13.04.2011
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Solarthermische Kraftwerke

Mehr Leistung durch Direktverdampfung und Speicherung

Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt betreibt in Spanien eine Pilotanlage zur solaren Direktverdampfung. Die Forscher setzen neue Receiverrohre ein, um höhere Temperaturen zu erreichen. Gleichzeitig testen sie neue Speicher, die an das System der Direktverdampfung angepasst sind.

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Foto: DLR

Ende März haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der spanische Energieerzeuger Endesa eine Pilotanlage eingeweiht, um erstmals solare Direktverdampfung und Speicherung im Kraftwerksbetrieb zu testen.

Die Anlage im südspanischen Carboneras basiert auf dem Prinzip eines Parabolrinnenkraftwerks. Bisher setzt man in den Receiverrohren solcher Kraftwerke Thermoöle ein. Die erhitzen in einem zweiten Schritt Wasser zu Dampf, der dann eine Turbine antreibt. Mit solchen synthetischen Ölen erreicht man Temperaturen von maximal 400 Grad Celsius.

In der Testanlage in Spanien entsteht der Dampf direkt in den Receiverrohren. Diese stehen dabei unter einem Druck von bis zu 120 Bar. Dadurch ist es möglich, überhitzten Wasserdampf mit Temperaturen von 500 Grad Celsius zu erzeugen. „Die Röhren sind keine komplette Neuentwicklung“, erklärt Markus Eck, Projektleiter vom Institut für Solarforschung des DLR gegenüber ERNEUERBARE ENERGIEN. „Sie sind aber an die speziellen Bedingungen der Direktverdampfung angepasst“.

Mit dem Einsatz von Wasser als Arbeitsmedium im Kollektorfeld wollen die Forscher die Prozesstemperatur und damit auch den Wirkungsgrad sowie die Wirtschaftlichkeit von Parabolrinnenraftwerken steigern.

Neuer Speicher im Test

Außerdem testet das DLR in der Pilotanlage gleichzeitig neue, an das Prinzip der Direktverdampfung angepasste Speicher. Dabei kommt ein System zum Einsatz, dass Speicher mir fühlbarer und latenter Wärme kombiniert. Der Latentwärmespeicher ist mit Natriumnitrat gefüllt. Das nimmt die Wärme auf, indem es bei 305 Grad Celsius schmilzt. „Der Vorteil eines solchen Speichers ist die hohe Speicherdichte bei minimaler Temperaturänderung“, erklärt Doerte Laing, Leiterin des Fachgebiets Thermische Energiespeicher des Instituts für Technische Thermodynamik beim DLR. „Die Energie im System kann durch den Phasenwechsel bei konstanter Temperatur sehr effizient übertragen und aufgenommen werden.“ Der Speicher mit einer Leistung von 700 Kilowattstunden ist nach Angabe des DLR derzeit der größte Hochtemperatur-Latentwärmespeicher der Welt.

„In unserer Pilotanlage geht es darum, das System als Ganzes, aber auch einzelne Komponenten zu testen und zu verbessern“, sagt Markus Eck. Außer den Receivern und den Speichern testen die Forscher zum Beispiel die flexiblen Rohrverbindungen. Die sind notwendig, damit die Parabolrinnen sich drehen und dem Stand der Sonne folgen können. „Die dabei erforderlichen Gelenke müssen dem Druck von 120 Bar standhalten und dabei absolut dicht sein“, erklärt Markus Eck.

Neben der Direktverdampfung sehen die Forscher des DLR im Einsatz von geschmolzenen Salz in den Receiverrohren eine zweite Möglichkeit, die Thermoöle zu substituieren. „Deshalb sind wir auch an einer entsprechenden Versuchsanlage in Portugal beteiligt“, sagt Dorothee Bürkle, Pressesprecherin beim DLR gegenüber ERNEUERBARE ENERGIEN. (Sven Ullrich)

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