Description: Der ORC- ist neben dem Kalina-Cycle einer der wenigen Kreisprozesse, der für eine Stromerzeugung auf Niedertemperaturniveau geeignet ist. Durch Optimierungsansätze, welche auf einer guten Anpassung der Temperaturprofile von Wärmequelle bzw. -senke mit dem ORC abzielen, können Effizienzsteigerungen im Bereich von 15Prozent bis 25Prozent erreicht werden. In diesem Zusammenhang ist neben weiteren Maßnahmen eine geeignete Fluidauswahl als Arbeitsmedien zu nennen. Durch den Einsatz fluorierter Kohlenwasserstoffe erhöht sich die Anzahl potentieller Medien und der damit verbunden Leistungssteigerungen signifikant. Jedoch stehen der Effizienzsteigerung auch zusätzliche Emissionen aufgrund von Leckagen im Betrieb sowie bei der Befüllung u.Entsorgung gegenüber. Solche Emissionen können nicht vollständig vermieden werden und liegen nach Hersteller- und Betreiberinformationen jährlich im Bereich von 1Prozent bis 3Prozent der Füllmenge. Im Rahmen gesetzlicher Regelung ist der ORC durch eine Berichtspflicht im Rahmen des UStatG und Verordnung (EG) Nr. 842/2006 hinsichtlich Füllmenge und Emissionsmengen erfasst. Die Berichtspflicht besteht im Hinblick auf das nationale Emissionsinventar basierend auf der Klimarahmenkonvention. Um potentielle Treibhausgasemissionen durch geothermische Kraftwerke einschätzen zu können wurden in dieser Studie verschiedene Szenarien in Abhängigkeit der Emissionsrate und Stromerzeugungs-Ausbaustufe berechnet. Verläuft der Ausbau der geothermischen Stromerzeugung wie prognostiziert, so sind die Emissionen bis zum Jahr 2030 als gering einzustufen. Bei maximaler Ausbaustufe, entsprechend dem technisch-ökologisch nutzbaren Potential, u. einer Emissionsrate von 3Prozent liegen die Emissionen in Abhängigkeit der betrachteten Szenarien in einem Bereich von 0,24 Miot/a bis 3,02 Miot/a CO -Äquivalente. Ein Vergleich mit den 2009 freigesetzten Treibhausgasemissionen durch F-Gase von 15,6 Miot/a CO2-Äquivalente zeigt, dass die Emissionen in dieser Ausbaustufe durchaus relevant sind. Eine Erfassung des ORC beim Einsatz von fluorierten Kohlenwasserstoffen in die Aufzeichnungspflicht nach ChemKlimaschutzV und Verordnung(EG) Nr. 842/2006 erscheint nach den derzeitigen Diskussionen und Positionen der EU-Kommission möglich und durchaus sinngemäß. Damit verbunden sind voraussichtlich vierteljährliche Dichtheitsprüfungen der ORC-Anlagen. Für einen umweltverträglichen Ausbau der geothermischen Stromerzeugung muss der durch diese Studie unterlegte Zielkonflikt zwischen Effizienzsteigerung und zusätzlichen Emissionen weiter thematisiert werden. In diesem Zusammenhang ist eine verlässliche Datenlage zu den Emissionsraten von ORC-Anlagen zu schaffen. Darüber hinaus können die angestellten Emissionsberechnungen weiter vertieft werden. Zudem müssen generelle Ansätze zur Reduktion der Emissionen und zur Effizienzsteigerung intensiviert werden. Dies sind beispielsweise alternative Kreisprozesse, eine stetige Weiterentwicklung des ORC o.der Einsatz innovativer
Types:
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Tags:
Berichtspflicht
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Geothermie
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Temperaturverteilung
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Emissionsinventar
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Geothermiekraftwerk
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Studie
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Klimarahmenkonvention
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Leckage
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Region:
Bayern
Bayern
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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit / Umweltbundesamt (Finanzielle Förderung)
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Steinbeis-Transferzentrum Angewandte Thermodynamik, Energie- und Verbrennungstechnik (Mitwirkung)
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Umweltbundesamt (Bereitstellung)
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Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Transportprozesse (Projektverantwortung)
Last harvest: 15.09.2026 00:21
Time ranges:
2011-10-04 - 2011-12-15
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Possible emissions arising from geothermal heat and power generation due to the use of fluorinated working fluids in Organic Rankine Cycle
Description: In case of low temperature heat sourcesORC is next to Kalina Cycle one of the fewthermodynamic cycles suitable for power generation. Optimization strategies provide a better glide matching of the temperature profiles of heat source or sink to the ORCcompared to the standard cycle. This leads to an increase in efficiencies in the range of 15 Prozent to 25 Prozent. In this context, selection of suitable working fluids, two-stage expansion, supercritical cycles or the usage of zeotropic mixtures as working fluids has to be mentioned. Due to the use of fluorinated hydrocarbons, the number of potential fluids as well as the efficiency increase significantly. However, an increase in emissions due to leakages during operation, filling and disposal is associated with fluorinated fluids compared to natural hydrocarbons. Such emissions cannot be completely avoided and according to information of manufacturers and operators they are annually in the range of 1 Prozent to 3 Prozent of the capacity. Based on legal regulations recording of the use levels of fluorinated hydrocarbons in ORC systems according to UStatG and EU Regulation 842/2006 is obligatory. The recording obligation exists regarding the national emission inventory based on the framework convention on climate change. To evaluate potential greenhouse gas emissions by geothermal power plants, in this study different scenarios depending on rate of emission and number of power plants are calculated. If a development in geothermal power generation as predicted takes place, the emissions until the year 2030 are to be classified as low. In case of the technical-ecological potential with 2120 power plants and a rate of emission of 3 Prozent the emissions are between 0.24 Million t/a and 3.02 Million t/a depending on the considered scenario. A comparison to the greenhouse gases by fluorinated hydrocarbons in the year 2009 with 15.6 Million t/a shows that the emissions for this number of power plants are definitely relevant. Regarding actual discussion and positions of the EU-Commission an inclusion of the ORC in the ChemKlimaSchutzV and EU Regulation 842/2006 because of the use of fluorinated hydrocarbons seems to be possible. For a sustainable expansion of geothermal power generation the conflict of objectives, highlighted by this study, between efficiency increase and additional emissions has to be discussed in more detail. Therefore, reliable data for rates of emissions by ORC systems are important. Furthermore, the performed calculations will be extended by selecting working fluids according to the geothermal water temperature. In addition general approaches for the reduction of emissions and the increase in efficiency have to be intensified. In this context alternative thermodynamic cycles, steady improvement of ORC systems or the use of environmental sound refrigerants with low global warming potential are examples.
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