Daseinsvorsorge – Energieversorgung
Neue Technologien für solarthermische Kraftwerke
Einweihung der DISS-Anlage in Almeria
tvi.ticker • 15. April 1999
Am 20. April 1999 nimmt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit seinen deutschen und spanischen Partnern auf der Plataforma Solar de Almería (PSA) eine weltweit einmalige Versuchsanlage zur Untersuchung solarthermischer Stromerzeugung in Betrieb: DISS (DIrect Solar Steam). Die etwa 500 Meter lange Reihe von Parabolrinnen-Kollektoren mit einer thermischen Leistung von rund zwei Megawatt ist der Prototyp eines Moduls der nächsten Generation solarthermischer Kraftwerke. Solare Direktverdampfung heißt das Schlüsselwort für künftige solarthermische Kraftwerke.
Neue Zwei-Megawatt-Versuchsanlage in Betrieb
Erstmals wird bei diesem DISS-Konzept die solare Strahlungsenergie unmittelbar zur Dampferzeugung in Parabolrinnen genutzt. Der bisherige Zwischenschritt, zunächst ein Thermoöl und einen Wärmetauscher zu nutzen, entfällt somit.
Foto: DLR Die deutschen und spanischen Wissenschaftler sehen in der solaren Direktverdampfung die aussichtsreichste Option zur weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit derartiger Anlagen. In Kombination mit Verbesserungen am Kollektor werden Wirkungsgradsteigerungen um etwa 20 % erwartet. Da sich zudem die Investitionskosten deutlich reduzieren, kann der Solarstrom um rund ein Drittel preiswerter als heute erzeugt werden. Konkret heißt das: Derzeitige Parabolrinnenkraftwerke in Kalifornien ermöglichen Stromgestehungskosten von rund 0,20 DM pro Kilowattstunde. Dieser Preis ließe sich reduzieren auf unter 0,15 DM. Mit der Inbetriebnahme der flexiblen Versuchsanlage beginnt ein Forschungsprogramm zur Optimierung der Verfahrenstechnik. Das deutsch-spanische Gemeinschaftsprojekt DISS wird aus Mitteln der EU finanziert, darüber hinaus erfährt das Projekt Unterstützung der zuständigen Ministerien in Deutschland und Spanien sowie auch durch Eigenleistungen der Projektpartner. Die Koordination des Gesamtvorhabens liegt beim DLR und seinem spanischen Partner CIEMAT. Darüber hinaus beteiligen sich Firmen und Energieversorgungsunternehmen aus Deutschland und Spanien.
Dish/Stirling-Systeme
Weitere neue Technologieansätze im Test auf der PSA betreffen Dish/Stirling-Systeme für die dezentrale Stromversorgung. Aufgrund ihrer Leistungsspannbreite von fünf Kilowatt bis zehn Megawatt eignen sie sich besonders für den dezentralen Einsatz in sonnenreichen Ländern. Dish/Stirling-Systeme bestehen im wesentlichen aus einem dem Sonnenstand nachgeführten parabolisch gekrümmten Spiegel (›Dish‹) und dem sogenannten Power-Packing, in welchem ein Wärmetauscher und ein Stirling-Motor mit angeschlossenem Generator untergebracht sind. Auf der PSA kommt jetzt das weltweit erste hybride Dish/Stirling-System zum Einsatz. Der hybride Heat-Pipe-Receiver absorbiert dabei die einfallende konzentrierte Solarstrahlung und wird bei Bedarf - zum Beispiel bei Bewölkung oder Dunkelheit - zusätzlich über einen speziell entwickelten schadstoffarmen Gasbrenner beheizt. Die so zugeführte Wärme wird mit sehr geringen Verlusten in den Stirling-Motor eingekoppelt. Dieses Projekt führt das DLR gemeinsam mit deutschen, schwedischen und spanischen Partnern durch.
Solarenergie für Gasturbinen
Aktuelle Tests des DLR weisen einen neuen Weg zu hohen solarelektrischen Wirkungsgraden von über 25 %. Im sogenannten REFOS-Projekt heizt ein DLR-Receiver Verbrennungsluft solar soweit auf, dass in der Gasturbinenbrennkammer Brennstoff deutlich eingespart werden kann. Die Solarenergie wird damit so effizient in Strom umgewandelt, wie dies moderne Gasturbinen- und Kombikraftwerke leisten. Der DLR-Receiver auf der PSA ist auf einem der dortigen Versuchstürme montiert und erhält die konzentrierte Sonnenenergie von einem Spiegelfeld, das etwa 360 Kilowatt Leistung einblendet.
Anwendung und Markteinführung
Der Bau solarthermischer Kraftwerke gestaltet sich derzeit noch unverändert schwierig, da konventionelle Kraftwerke und Brennstoffe bisher noch preiswerter sind. Mit dem Markteinführungsszenario SYNTHESIS konnte das DLR allerdings zeigen, dass eine stetige Realisierungsstrategie Chancen eines selbsttragenden Marktes eröffnet.
