E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Potentials and systems aspects
Final Report
4-139
Decommissioned system components may then be transport to central, brand
independent recycling stations.
The problem is not a pressing one. As the up-front investment for PV is high and the
operating costs are low, PV power systems do not have a defined end-of-life date but may
further produce power beyond their time of financial depreciation. Though, efficiency may
diminish slightly after 20 years of continuous operation and sporadic failures of single
modules may occur, there is no technical reason for not operating a PV cell for 30 years
and more. According to the state-of-the-art of power electronics, the inverter has to be
exchanged proactively every ten years during the period of financial depreciation for
reasons of maximising the energy fed into the grid. Afterwards, the inverter is assumed to
be exchanged only in the presence of failures.
· 
Cells
The research efforts which have been undertaken by now in the field of thin film PV cells
focused on the optimisation and up-scaling of the industrial production process only.
Some thin film technologies contain rare and/or toxic substances, such as arsenic,
cadmium, gallium or indium. A large-scale application of thin film PV would pose special
attention to the development of recycling processes. Considering the uncertainty about
the viability of thin film PV technology, the scenarios developed in the framework of this
study are thus focused on thick film PV technology.
· 
Modules
Modules consist of the PV cell itself, string interconnections, substrate, encapsulation and
a glass protection on the front-side. The module assembly is usually framed by aluminium
profiles, mostly for transportation and less for fastening reasons. Though, the recycling of
aluminium is well established, it is widely recommended to deploy frame-less modules for
future large-scale applications mostly to diminish the specific primary energy effort (the
application of recycled aluminium already diminishes a large amount of the primary
energy which is required for primary aluminum production). The company Bayer suggests
to apply a frame with/without back plane encapsulation on a polymer basis (poly-
urethane) [Bayer 2004].
Substrates (mostly EVA – ethylene vinyl acetate) and encapsulations (such as the brands
"Tefzel", "Tedlar" etc.) usually consist of polymers.
Convert pdf photo to jpg - Convert PDF to JPEG images in C#.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF project
How to convert PDF to JPEG using C#.NET PDF to JPEG conversion / converter library control SDK
convert from pdf to jpg; convert pdf to gif or jpg
Convert pdf photo to jpg - VB.NET PDF Convert to Jpeg SDK: Convert PDF to JPEG images in vb.net, ASP.NET MVC, WinForms, WPF project
Online Tutorial for PDF to JPEG (JPG) Conversion in VB.NET Image Application
bulk pdf to jpg converter; convert pdf to jpg 100 dpi
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Final Report
Potentials and systems aspects
4-140
· 
Balance of plant (BOS)
Balance of plant components are required to complement the module for power
production purposes. In the framework of this study, only grid-connected PV systems are
applied for scenario design. BOS components thus mainly consist of the module support
structure, power electronics and cabling.
Support structure
The PV support structure mostly consists of aluminium and/or high-grade steel where
there should be no hurdle regarding a large-scale recycling. In case of free space PV
power systems, certain amounts of concrete are required as foundation for the fixation of
the support structure. Decommissioned concrete is usually applied for the construction of
streetways and landfill purposes.
Power electronics and cabling
The recycling of electronics is high on the agenda of the international electronics industry.
The process to develop environmentally benign and easy to recycle power electronics is
facilitated by spin-off knowledge gained from technical developments due to EU targets
regarding the recycling of automobiles, personal computers, mobile phones and other
electronic products. General development lines in the field of electronic products are e.g.
– Lead free connections of electronic components to the circuit board
– Reduction of toxic contents in electronic components as well as toxic substances (such
as bromine) which are applied as flame retardant.
The major concern with cabling is their PVC insulation which is the most commonly
applied type of cable insulation. This concern mainly bases on three issues:
1. In the course of a fire incident, combustion products of PVC are among others
highly toxic dioxin and acidic compounds. From a health point of view this is
above all an issue with all cables laid indoor.
2. Pure PVC is hardly applicable for any application. Thus, a broad range of additives
are admixed. Sometimes PVC compounds contain up to several dozen percent of
additives. These additives often evolve to a certain extend during the application
period.
3. The broad variety of PVC compounds is a general hindrance to the development of
technologically, economically and ecologically viable PVC recycling processes.
C# PDF insert image Library: insert images into PDF in C#.net, ASP
Support various image formats, like Jpeg or Jpg, Png, Gif, Bmp, Tiff and other Import graphic picture, digital photo, signature and logo into PDF document.
reader pdf to jpeg; batch pdf to jpg online
VB.NET PDF insert image library: insert images into PDF in vb.net
Support various image formats, like Jpeg or Jpg, Png, Gif, Bmp, Tiff and other Import graphic picture, digital photo, signature and logo into PDF document.
changing pdf to jpg file; change pdf to jpg
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Potentials and systems aspects
Final Report
4-141
Alternatives to PVC cable insulation have been developed, such as reticulated poly-
ethylene.
b) 
Solar thermal (SOT) power systems
Solar thermal power plants mostly consist of very basic material, such as (high-grade)
steel, glass, copper and concrete. In contrary to PV systems (see chapter a)), SOT plants
will be owned and operated exclusively by professionals. Furthermore, a single power
plant is by far larger in terms of installed capacity (several hundred MW
inst
). This will result
in lower collection efforts compared to widely distributed and privately owned PV
systems. Most likely, the SOT plant will be recycled by those companies, who may directly
make use of the recycling material, such as companies in the field of steel work and glass
manufacturing.
Regarding the materials applied in SOT plants, there seems to be no major hurdle for a
large-scale recycling of solar thermal power plant components.
4.6.2 Space solar power systems
The decommissioning / recycling procedure remains unclear, and are not discussed in the
“Fresh Look” study report.
The baseline of the “Fresh Look’s” Solar Disk calls for refurbishment after 30 years, with
replacement fractions of 25%.
Several options are possible of which each requires different prerequisites and results in
different impacts on the cost and energy calculation as shown in the table below.
VB.NET Image: How to Save Image & Print Image Using VB.NET
and printing multi-page document files, like PDF and Word different image encoders, including tif encoder, jpg encoder, png VB.NET Code to Save Image / Photo.
conversion pdf to jpg; convert pdf photo to jpg
VB.NET Image: Tutorial for Flipping Image Using Our .NET Image SDK
SDK, an image (including BMP, PNG, JPG, etc) can be becomes a mirror reflection of the photo on the powerful & profession imaging controls, PDF document, tiff
best pdf to jpg converter online; pdf to jpg
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Final Report
Potentials and systems aspects
4-142
End of life option
Prerequisite
Impact
Controlled die down in
atmosphere
None
Lost resources; emissions
into the atmosphere
Terrestrial based recycling g Materials applied can be
recycled
Cost and energy effort for
back haul
Space / Moon based
recycling
The materials applied can be
recycled.
Viability of space / moon
based recycling and
production facilities.
Cost and energy effort for
providing moon based
industrial facilities
Disposal orbit
Materials applied can be
recycled at an later stage
Cost and energy effort for
moving to a higher disposal
orbit
Table 4-7: List of principle options of end of life procedures for space systems
[Hazelrigg 1980] states that there would be no realistic chance of bringing material down
into the atmosphere from GEO. It would be far more valuable recycled up there – or if not
needed it would be put into a higher “disposal orbit”, as some GEO satellites are today.
[Hazelrigg 1980] estimated the value of an SPS unit at the end of its life, and found that
as a source of spare parts and raw materials its value could be up to 22% of its initial
value.
C# PDF remove image library: remove, delete images from PDF in C#.
NET delete PDF pages, VB.NET convert PDF to SVG. vector image, graphic picture, digital photo, scanned signature remove multiple or all images from PDF document.
convert pdf images to jpg; convert pdf image to jpg image
VB.NET PDF remove image library: remove, delete images from PDF in
NET convert PDF to text, C#.NET convert PDF to images vector image, graphic picture, digital photo, scanned signature or all image objects from PDF document in
change file from pdf to jpg on; change from pdf to jpg on
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Comparison of base load scenarios (WP1)
Final Report
5-143
5 
C
OMPARISON OF BASE LOAD SCENARIOS 
(WP1)
In this chapter a continuous production of base load power is assumed for solar power
plants. Terrestrial and space based solar power system concepts are evaluated for a
constant power supply over a period of 24 hours per day and 365 days per year
independent from actual power demand. A principle sketch of a base load power demand
profile is given in Figure 5-1.
t
P
e
BASE LOAD
Figure 5-1: Base load operation: continuos, constant power supply.
Terrestrial and space based base load supply scenarios are investigated for the following
power levels:
– 0.5 GW
e
– 5 GW
e
– 10 GW
e
– 50 GW
e
– 100 GW
e
– 500 GW
e
To guarantee uninterrupted power supply at these power levels over the whole year
(8,760 hours), both concepts are designed with two alternative electricity storage
concepts:
– electricity storage via hydrogen (H
2
)
– electricity storage via pumped hydro storage.
VB.NET PDF copy, paste image library: copy, paste, cut PDF images
pasting and cutting from adobe PDF file in image formats, including Jpeg or Jpg, Png, Gif and cut vector image, graphic picture, digital photo, scanned signature
convert pdf pictures to jpg; convert multi page pdf to single jpg
VB.NET Image: Create Image from Stream; Stream to Image Converter
to capture image from web url, convert image to like image sharpening and old photo effect adding powerful & profession imaging controls, PDF document, tiff
convert multipage pdf to jpg; .net pdf to jpg
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Final Report
Comparison of base load scenarios (WP1)
5-144
5.1 
Terrestrial concepts
5.1.1 Selected concepts
For base load scenarios solar thermal power plants (SOT) are selected because of their
higher solar capacitity factors due to integrated thermal storage compared to photovoltaic
(PV). Of all SOT plant concepts central receivers (CR) achieve the highest amount of full
load hours of around 6,400 h per year see as was discussed in chapter 2.2.
In all base load scenarios the solar power plants have to supply constant electricity for
8,760 full load hours per year. Therefore the selected central receiver plant (see chapter
2.2.2) with integrated thermal storage is modified and retrofit with additional electricity
storage to bridge larger time scales of low solar irradiation. To achieve the target of
constant base load operation over the whole year requires electricity storage capacity of
about 2,360 h/yr. Electricity, however can be stored in different ways. In this subchapter
two different base load system concepts are described: one with electricity storage by
means of hydrogen as the storage medium, and the second with electricity storage by
pumped water (pumped hydro) as storage medium.
VB.NET PowerPoint: Use .NET Converter to Convert PPT to Raster
so it is not widely used for digital photo. If temp IsNot Nothing Then temp.Convert( imageStream, ImageFormat & profession imaging controls, PDF document, image
.pdf to .jpg converter online; convert pdf pages to jpg
VB.NET Image: VB.NET Planet Barcode Generator for Image, Picture &
gif, jpeg, bmp and tiff) and a document file (supported files are PDF, Word & TIFF to decide the output barcode image format as you need, including JPG, GIF, BMP
change file from pdf to jpg; batch convert pdf to jpg online
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Comparison of base load scenarios (WP1)
Final Report
5-145
a) 
SOT plant with electricity storage via H
2
H
2
O
CGH
2
(2 MPa)
Fuel Cell / CCGT
Electrolysis
ELECTRICITY
H
2
storage
Water 
tank
Central receiver
Solar field
(Heliostats)
heat
electricity
water
H
2
water
H
2
heat
Heat
Thermal storage (13 h)
H
2
PATH SOT PLANT
POWER BLOCK
Equivalent of 108 MW
e
@ 2,360 h/yr * 0.96
GROSS OUTPUT:
Equivalent of 220 MW
e
@ 6, 400 h/yr * 0.96
NET OUTPUT: 108 MW
e
@ 8,760 h/yr * 0.96
Figure 5-2: Scheme of the SOT plant with thermal and electricity storage via
hydrogen
The size of the thermal energy storage of the reference central receiver (CR) plant (see see
chapter 2.2) is designed to allow for 13 hours of full load operation. As a result the solar
power plant is operated 24 hours per day during summer. The equivalent full load period
of the whole solar thermal plant (including local thermal storage but excluding electricity
storage via hydrogen) is about 6,400 hours per year. For base load operation, however,
the plant should supply constant output at any of the 8,760 hours per year. To bridge that
gap during several connected cloudy days hydrogen is used as storage medium. This
results in about 2,360 equivalent full load hours per year where the electricity must be
supplied from hydrogen by a fuel cell or a combined cycle gas turbine power plant (CCGT).
The remaining 6,400 full load hours of the year the power is directly generated by the
solar thermal power plant.
For the scenario calculations, this power plant including thermal storage and local
hydrogen storage is applied as the 'power module' of choice. Its individual components
were already described in preceding chapters, in the course of this chapter it is used like a
'black box' without looking into its details any more.
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Final Report
Comparison of base load scenarios (WP1)
5-146
The idea behind this approach is, to build many identical power modules of several
~100 MW
e
respectively 220 MW
e
size. Whenever an up-scaling due to higher demand is
necessary, this will be done just be increasing the number of modules.
An alternative calculation method would be to collect the electricity of the individual SOT-
plants with all the fluctuations as produced. In that situation the smoothing to a
continuous power level would be done by one or several large central storage units. The
advantage of this concept would be, that part of the fluctuations would already smooth
out just by the statistical nature of the fluctuations. Therefore the size of storage system
could be reduced. However, a proper treatment of this situation would imply detailed
information about the fluctuating behavior and an analysis of the European electricity
demand and supply at a disaggregated level which is beyond the scope of the present
study. Moreover it would impose a localization of the individual power plants and
demand sites at a level, which is not justified for the present study. The chosen analysis
based on identical “black box” power modules results in somewhat higher cost levels due
to increased requirements for energy storage. Therefore its results represent an upper
limit on the expected electricity production cost (conservative approach).
Plant shut down for maintenance is scheduled with 14 days per year. This results in
reduced operation time of 8,400 hours per year, equivalent to a capacity factor of 0.96.
Just for comparison, an equivalent full load period of 8,400 hours per year is typical for
refineries.
There is a large number of plants, and the time for maintenance of different plants is
temporally shifted. Therefore the 8,760 hours can be achieved simply  by increasing the
number of plants.
The hydrogen storage is one of the major cost parts of the hydrogen concept. Figure 5-3
shows the cost influence and split of a SOT plant designed for different hydrogen storage
capacities. The left diagram shows a system with electricity storage via hydrogen planned
for maximum hydrogen supply for a duration of nearly two days: In the event of power
failure of the solar power plant the fuel cell / combined gas turbine could supply 100 % of
the nominal plant power (108 MW
e
) for 1.9 days. In the second diagram on the left side
the storage capacity is increased. This system could provide electricity generated by
FC/CCGT via hydrogen for 19 days without the system part of the SOT plant.
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Comparison of base load scenarios (WP1)
Final Report
5-147
FC/CCGT
Solar thermal power 
plant
Electrolysis plant
H
2
storage
Solar thermal power 
plant
FC/CCGT
H
2
storage
Electrolysis
plant
19 days
1.9 days
Figure 5-3: Split of investment costs of the SOT plants with electricity via
hydrogen (H
2
, storage, FC/CCGT, electrolysis plant), depending on hydrogen
storage capacity: cost comparison for plant with capacity of 1.9 days and 19 days
The figure above shows the effect of a large hydrogen storage. For low investment costs it
is important to design for the terrestrial scenarios, modules with small individual
hydrogen storage. For the base load scenarios the storage capacity of 1.9 days has been
selected in order to guarantee high reliable power supply over the whole year (cloudy
days, sandstorms etc.). With higher power levels (0.5 GW à 5 GW à 10 GW à 50 GW
à 100 GW à 500 GW) the need of large hydrogen storage capacities of the single
terrestrial SOT plants is reduced. The total installed hydrogen storage capacity at all
installed SOT plants, each with small local storage capacities (~ 1.9 days), can be added
to a large virtual storage. All these SOT plants are distributed in zone 1 (European
sunbelt), and for the 500 GW scenarios also throughout zone 0 (North Africa). So it can be
assumed that a power failure over the total zone 1 or zone 0 for more than 3 days (H
2
storage + thermal storage of the SOT) is very unlikely.
Figure 5-4 shows the total calculated cost for the base load optimized central receiver
plant with electricity storage via hydrogen depending on the storage size.
E
ARTH AND 
S
PACE
-B
ASED 
P
OWER 
G
ENERATION 
S
YSTEMS 
– A C
OMPARISON 
S
TUDY
Final Report
Comparison of base load scenarios (WP1)
5-148
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
Size H
2
storage [d]
LEC [EUR/kWhe]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Number of full load cycles H2
 storage
Optimized Central Receiver:
220 MW
e
, 8,400 h/yr
Optimized Central Receiver:
220 MW
e
, 8,400 h/yr
2
Number of full load cycles
H
2
storage
LEC (ex SOT plant)
LEC (incl. HVDC)
Figure 5-4: LEC for base load optimized central receiver plant depending on
hydrogen storage size with and without (ex SOT plant) power transmission via
HVDC
Table 5-1 lists relevant design parameters for base load optimized SOT plant. These data
are based on the reference model of the 220 MW
e
central receiver plant with integrated
thermal storage as described in 2.2. General data and technology assumptions for the
hydrogen storage concerning electrolyzer or fuel cell/CCGT were given in Table 5-1.
Maximum electricity output SOT_gross
220 MW
e
Maximum electricity output SOT plant_net
108 MW
e
Maximum electricity output FC/CCGT_net
108 MW
e
Required land area per plant (zone 0)
13.9 km² / plant
Required land area per plant (zone 1)
22.5 km² / plant
Annual full load hours
8,400 h/yr
Table 5-1: Technical data for base load optimized SOT plant with electricity
storage via H
2
Therefore, the required land area for the SOT plant in zone 1 (European sunbelt) must be
increased according to the lower solar irradiation. The reference plant was originally
planned for higher solar irradiation than in southern Europe.
Documents you may be interested
Documents you may be interested