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MATChING - Forschungsvorhaben

Ziel des Forschungsvorhabens MATChING ist die Reduzierung des Bedarfs an Kühlwasser im Kühlkreislauf geothermischer Kraftwerke. Angestrebt wird eine Reduktion um 30 % im Allgemeinen und von 15 % der Verdunstungsverluste. Angedacht ist die Nutzung von nano-technologischen Materialien. Betroffen sind alle Komponenten der Kühltechnik, wie:

  • Kühlturm
  • Kondensator
  • Kühlwasserkreislauf
  • Kühlwasserbehandlung.

Die Nutzung alternativer Kühlflüssigkeiten wird untersucht um fortschrittliche Hybridsysteme (trocken/ nass) insbesondere für Hochtemperaturanlagen zu ermöglichen. Hybrid gekühlte Binärsysteme für niedrige Temperaturen werden ebenfalls untersucht. Um Wasser aus uterschiedlichen Quellen nutzen zu können werden Aufbereitungstechniken untersucht, wie die Anwendung von Membrantechniken. Materialänderungen, wie Beschichtungen erlauben die Nutzung höher konzentrierter oder aggressiver Flüssigkeiten.

Gestestet werden die Verfahren an Anlagen der Projektpartner.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber

EU, Horizon 2020

Akronym

MATChING

Titel/ Thema

Materials Technologies for performance improvement of Cooling Systems in Power Plants

Identifikation/ Zuwendungsnummer

686031

Durchführungszeitraum

2016 - 2019

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

11.790.518 EURO

Sonstiges

 

Wesentliche Forschungsschwerpunkte, Arbeitspakete

Aktuell benötigen geothermische Kraftwerke große Mengen an Kühlwasser. Typisch benötigt ein 500 MW Kraftwerk 26 Millionen Liter/Tag (Bedarf von 43.000 Familien in der EU).

Entwickelt werden müssen:

  • Robuste Materialien
  • Alternative Kühlflüssigkeiten
  • Wasseraufbereitung

Alle entwickelten Technologien müssen in der Praxis erprobt werden.

Ausführliche Vorhabendbeschreibung

MATChING-Ziel ist die Reduzierung des Kühlwasserbedarfs im Energiesektor durch innovative technologische Lösungen, die in thermischen und geothermischen Kraftwerken demonstriert werden sollen. Zu den Projektzielen gehören eine Gesamteinsparung der Wasserentnahme von 30% bei der thermischen Stromerzeugung und eine Verringerung der Verdunstungsverluste um bis zu 15% im geothermischen Sektor.

Die Verwendung fortschrittlicher und auf Nanotechnologie basierender Materialien wird genutzt, um in Kraftwerken wirtschaftlich erschwingliche Wassereinsparungen zu erzielen und den Weg zur Markteinführung zu ebnen. Alle technologischen Bereiche von Anlagenkühlsystemen sind betroffen: Kühlturm, Dampfkondensator, Kühlwasserkreislauf und Wasserkonditionierung. Die Verwendung alternativer Kühlflüssigkeiten wird untersucht, um fortschrittliche Hybridkühltürme für geothermische Hochtemperaturkraftwerke und hybride gekühlte Binärzyklen für geothermische Niedertemperaturfelder zu entwickeln, die Trocken- / Nasskühlung und Grundwasserkühlung mit geschlossenem Kreislauf kombinieren. Um die verfügbare effektive Wasserversorgung zu angemessenen Kosten zu erhöhen, werden alternative Wasserquellen genutzt: Verschiedene membranbasierte Technologien werden verwendet, um kommunales Wasser zu recyceln oder wiederzuverwenden, zu verarbeiten und abzublasen. Um die Robustheit der Kühlgeräte zu verbessern, werden fortschrittliche Materialien und Beschichtungen für Kühltürme und Kondensatoren untersucht, die eine Erhöhung der Konzentrationszyklen ermöglichen oder direkt aggressive Flüssigkeiten verwenden.

Die Demonstration findet in Industriestandorten im Besitz von Partnern statt, in denen Pilotanlagen in der vorgesehenen Umgebung und / oder im Demo-Maßstab betrieben werden, um die Erreichung von TRL 6 für alle Technologien zu gewährleisten. Die Demonstrationsaktivitäten und die Zusammensetzung der Partnerschaft gewährleisten die Validierung geeigneter Geschäftsmodelle und die Fertigstellung von Geschäftsplänen, gewährleisten den Technologietransfer von der Industrie zum Markt, erhöhen die Wettbewerbsfähigkeit auf europäischer Ebene und wirken sich auf den Wasserverbrauch im Stromerzeugungssektor aus.

Koopertionspartner

  • BELGISCH LABORATORIUM VAN DE ELEKTRICITEITSINDUSTRIE, Belgien
  • ENDESA GENERACION SA, Spanien
  • ENEL GREEN POWER, Italien
  • VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK N.V., Belgien
  • DNV GL NETHERLANDS B.V., Niederlande
  • KEMA NEDERLAND BV, Niederlande
  • CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE, Italien
  • ELECTRICITE DE France, Frankreich
  • PATHEMA BV, Niederlande
  • ASOCIACION DE INVESTIGACION METALURGICA DEL NOROESTE, Spanien
  • SPIG SPA, Italien
  • TEKNOLOGISK INSTITUT, Dänemark
  • AQUASTILL BV, Niederlande
  • MATERIA NOVA ASBL, Belgien
  • INDUSTRIAS TECNICAS DE GALICIA SA, Spanien
  • IONICS, Belgien
  • SWECO NEDERLAND BV, Niederlande

Cordis: Ergebnis in Kürze

Strom erzeugen, ohne Europas Wasserversorgung zu gefährden

Dank innovativer Technologien wird Europas Elekrizitätssektor den Kontinent mit Strom versorgen können, ohne die Wasserreserven zu erschöpfen. Ein EU-finanziertes Projekt hat hier den Weg in die Zukunft bereitet.

Wasser ist eine unschätzbare Ressource für die Menschheit, deren Erhalt angesichts des sich stetig weiter wandelndes Weltklimas immer mehr an Bedeutung gewinnt. Die Stromerzeugung ist einer der am stärksten vom Wasser abhängigen Industriezweige, da die Energieerzeugungssysteme riesige Mengen an Kühlwasser benötigen. In Europa verbraucht die Energieerzeugung 45 % des gesamten, aus natürlichen Quellen gewonnenen Wassers. Selbst wenn das in die Umwelt zurückgeführte Wasser berücksichtigt wird, entspricht diese Menge immer noch einem Fünftel des Wasserverbrauchs. Gelingt es, die Auswirkungen dieses Industriesektors auf die Wasserreserven zu reduzieren, so eröffnet sich ein einfacher und vielversprechender Weg in Richtung einer nachhaltigen Zukunft. Das über Horizont 2020 finanzierte Projekt MATChING, das aus einem Konsortium aus sechs EU-Ländern besteht, bildet die Spitze der europäischen Bemühungen um die Senkung des Kühlwasserbedarfs, indem modernste Technologien in thermoelektrischen und geothermischen Kraftwerken zur Anwendung kommen. „MATChING verfolgte das Ziel, den Wasserbedarf zu reduzieren und die Energieeffizienz der Kühlsysteme im Energiesektor durch den Einsatz fortgeschrittener und auf Nanotechnologie basierender Werkstoffe und innovativer Bauformen, die sowohl bei geothermischen als auch bei mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerken angewandt werden, zu verbessern“, kommentiert Daniela Galla, MATChING-Programmmanagerin bei Enel. Bei den geothermischen Hochtemperaturquellen war eine durchschnittliche Reduzierung des verdampften Wassers um rund 10 % im Hybridbetrieb im Vergleich zum traditionellen Nassbetrieb zu verzeichnen, wobei nur ein geringer zusätzlicher Energieaufwand anfiel. Laut Galla ist dies „eines der besten Ergebnisse des Projekts.“

Die Zukunft des Kühlens

Im Rahmen des Projekts MATChING wurde eine ganze Reihe technischer Lösungen für jeden einzelnen Bereich der Kraftwerkskühlsysteme, einschließlich der Kühltürme, Kühlwasserkreisläufe, Wasseraufbereitungssysteme, Grundwasserkühlung und Dampfkondensatoren erprobt. Innovative Membranen, davon einige auf Basis von Nanotechnologie, und moderne Werkstoffe wurden Tests unterzogen, um mögliche Verbesserungen in der Wasseraufbereitung und -rückgewinnung zu erkunden. Durch durch die Verwendung von Wasser minderer Qualität, etwa von Abwasser aus Kraftwerken oder aus der Kühlturmabflut, werden die Wasserreserven geschont. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wasseraufnahme von Wärmekraftwerken mit Nasskühlung um mehr als 30 % reduziert werden kann. „Diese Reduktionen sind standortspezifisch, vom Klima und der Wasserqualität abhängig, und die Nettoauswirkungen auf die Kühlungskosten unterscheiden sich je nach Technologie“, sagt Galla. Neu entwickelte Laserstrukturierungsverfahren und Nanobeschichtungen wurden eingesetzt, um die Kondensation an der Außenseite der Kondensatorrohre zu fördern und auf diese Weise die Kühleffizienz zu erhöhen. Im Zuge des Projekts wurden bei der Stromgewinnung aus Geothermie Hybridkühlsysteme eingesetzt, die auf fortgeschrittenen Füllungen für die effizientere Kühlung von Hochtemperaturquellen und auf Grundwassernutzung im geschlossenen Kreislauf bei Niedertemperaturquellen basieren. Es wurden neue Korrosionsschutzmaterialien entwickelt, um finanziell tragfähige Verfahren und für viele Jahre eine nachhaltige Erzeugung zu gewährleisten. „Viele der Tests hatten überraschende Ergebnisse“, berichtet Galla abschließend. „An anderen Standorten lag der potenzielle jährliche Gewinn bestimmter geothermischer Anlagen, die anstelle von Luftkühlern Grundwasser als Wärmesenke verwenden, bei 4 % bis 14 %. In diesem Fall resultiert höherer Wärmebedarf in höheren relativen Gewinnen bei der Kraftwerkseffizienz.“

Schalter auf „Ein“

Technologien und Verfahren wurden EU-weit an sechs Teststandorten getestet, uns zwar in Belgien, Frankreich, Italien und Spanien. Das Team von MATChING analysiert nun die Ergebnisse und nutzt sie zur weiteren Optimierung der Systeme. Einige der Ergebnisse werden in anderen Forschungsprojekten oder Vorschlägen für zukünftige Entwicklungen eine Rolle spielen. Galla dazu: „Die innerhalb des Projekts erzielten Ergebnisse befinden sich jetzt in einer Verwertungsphase, welche die Auswertung der technischen Realisierbarkeit und Kosten-Nutzen-Analyse für spezielle Anwendungen beinhaltet.“

Weblink

http://cordis.europa.eu/programme/rcn/665015_en.html

Zuletzt geändert Januar 2020