Solarstrom aus Wärme: Lineare Fresnel-Kollektoren für solarthermische Kraftwerke im Praxistest

Im Jahr 2050 kann der globale Energiebedarf zur Hälfte aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden, basierend auf heute vorhandener Technologie, so das Freiburger Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in einer Pressemitteilung. Aktuelle Szenarien belegten dies und würden der Stromgewinnung aus Sonnenenergie eine ganz wesentliche Rolle beimessen. Neben der Photovoltaik stehen für die Solarstromgewinnung im großen Maßstab solarthermische Kraftwerke im Mittelpunkt. Die Optimierung der Komponenten solcher Kraftwerke sowie die theoretische Untersuchung neuer Konzepte waren in den vergangenen Jahren Forschungsthema am Fraunhofer ISE.
Zusammen mit Industrie- und Forschungspartnern entsteht derzeit unter der Federführung der MAN Ferrostaal Power Industry GmbH in Südspanien eine neue Demonstrationsanlage, deren Ziel die Kommerzialisierung linearer Fresnel-Kollektoren für solarthermische Kraftwerke ist. Das ISE stellt Konzept und Komponenten im Rahmen des Fraunhofer-Gemeinschaftsstands „Energie“ auf der diesjährigen Hannover Messe vom 16. bis 20. April vor.
Mehrere Reihen nachgeführter Flachspiegel bündeln das Sonnenlicht
In herkömmlichen solarthermischen Kraftwerken (Parabolrinnensysteme) wird Sonnenlicht über Spiegel auf ein selektives Absorberrohr fokussiert, in dem ein Thermoöl fließt, das durch die Sonnenwärme erhitzt wird. Der dann in einem Wärmetauscher entstehende Dampf wird mittels einer Turbine plus Generator in Strom umgewandelt. Bei linear konzentrierenden Systemen unterscheidet man die klassischen Parabolrinnen-Systeme sowie das neue Konzept der Fresnelspiegel-Systeme mit Sekundärspiegeln. Das Besondere an Fresnel-Kollektoren ist laut ISE, dass die das Sonnenlicht konzentrierenden Spiegel aus mehreren Reihen nachgeführter Flachspiegel bestehen. Die Solarstrahlung wird auf ein zentral über dem Spiegelfeld befindliches Absorberrohr mit hochselektiver Beschichtung gebündelt. Die für dieses System erforderlichen Bauteile sind zu einem hohen Anteil kostengünstige Standardkomponenten, die weltweit verfügbar sind und eine hohe lokale Wertschöpfungskette ermöglichen. Dadurch lassen sie Wettbewerbsvorteile gegenüber Konkurrenztechnologien erwarten. Darüber hinaus sei die Fresnel-Technik unempfindlich gegen Windlasten und erlaube eine hohe Landausnutzung, so das ISE.

Solarstrom für 0,12 Cent pro Kilowattstunde
Das Fraunhofer ISE habe wesentlich dazu beigetragen, die Schlüsselkomponenten Absorberrohr, Sekundärspiegel, Primärspiegelfeld und dessen Regelung zur Einsatzreife zu bringen, heißt es in der Pressemitteilung. Gleichzeitig errechneten die Freiburger Forscher auf der Basis theoretischer Untersuchungen und unter bestimmten Bedingungen in sonnenreichen Ländern Stromgestehungskosten von nicht mehr als 0,12 €/kWh.
Der technische Nachweis unter realen Betriebsbedingungen sei das nächste Ziel. Hierfür entstehe derzeit auf der Plataforma Solar de
Almería in Südspanien ein 100 m langer Kollektorstrang als Versuchs- und Demonstrationsanlage. Das Fraunhofer ISE und das Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vermessen diesen hinsichtlich seiner optischen und thermischen Eigenschaften. Die Industriepartner MAN Ferrostaal Power Industry GmbH und Solar Power Group GmbH streben die Kommerzialisierung dieser Technologie an.

Kleine und mittlere Kraftwerke mit Kraft-Wärme-(Kälte-) Kopplung
Neben der Markteinführung von Fresnel-Kollektorsystemen haben sich die Partner in Almería auch die Entwicklung neuer Kraftwerkskonzepte für den kleinen und mittleren Leistungsbereich, mit geringerem Investitionsrisiko sowie mit Kraft-Wärme-(Kälte-) Kopplung zum Ziel gesetzt. Dadurch könnten neue Märkte für Hersteller konzentrierender Kollektoren sowie von Wärmekraftmaschinen, vor allem in Südeuropa, Nordafrika und Nahost erschlossen werden.
Der Aufbau des Kraftwerks in Almería wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) gefördert. Das Potenzial der erneuerbaren Energien für die Energieversorgung der Zukunft kann beispielsweise nachgelesen werden im Gutachten ‚Welt im Wandel‘ des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung für Globale Umweltveränderungen: http://www.wbgu.de.

12.04.2007 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH