Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm

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AKE: Energie

AKE 1: Alternative Energien

AKE 1.1: Hauptvortrag

Dienstag, 25. März 2003, 11:00–11:45, M 11

Ziele bei der Entwicklung von solarthermischen Kraftwerken — •Robert Pitz-Paal — Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Linder Höhe, D-51147 Köln

Seit Mitte der achtziger Jahre werden solarthermische Kraftwerke zur kommerziellen Stromerzeugung in Kalifornien (USA) erfolgreich eingesetzt und stellen derzeit die einzige Option dar, solaren Strom großtechnisch zu erzeugen. Die zwischenzeitlich durch Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte erzielten technologischen Fortschritte bilden heute die Basis für kostengünstigere Kraftwerksprojekte, für die insbesondere durch nationale Einspeisegesetze und die Weltbank Fördermittel bereit gestellt werden. Um mittelfristig den Zuschussbedarf zu senken und Märkte zu erschließen, bedarf es weiterer Forschung und Entwicklung.

Wichtigstes mittelfristiges Forschungsziel ist es, die Stromgestehungskosten dieser Technologie von heute 12-18 Cents/kWh auf unter 6 Cents/kWh zu senken. Langfristiges Ziel ist es, nicht nur effektiv und kostengünstig Strom bereitzustellen, sondern die Solarenergie über solarchemische Verfahren zu speichern und so örtlich und zeitlich flexibel einsetzbar zu machen.

In kommerziellen Solarkraftwerken werden heutzutage Parabolrinnenkollektoren verwendet, in denen ein Thermoöl bis zur Einsatzgrenze von 390^∘C aufgeheizt wird. Dies begrenzt die möglichen Dampfzustände und Wirkungsgrade im nachgeschalteten Dampfkraftwerk. Wichtigster Ansatz zur Kostensenkung ist daher die Erhöhung der Austrittstemperaturen der konzentrierenden Solarsysteme. Damit könnte mit weniger Kollektorfläche die gleiche elektrische Energie erzeugt und so die Kosten des Systems entscheidend gesenkt werden. Untersuchungen zeigen, dass die konzentrierenden Solarsysteme ohne signifikante Wirkungsgradeinbußen wesentlich höhere Temperaturen erzielen können, wenn sie mit anderen Wärmeträgern betrieben werden.

Ein anderer wichtiger Ansatz zur Senkung der Stromerzeugungskosten ist die Verwendung von thermischen Energiespeichern. Sie erhöhen den Solaranteil des Kraftwerks, verbessern das Betriebsverhalten und bewirken eine höhere Ausnutzung des Kraftwerkblocks. Effiziente Energiespeicher mit hoher Lebensdauer und niedrigen spezifischen Kosten sind daher für eine erfolgreiche Positionierung der solaren Kraftwerkstechnologie zwingend notwendig.

Langfristig erlaubt das Hochtemperaturpotential konzentrierender Solarsysteme die effiziente Nutzung der Solarenergie zur direkten Erzeugung von erneuerbaren Brennstoffen und zur nachhaltigen Produktion von Materialien und Werkstoffen. Damit können weitere energierelevante Anwendungsfelder mit hohem Klimaschutzpotential erschlossen werden. Hierunter fallen z. B. innovative thermochemische Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff.

Der Vortrag gibt eine Übersicht über die verwendeten technologischen Ansätze, die bei Parabolrinnen- und Solarturmkraftwerken verfolgt werden, und zeigt neueste Ergebnisse dieser Entwicklungsarbeiten.