prozesswärme zur Trinkwassererzeugung.
  • Einsatz hocheffizienter Multi-Junction Concentrator Zellen
  • Die Nutzung von Synergieeffekten der optischen Elemente (Spiegel, ggf. Linsen) resultierend in einer signifikanten Kostenreduktion gegenüber dem Stand der Technik bei gleichzeitiger Steigerung des Systemwirkungsgrades auf über 70 %

Die technologischen Herausforderungen liegen in der Auslegung der Kühlung, um eine prozessoptimale Betriebstemperatur und damit hohe Lebensdauer der CPV-Zellen zu gewährleisten, sowie in der Analyse und Optimierung der optischen Strahlungsverteilung. Nach erfolgter Gesamtsystem-Simulation werden die entworfenen Komponenten in einer Laborumgebung untersucht und die numerischen Modelle abgeglichen.

NEWSUN ermöglicht es Österreich im Bereich der Trinkwassererzeugung, einem ständig wachsenden globalen Marktsegment mit unglaublichem Potential, eine Rolle als Technologieführer einzunehmen. Darüber hinaus spielt die Erzeugung von Reinstwasser auch für heimische Betriebe eine Rolle, und der Hybridabsorber kann für sämtliche Prozesse, bei denen Strom und Wärme erforderlich sind, eingesetzt werden.

Ansprechpartner
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Armin Buchroithner
Dipl.-Ing. Dr.techn.
Tel.
+43 (316) 873 - 30514
Sprechstunden
Nach Vereibarung
Steckbrief
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Projekttyp: Förderprojekt

Status: Laufend

Programm: FFG Energieforschung, 4. Ausschreibung

Laufzeit: 3 Jahre

Arbeitsgruppe: Energy Aware Systems