Solarthermische Kraftwerke
Neue CSP-ERANET-Vorhaben gestartet

 Sie benötigen Sonne und generieren daraus Strom: Solarthermische Kraftwerke sind in sonnenreichen Regionen der Erde eine umweltfreundliche Technologie, um Energie zu gewinnen. Doch der Forschungsbedarf ist weiterhin hoch. Das Ziel: Die Anlagen sollen noch effizienter und robuster werden bei gleichzeitig geringeren Betriebskosten. Das CSP-ERANET bündelt daher die Forschungsaktivitäten von Wissenschaftsteams aus elf EU-Mitgliedsstaaten und Regionen sowie assoziierten Ländern. Sechs neue Forschungsvorhaben sind nach dem erfolgreichen ersten Joint Call des ERANETs an den Start gegangen, darunter vier Verbünde mit deutschen Beteiligung.

Forschungsverbund EuroPaTMos forscht am Wärmeträgermedium Salz

Salzschmelze als Wärmeübertragungsmedium zu verwenden, ist in Parabolrinnensystemen eine attraktive technische Option zum bisher verbreiteten Thermoöl. Für den Einsatz von Flüssigsalz sprechen die vergleichsweise niedrigeren Beschaffungskosten und die höhere Temperatur, auf die sich das Salz erhitzen lässt. Dies wiederum ermöglicht einen höheren Wirkungsgrad der Anlage. Um die Salzschmelzen erfolgreich auf dem Markt platzieren zu können, sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich. Hier setzte das EuroPaTMoS-Konsortium als internationaler Forschungsverbund an. Aus Deutschland sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Firma TSK Flagsol Engineering beteiligt.

Das internationale Forschungsteam verfügt über zwei großmaßstäbliche solare Testeinrichtungen und mehrere Labore, sodass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an mehreren Standorten gleichzeitig an bestimmten Fragestellungen arbeiten können. Zum Beispiel erforschen sie die optimalen Betriebs- und Wartungsverfahren. Neben realen Experimenten, in denen beispielsweise Komponenten wie innovative Receiverrohre getestet werden, simulieren sie Betriebsabläufe mit Echtzeitdaten wie etwa Wetterverläufen in einem virtuellen Solarfeld-Modell. Dieses ist mit einem realen Kollektorloop gekoppelt („Hardware-in-the-loop“). Dadurch können verschiedene Betriebsszenarien schneller analysiert und optimiert werden.

Newcline entwickelt Eintank-Konzept für Hochtemperaturspeicher

Das CSP-ERANET-Verbundvorhaben Newcline verfolgt ein neues Speicherkonzept. Speicher in solarthermischen Kraftwerksanlagen dienen als eine Art Energie-Lager, wenn kein direkter Bedarf an Strom vorhanden ist. So kann die Sonnenenergie rund um die Uhr als Energielieferant genutzt werden. Sogenannte Hochtemperaturspeicher sind mit Flüssigsalzschmelzen befüllt, die die Wärme speichern. Sie sind eine erprobte Technik, die sich vielfältig einsetzen lässt. Ursprünglich für solarthermische Kraftwerke entwickelt, können Hochtemperaturspeicher zukünftig beispielsweise auch in konventionellen Kraftwerken eingesetzt werden. In sogenannten Wärmespeicherkraftwerken ließe sich beispielsweise auch Strom in großen Mengen in Deutschland speichern um den weiteren Zubau von fluktuierenden erneuerbaren Energien zu ermöglichen.

In der Praxis werden derzeit Hochtemperaturspeicher mit zwei Tanks verwendet, die beide wechselseitig mit Flüssigsalz gefüllt werden. Das Wissenschaftsteam des internationalen Forschungsverbunds Newcline entwickelt hingegen ein innovatives Eintank-Speicherkonzept, bei dem das heiße und kalte Flüssigsalz zusammen in einem Tank gespeichert wird. Dadurch werden nicht nur die Kosten für den zweiten Tank eingespart, sondern es können unter anderem auch Salzkosten reduziert und kostengünstigere Pumpen eingesetzt werden.

Der internationale Forschungsverbund möchte alternative Füllstoffe auf Keramikbasis untersuchen, um eine größere Menge Salz im Eintank-Speicher zu ersetzen. Das Eintank-Speicherkonzept wird in der TE-SIS:store-Anlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt im Maßstab 4 MWh thermisch er-probt. Neben dem DLR ist von deutscher Seite die Firma Kraftblock beteiligt.

SET-Plan als Grundlage des CSP-ERANET

Das CSP-ERANET trägt durch Forschungs- und Innovationsprogramme dazu bei, die Ziele des European Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan) zu erreichen. Mit dem 2008 verabschiedeten SET-Plan verfolgt die Europäische Union eine Förderstrategie, die kohlenstoffarme Energietechnologien in naher Zukunft wettbewerbsfähig machen soll.