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Abb. 1 Versuchsanlage auf der Plataforma Solar in Almería in Spanien, in der Forscher unter anderem Parabolspiegel testen und optimieren.
© DLR
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Der Markt bereitet sich vor

Die Sonne liefert Energie im Überfluss. Sie hat das Potenzial, den Bedarf der gesamten Bevölkerung der Erde zu decken. Laut der Internationalen Energieagentur wird sich die weltweit installierte Leistung solarthermischer Kraftwerke von 4 auf 12 GW bis 2020 verdreifachen. Die Herausforderung besteht darin, diese klimaneutrale Energie effizient und kostengünstig nutzbar zu machen.

In der süd-marokkanischen Stadt Ouarzazate soll am Rande der Sahara das erste und größte thermische Parabolrinnen-Kraftwerk des Landes entstehen. Die Planungen sind abgeschlossen, die Finanzierung steht, der erste Spatenstich steht bevor. Die Anlage in Ouarzazate soll nach der zweiten Bauphase 2017 bis zu 500 MW liefern. Die staatliche marokkanische Energiebehörde will den ersten Schritt zu einer klimafreundlichen Stromversorgung machen.

Die Technologie der Parabolrinnenkraftwerke hat sich bereits bei Solarkraftwerken in den USA und in Spanien bewährt. Die Strahlung der Sonne wird mit riesigen Parabolspiegeln auf ein Absorberrohr konzentriert, welches von einem Wärmeträgermedium – meist Thermoöl – durchströmt wird. Dieses wird dann in einen Kraftwerksblock geleitet, worin Wasser verdampft und über eine Dampfturbine elektrische Energie erzeugt. Auch wenn sich die Technik bewährt hat und kommerziell umgesetzt wird, arbeitet die Energieforschung intensiv an der Optimierung der Komponenten und Konzepte.

Dieses BINE-Themeninfo stellt die vier zentralen Forschungsbereiche für solarthermische Kraftwerke vor:

  • Parabolrinnen-Kollektortechnik
  • Fresnel-System
  • Turmkraftwerke
  • Tests und Qualitätssicherung

Von den kommerziell betriebenen solarthermischen Kraftwerken sind mehr als 95 % Parabolrinnenanlagen. Durch Änderung des Kollektordesigns und Automatisierung von Betrieb und Wartung sollen die Kosten weiter gesenkt werden. Das bisher eingesetzte Wärmeträgermedium Thermoöl gilt als problematisch. Es ist aquatoxisch und bei einem Leck im Leitungssystem könnte es ins Grundwasser gelangen, was gravierende ökologische Schäden zur Folge hätte. Daher sollen alternative Wärmeträgermedien zur Marktreife entwickelt werden.

Eine weitere Variante der Parabolrinnentechnologie sind Fresnelanlagen, die heute weltweit mit einer Gesamtleistung von rund 45,5 MW in Betrieb sind. Die aktuellen Forschungsthemen sind Komponenten für Parabolrinnen-, Fresnel- und Turmkraftwerke, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Geforscht wird auch an Receivern für Turmkraftwerke, die höhere Betriebstemperaturen erlauben und Kraftwerksprozesse von hoher Effizienz ermöglichen. In Forschungsprojekten wird das Konzept von Turmkraftwerken mit volumetrischen Luftreceivern sowie notwendigen Komponenten weiterentwickelt und getestet. Ein übergreifendes Thema sind Speicher, damit die Wärme auch nachts genutzt und grundlastfähiger Strom produziert werden kann.

Die Qualität von Komponenten und Systemen in solarthermischen Kraftwerken ist ein entscheidendes Kriterium, um hohe Wirkungsgrade zu erreichen und Kosten zu senken. Forscher arbeiten dafür an geeigneten Messmethoden und -geräten, um die Qualität zu messen und Schwachstellen anschließend zu verbessern.

Merkzettel

Service

BINE-Themeninfo II/2013
(PDF, 20 Seiten, 2,8 MB)

Infotipp

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BINE-basisEnergie Nr. 4

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesen Projekten:

0325046
0325048 A-B
0325086 A-D
0325119A
0325144 B-D
0325112 A-C
0325232