Detail Masterthese Görke

Kurzfassung (German)

Mittels der hybriden Kraftwerkstechnik basierend auf geothermischer Wärme und Biomasse können Niedertemperatur-Geothermiereservoirs effizienter, als bislang durch binäre Kraftwerksprozesse möglich, zur Stromerzeugung genutzt werden.  Wird das geothermische Medium zur Vorwärmung des Speisewassers eines Biomasseboilers verwendet, kann mittels eines angeschlossenen Rankine Kreislaufprozesses Elektrizität mit einem idealen Wirkungsgrad von 34% bereitgestellt werden. Durch den Einsatz der Geothermie reduziert sich der Biomasseverbrauch um etwa 6%.

Dieser thermodynamisch durchaus erstrebenswerte Prozess leidet allerdings unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten, werden doch für ein hybrides Kraftwerk sowohl alle Komponenten eines konventionellen Biomassekraftwerkes als auch sämtliche quellseitigen Komponenten eines geothermischen Kraftwerks nötig. Diesen zu Projektanfang anfallenden erhöhten Investitionskosten und entsprechenden Zinseffekte wirken lediglich leicht verringerte Brennstoffkosten und eine gesteigerte Effizienz entgegen.

Bei einem Fehlschlagen von geothermischen Explorationen und einer daraus resultierenden unbefriedigten Erwartungshaltung an das geothermische Reservoir eröffnet die hybride Kraftwerkstechnik eine Alternative und erweitert den Entscheidungshorizont. Einer bislang notwendigen Aufgabe der geothermischen Erschließung steht mit der hybriden Technologie die Möglichkeit gegenüber nachhaltig und effizient Elektrizität bereitzustellen. Das hybride Kraftwerk ist ebenfalls unabhängiger von preislichen und quantitativen Schwankungen in der Biomassebereitstellungskette, da der Anteil der Biomasse an der gesamten Energiezufuhr reduziert wird.

Aufbauend auf diese ersten Erkenntnisse über hybriden Kraftwerkstypen wird auf weiteren Forschungsbedarf hingewiesen und eine Liste lohnenswerter Themen bereitgestellt.

Abstract (English)

This research draws conclusions from existing biomass and geothermal electricity generation systems and combines these to a hybrid plant concept which is subsequently evaluated thermodynamically, economically and in concerns of risk management.

Using a hybrid power plant concept based on geothermal and biomass energy input, low enthalpy geothermal reservoirs can be utilised more efficiently for electricity generation then it was up to now possible with ordinary binary cycles. By passing the geothermal fluid through a heat exchanger to preheat the biomass boiler feedwater a classical Rankine-Cycle generates electricity with an ideal efficiency of 34%. Due to the geothermal contribution biomass is saved by the amount of 6%.

This thermodynamically desirable process, however, raises economic problems as all components of conventional biomass plants as well as the source-side components of geothermal power plants become necessary. Costs for these parts accumulating at the development’s beginning only are compensated by reduced fuel costs and higher efficiencies.

For geothermal exploration failure and the underachievement of the geothermal reservoir the proposed hybrid technology opens up an additional alternative. Having to have to abandon projects with inadequate qualities in former times it is now possible to produce electricity efficiently and sustainably by the new hybrid power plant. Moreover, the dependence on the fluctuation in terms of biomass quality and prices decrease as the contribution of biomass itself is reduced.

Although delivering first findings concerning these hybrid plants, this paper highlights the future research demand and suggests a list of worthwhile research topics.

Resumen (Espanol)

Gracias a la tecnología híbrida, basada en calor geotérmico y biomasa, la generación de electricidad es posible de forma eficiente, aun de fuentes de entalpías bajas.  Hasta ahora ésto era solamente posible por procesos de centrales energéticas binarios con eficiencias reducidas. Calentando el agua del ciclo de la central energética con calor geotérmico y un calentador de biomasa, un Ranike-Ciclo produce electricidad con eficiencias ideales de 34%. El consumo de biomasa, además, se reduce por 6%.

Aunque este proceso es termodinámicamente deseable, sufre problemas económicas. Para una central energética híbrida casi todas las partes de una central geotérmica y una central energética de biomasa son necesarias. Las expensas altas iniciales solamente pueden ser ahhorradas por ahorros de gastos de combustibles y eficiencias más altas.

Una exploración fallada normalmente hay que cesar el projecto geotérmico pero con tecnología híbrida eso no es necesario.  Ahora este depósito geotérmico puede ser usado para generar electricidad eficientemente y sosteniblemente.

Además la central energética híbrida está más independiente de fluctuaciónes en facilitación y precios de biomasa porque el porcentaje de biomasa de la alimentación de energía está reducido.

A pesar de este conocimiento inicial y básico, una investigación más profunda, referiendo a los resultados ya explorados, es necesario y una lista con proposiciones está presentado al final del trabajo.