Verdampft und gespeichert
Pilotanlage testet solare Direktverdampfung von Wasser und Wärmespeicherung im Kraftwerksbetrieb.
Pilotanlage testet solare Direktverdampfung von Wasser und Wärmespeicherung im Kraftwerksbetrieb.
Im südspanischen Carboneras haben das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der spanische Energieerzeuger Endesa Ende März eine Pilotanlage eines solarthermischen Kraftwerks in Betrieb genommen, bei dem durch gebündelte Sonnenstrahlen der Wasserdampf, der später einen Stromgenerator antreibt, direkt erzeugt wird. Die Anlage umfasst auch ein neuartiges Wärmespeichersystem, mit dem die Stromproduktion des Kraftwerks auch bei Nacht möglich ist. In der Pilotanlage sollen das System als Ganzes sowie die einzelnen Komponenten getestet und verbessert werden.
Die Pilotanlage basiert auf dem Prinzip der Parabolrinnen-Kraftwerke, bei denen die Sonnenstrahlung auf eine Röhre die so genannte Receiverröhre in der Brennlinie des Spiegels gebündelt und in Wärme umgewandelt wird. In den bereits bestehenden Kraftwerken fließt in diesen Receivern synthetisches Öl, das zirka 390° Celsius heiß wird und in einem zweiten Schritt Wasser zu Dampf erhitzt. Der entstandene Dampf treibt dann eine Turbine zur Stromerzeugung an. Bei der Pilotanlage entsteht der Dampf hingegen direkt in den Receiverrohren. Diese stehen dabei unter einem Druck von bis zu 120 Bar, wodurch überhitzter Wasserdampf bei einer Temperatur von 500° Celsius entsteht. Durch die solare Direktverdampfung kann somit die Prozesstemperatur und damit der Wirkungsgrad gesteigert werden.
Ein Vorteil von solarthermischen Kraftwerken besteht darin, dass sie Energie in Form von Wärme speichern können, wodurch sich der Strom bedarfsgerecht während Wolkenphasen oder bis in die Nacht produziert lässt. Bei der solaren Direktverdampfung von Wasser muss die Speichertechnologie allerdings an das Medium angepasst werden. Wichtig dabei ist, den großen Energieanteil aus der Verdampfung beziehungsweise Kondensation des Wassers, der auf einem konstanten Temperaturniveau anfällt, effizient zu speichern. Dies wird mit einem Kombi-Speichersystem realisiert, das Speicher mit fühlbarer und latenter Wärme kombiniert. Die latente Wärme wird über einen Phasenwechsel von Salz gespeichert. Dabei kann die Energie im System bei konstanter Temperatur effizient übertragen und aufgenommen werden. Die fühlbare Wärme des überhitzten Dampfs wird von einem Betonspeicher aufgenommen.
Abb.: Der Hochtemperatur-Latentwärmespeicher ist ein mit Salz gefüllter Phasenwechselspeicher. Bei 305° Celsius nimmt das Salz Energie dadurch auf, dass es von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht. (Bild: DLR)
DLR / MH
