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Solarforschung

  • Solares Turmkraftwerk in Almería Solares Turmkraftwerk in Almería

    Solares Turmkraftwerk in Almería

    Das solare Turmkraftwerk auf der Plataforma Solar in Almería umgeben von einem Spiegelfeld, das die Solarstrahlung auf drei Strahlungsempfänger, so genannte Solarreceiver, reflektiert und dabei fokussiert. Im Turm befindet sich auch die jetzt getestete solar-hybride Gasturbine.

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Das Ziel der Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist die Entwicklung umweltfreundlicher und klimaverträglicher Energiesysteme, die Sonnenstrahlung in Nutzenergie umwandeln. Der Schwerpunkt liegt auf der Kostensenkung und Weiterentwicklung der Komponenten und Systeme für solarthermische Kraftwerke.

Dies sind insbesondere die Arbeiten an Bauteilen für Parabolrinnen- und Turmkraftwerke in Verbindung mit DLR-eigenen Testanlagen, neuen Vermessungstechnologien und Simulationswerkzeugen. Das Forschungsgebiet umfasst auch die Erschließung neuer Anwendungsfelder für solarthermische Technologien. Eine wachsende Bedeutung kommt der solarchemischen Verfahrenstechnik zu, deren technologische Entwicklung mittelfristig zu einem industriellen Einsatz führen soll.

Die DLR Solarforschung beschäftigt Wissenschaftler und Verwaltungspersonal am Hauptsitz des DLR in Köln, an den DLR-Standorten Stuttgart und Jülich sowie im größten europäischen Testzentrum für konzentrierende Solartechnologien des spanischen Forschungspartners CIEMAT, der Plataforma Solar de Almería. Das DLR verfügt in diesem Forschungsgebiet über eine in Europa herausragende Ausstattung mit komplexen Anlagen und exzellenter wissenschaftlicher Kompetenz. Die daraus resultierende europäische Spitzenposition des DLR als Kooperationspartner der Industrie ist die Grundlage für den hohen Drittmittelanteil von über 60 Prozent.

Grundlegende Fragestellungen werden überwiegend aus Mitteln der programmorientierten Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) finanziert. Im Programm "Erneuerbare Energien" der HGF plant das DLR zusammen mit anderen Forschungszentren Wissen zu erschließen mit dem mittelfristig Technologiedurchbrüche möglich sind.

Im neuen Programm für den Zeitraum 2015-2019 soll ein Schwerpunkt auf der Erschließung neuer Wärmeträgerfluide liegen, die hochtemperaturstabil sind und gleichzeitig gute Wärmeübertragungs- und gute Wärmespeicher-Eigenschaften haben. Insbesondere Salzschmelzen und keramische Partikel stehen im Fokus der Untersuchungen. Auf dieser Basis lassen sich Systeme mit deutlich höheren Wirkungsgraden, geringeren Kosten und flexiblerem Betrieb entwickeln, die einen Technologiedurchbruch darstellen.

Zweiter Schwerpunkt soll die Quantifizierung des Einflusses von Umgebungsbedingungen an Wüstenstandorten auf den Wirkungsgrad und die Lebensdauer von Solarkraftwerken sein.

Der dritte vorgeschlagene Forschungsschwerpunkt ist schließlich die Weiterentwicklung der Nutzung der Sonnenstrahlung in der chemischen Verfahrenstechnik. Hier ist es das Ziel Wasserstoff oder Synthesegas mittels solarer Hochtemperaturwärme aus den Grundstoffen Wasser und CO2 zu erzeugen. Das Verständnis der Reaktionsmechanismen soll durch die Forschungsarbeiten verbessert werden um solare Reaktoren so auszulegen dass die Solarenergie mit besserer Effizienz gespeichert werden kann.

Neben den von der HGF geförderten Arbeiten entwickeln die Wissenschaftler gemeinsam mit der Industrie in Verbundprojekten Lösungen für vorwiegend anwendungsorientierte Forschungs- und Entwicklungsaufgaben mittels externer Finanzierung.

Hierzu gehören Methoden zur Qualifizierung der Komponenten in Bezug auf Effizienz und Lebensdauer. Diese Ergebnisse sind die Basis für die Entwicklung von Standards und Normen für Komponenten und Systeme in Solarthermischen Kraftwerken. Mit externen Partnern wird insbesondere an der nächsten Generation von Parabolrinnen-Solarkraftwerken mit solarer Direktverdampfung und Salzschmelzen geforscht. Hierzu werden Großversuche vorbereitet. Insbesondere die Entwicklung und Qualifikation angepasster Komponenten zur Steigerung der Temperaturen im Kollektorfeld sowie Entwicklung und Demonstration von optimierten Integrationskonzepten, Betriebsstrategien und Regelungsalgorithmen stehen im Vordergrund.

Bei der Turmtechnologie wird die Verwendung von geschlossenen Hochtemperatur-Receivern zur Einspeisung der Solarenergie in hocheffiziente Kombikraftwerke entwickelt und demonstriert. Diese Systeme mit solaren Gesamtwirkungsgraden von etwa 30 Prozent stellen die technische Konfiguration mit dem heute maximal denkbaren solaren Wirkungsgrad dar und erschließen so ein erhebliches Kostensenkungspotential. Darüber hinaus unterstützt das DLR die Industrie bei der Entwicklung von kostengünstigen Heliostaten, die zur Konzentration der Strahlung auf den Receiver benötigt werden.

Die Arbeiten der DLR Solarforschung werden im 2011 gegründeten DLR-Institut für Solarforschung gebündelt. Sie sind eng verzahnt mit den Arbeiten des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik zum Forschungsthema Energiespeicher, Elektrolyse und Brennstoffzellen. Hier arbeiten die Wissenschaftler unter anderem an der Entwicklung und Qualifizierung von kostengünstigen thermischen Energiespeichern für solarthermische Kraftwerke. Die Bedeutung der Energiespeicherung für die solarthermischen Kraftwerke wurde durch die jüngsten Entwicklungen auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien und nach ausführlichen Analysen von solar-hybriden Kraftwerksprozessen neu untersucht. Rechenmodelle über den Betriebsverlauf über ein Jahr haben gezeigt, dass ein thermischer Speicher die Wirtschaftlichkeit der solaren Stromerzeugung steigert.

Zuletzt geändert am:
18.12.2013 11:26:42 Uhr