Integrierte CSP-PV- Hybrid(ICPH)-Kraftwerke
Wie Hybridkraftwerke kostengünstigen Strom produzieren können
Photovoltaikanlagen und solarthermische Kraftwerke erzeugen im Verbund mit thermischen Speichern rund um die Uhr aus Sonnenstrahlung grünen Strom. Doch das Zusammenspiel beider Technologien muss weiterentwickelt werden. Ideen dafür hat das Forschungsteam HybridKraft.
Mit Photovoltaik (PV) kann Strom in großen Mengen günstig erzeugt werden, oftmals mehr als zeitgleich benötigt wird. Denn die Sonne scheint um die Mittagszeit besonders intensiv —private Haushalte, Industrie und Gewerbe oder auch Großanlagen zur Produktion von grünem Wasserstoff benötigen Power aus der Steckdose jedoch rund um die Uhr. Insbesondere in Ländern mit viel Sonneneinstrahlung sind daher kombinierte CSP (Concentrating-Solar-Power)/PV-Kraftwerke ein interessanter Ansatz, um kostengünstig Strom zu produzieren. Der Vorteil: Im Verbund kann die Photovoltaikanlage tagsüber so viel Sonne wie möglich zur Stromproduktion ernten, ohne dass die Anlage abgeregelt werden muss. Im angeschlossenen CSP-Kraftwerk wiederum wird der überschüssige Teil des Stroms sinnvoll genutzt: Er versorgt einen Elektroerhitzer im Flüssigsalzspeicher mit elektrischer Energie. So wird zusätzliche Wärme kostengünstig generiert. Wird dann Strom zu Zeiten benötigt, wenn die Sonne nicht scheint, kann die gespeicherte Hochtemperaturwärme zum Strom produzieren ins Kraftwerk geleitet werden.
Der Elektroerhitzer arbeitet im Speicher wie ein gigantischer Tauchsieder
Noch besteht allerdings bei den Elektroerhitzern für CSP-PV-Hybridkraftwerke Forschungsbedarf. Einem riesigen Tauchsieder gleich, heizen diese anstelle von Wasser eine flüssige Salzschmelze auf. Daher stellt sich die Frage, wie Elektroerhitzer ausgelegt sein müssen, um nicht zu korrodieren - und mit welchen technischen Veränderungen sich größere Leistungssteigerungen erzielen lassen. Diese und weitere Fragestellungen untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im gerade gestarteten Forschungsprojekt HybridKraft. Das Projekt wird vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE geleitet. Zusammen mit den Industriepartnern Frenell und John Cockerill sollen die Elektroerhitzer entsprechend weiterentwickelt werden.
Das Forschungsziel: ein leistungsstarker Elektroerhitzer für Großkraftwerke
„Wir möchten einen Elektroerhitzer für Salzschmelzen entwickeln, der sich für den Einsatz in Großkraftwerken eignet“, erläutert Dr. Shahab Rohani, Projektleiter vom Fraunhofer ISE. Zu diesem Zweck wird von den Forschenden zunächst ein Designkonzept für einen Prototypen mit einer Leistung von 1 Megawatt entwickelt. Diesen testet das Projektteam anschließend sowohl in einer realen Testumgebung beim Fraunhofer ISE als auch in Simulationsstudien mit Salzschmelze als Speichermedium. Die gewonnenen Ergebnisse fließen dann in ein neues Design für leistungsstarke Elektroerhitzer ein.
Darüber hinaus analysieren die Expertinnen und Experten, ob der neu entwickelte Elektroerhitzer in einem hybriden CSP/PV-Hybridkraftwerk auch wirklich zu der gewünschten technisch-wirtschaftlichen Leistungssteigerung führt. Zwar werden kleinere Erhitzer bereits in industriellen Prozessen eingesetzt. Aber ein kostengünstiger und leistungsstarker Elektroerhitzer für Integrierte CSP-PV- Hybrid(ICPH)Kraftwerke mit 50-100 Megawatt ist derzeit noch nicht verfügbar. Das soll sich mit den gewonnenen Forschungsergebnissen im Projekt HybridKraft ändern. (it)
