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Feb 07

Parabolrinnen-Solarkraftwerke

Bereits Mitte der 80er Jahre des vergangenen Jahrhunderts wurden in der kalifornischen Mojave-Wüste Parabolrinnen-Solarkraftwerke (CSP=Concentrated Solar Power) mit einer elektrischen Gesamtleistung von mehr als 350 MW errichtet. Diese Anlagen sind bis zum heutigen Tag zuverlässig im Einsatz.

Seit Mitte 2007 wird in Spanien die Stromerzeugung mittels solarthermischer Kraftwerke durch eine Einspeisevergütung oberhalb des jeweiligen Marktpreises für einen Zeitraum von 20 Jahren subventioniert. Hierdurch wurde ein wahrer „Solarboom“ in Spanien ausgelöst: Bereits im März 2011 waren in Spanien bereits mehr als 14 Kraftwerke mit insgesamt 700 MW elektrischer Spitzenleistung in Betrieb, weitere 28 Kraftwerke (1.400 MW) im Bau sowie noch weitere 19 Kraftwerke (950 MW) in der konkreten Planung. Die in den nächsten Jahren in Spanien installierte elektrische Gesamtleistung solarthermischer Kraftwerke wird dadurch auf mehr als 3.000 MW anwachsen, das entspricht in etwa der Leistung von vier konventionellen Kohlekraftwerken oder drei Atomkraftwerken. Bei einem ungefähren Kraftwerkspreis von 250 Mio. € summieren sich die Gesamtinvestitionen auf rund 15 Mrd. €. Damit hat die solarthermische Stromerzeugung auch in Europa nunmehr groß-industriellen Charakter angenommen.

Die verwendete Technologie der solarthermischen Stromerzeugung basiert dabei weitgehend auf den Kraftwerken in Kalifornien, größtenteils jedoch ergänzt um thermische Energiespeicher.

In Parabolrinnen-Solarkraftwerken wird das Sonnenlicht durch parabolisch geformte Spiegel auf ein in der Brennlinie verlaufendes, vakuum-isoliertes Absorberrohr konzentriert,in dem ein spezielles Wärmeträgerfluid (HTF–heat transfer fluid) strömt und auf max. 400°C – der thermischen Stabilitätsgrenze des HTF – erwärmt wird. Kollektoren der augenblicklichen Bauart haben eine Öffnung (Apertur) von knapp 6 m und konzentrieren die Solarstrahlung um ca. den Faktor 80.

 Das Wärmeträgeröl (HTF) gibt die thermische Energie über Wärmeübertrager (Vorwärmer, Verdampfer, Überhitzer, Zwischenüberhitzer) an einen konventionellen Wasser-/Dampf-Kreislauf mit einfacher Zwischenüberhitzung ab (Dampfparameter 371 °C / 100 bar / 30 bar), der eine Turbine mit Generator treibt. Der Gesamtprozess ist in nebenstehender Abbildung schematisch dargestellt.
Thermische Solarkraftwerke bieten im Vergleich von Photovoltaik-Systemen (PV), bei denen die Solarstrahlung direkt in elektrischen Strom umgewandelt wird, eine Reihe von Vorteilen:1. Die spezifischen Investitionskosten bzw. Stromgestehungskosten liegen deutlich unter denen von PV-Systemen. 2. Aufgrund der relativ großen thermischen Trägheit der Gesamtanlage, die sich aus dem weiträumigen Einsatz einer großen HTF-Menge (> 1.000 Tonnen) ergibt, bricht die Leistung eines Solarkraftwerks bei kurzfristigen Schwankungen der Einstrahlungsintensität, wie sie beispielsweise bei Wolkendurchgängen auftritt, nicht unmittelbar zusammen.

Den gesamten Text über solarthermische Kraftwerke können Sie hier downloaden. Der Text stammt aus dem Buch „Wärmeträgertechnik mit organischen Fluiden“ von Walter Wagner.