Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat zusammen mit Forschern der Universität im portugiesischen Évora haben ein Parabolrinnenkraftwerk mit geschmolzenem Salz als Wärmeträgermedium in Betrieb genommen. Grundlage der gesamten Konstruktion sind Parabolspiegel, die das Sonnenlicht auf eine Rohrleitung in ihrer Mitte konzentrieren.
In dieser Rohrleitung fließt in den herkömmlichen Anlagen spezielles Thermoöl. In Évora haben die Entwickler aber ein spezielles geschmolzenes Nitratsalz auf Kalziumbasis eingefüllt. Die Spiegel konzentrieren die Energie der Sonnenstrahlen in das Salz, das sich weiter erwärmt und in einen Speicher fließt. Bei Bedarf wird die gespeicherte heiße Salzschmelze weitergepumpt. Über Wärmetauscher gibt es die Energie in einen herkömmlichen Dampfturbinenkreislauf ab, in dem aus der Wärme am Ende Strom produziert wird.
Höhere Temperaturen möglich
Mit der Testanlage in Portugal haben die Entwickler einen großen Schritt in Richtung der Nutzung einer Salzschmelze als Wärmeträgermedium getan. Diese Technologie gilt als Hebel zur Senkung der Kosten für die konzentrierte Solarthermie (Concentrated Solar Power – CSP). Denn das Salz wird hier auf eine Temperatur von 560 Grad Celsius erwärmt, wodurch der Wirkungsgrad der gesamten Anlage im Vergleich zu den mit 400 Grad Celsius niedrigeren Temperaturen bei der Nutzung von Thermoölen steigt. Denn dann geht weniger Energie am Wärmetauscher verloren.
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Wärmeträger direkt speichern
Bisher werden die geschmolzenen Salze in den CSP-Kraftwerken vor allem in den Speichern genutzt. Der Vorteil der Anlage in Évora: Die Salzschmelze fließt auch als Wärmeträgermedium in den Parabolrinnen. Damit entfällt der Wärmetauscher zwischen Kollektorfeld und Speicher, was den Wirkungsgrad weiter nach oben treibt. Damit sinken die Stromgestehungskosten weiter.
Die Anlage kann die hohe Temperatur zudem für eine Dauer von bis zu zwölf Stunden vorhalten. Auf diese Weise kann großtechnisch auch Strom erzeugt werden, wenn die Sonne längst untergegangen ist. Solche Anlagen werden so grundlastfähig.
Betriebserfahrung sammeln
Zur Zeit läuft die Anlage auf dem Universitätsgelände in Éovra noch nicht mit der vollen Leistung. Die Entwickler haben zunächst mit einer Starttemperatur von 300 Grad Celsius begonnen, steigern die Betriebstemperatur aber sukzessive weiter auf zunächst 500 Grad Celsius. Bisher läuft die Anlage erwartungsgemäß. „Wir sind sehr zufrieden mit dem Verlauf der ersten Befüllung“, sagt Hana Stengler, Leiterin der Gruppe Fluidsysteme am DLR-Institut für Solarforschung, zu den Ergebnissen der ersten Tests. „Nun ist das nächste Ziel, Betriebserfahrung zu sammeln, um Schritt für Schritt alle weiteren Komponenten mit Salzschmelze zu befüllen, den Regelbetrieb und auch kritische Betriebssituationen zu erproben.“
2,7 Megawatt aus dem Kollektorfeld
Die Anlage in Portugal besteht aus vier Kollektormodulen mit einer Länge von jeweils 171 Metern und einer Spiegelhöhe von 6,77 Metern. Bei voller Nutzung der Sonnenenergie im geschmolzenen Salz liefert das Kollektorfeld eine Leistung von 2,7 Megawatt. In den Speichertanks findet eine Energiemenge von sechs Megawattstunden Platz. Diese werden in einem Dampferzeugersystem umgesetzt, das eine Ausgangsleistung von 1,6 Megawatt hat.
Einen ausführlichen Report zur Wirtschaftlichkeit von CSP-Anlagen lesen Sie in der kommenden Ausgabe von ERNEUERBARE ENERGIEN, die am 2. November 2021 erscheint. Wenn Sie noch kein Abo haben, können Sie unser Magazin hier ausprobieren.
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