Parabolrinne eines Solarkraftwerks auf der spanischen Plataforma Solar de Almería (PSA)
Wärmeträgeröle auf Silikonbasis leiten die aufgenommene solare Wärme im Receiver-Rohr effektiv weiter und ermöglichen neben klassischer Stromproduktion auch Fernwärmeanwendungen, etwa für die Industrie.
Laufzeit: SITEF 1.1.2016 – 31.7.2017, SIMON 1.11.2017– 31.10.2019
Solarthermische Kraftwerke spielen für die Energiewende in sonnenreichen Weltregionen eine sehr wichtige Rolle, da sie in Kombination mit einem Wärmespeicher auch nach Sonnenuntergang Strom liefern können. Die Effizienz von solaren Parabolrinnenkraftwerken wird erheblich durch den Wirkungsgrad des Solarfeldes bestimmt. Möglich ist eine bessere Ausnutzung der einfallenden Solarstrahlung zum Beispiel bei einer höheren Maximaltemperatur des Wärmeträgeröls, welches in den Absorberrohren zirkuliert und die Solarstrahlung aufnimmt. Ein Konsortium aus Forschung und Industrie unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) demonstrierte im Rahmen von unterschiedlichen Förderprojekten die Eignung von Wärmeträgerölen auf Silikonbasis.
In den beiden internationalen Forschungsprojekten SITEF (Silicon Fluid Test Facility) und SIMON (Silicon Fluid Maintenance and Operation) konnte die Praxistauglichkeit von zwei neuen Silikonölen der Firma Wacker Chemie AG (WACKER), HELISOL® 5A und HELISOL® XA, bei Temperaturen bis zu 450 Grad Celsius demonstriert werden. Beide Projekte wurden durch das BMWi über das SOLAR-ERA.NET gefördert.
HELISOL® silikon-basierte Wärmeträger ermöglichen gegenüber dem Stand der Technik beziehungsweise der eutektischen Mischung von Biphenyl und Diphenylether (BP/DPO) wesentliche Kosteneinsparungen bei der solarthermischen Stromerzeugung in Parabolrinnenanlagen. Diese Kosteneinsparungen resultieren aus der höheren maximalen Betriebstemperatur von 425 Grad Celsius, einem Erstarrungspunkt unterhalb von -40 Grad Celsius sowie aus einer deutlich verbesserten Umweltverträglichkeit.
In SITEF wurde zunächst mit der PROMETEO Testanlage auf der Plataforma Solar de Almería (PSA) in Südspanien eine bestehende Anlage für solaren Demonstrationsbetrieb mit Silikonölen bei bis zu 450 Grad Celsius umgerüstet. Dafür wurden die Receiver-Rohre und flexiblen Rohrverbindungen (REPA, engl. Rotation and Expansion Performing Assemblies) für die speziellen Betriebsbedingungen entwickelt und in der Testanlage PROMETEO der Plataforma Solar de Almería des spanischen Forschungszentrums CIEMAT installiert. Nachfolgend lief die Anlage insgesamt 1.100 Stunden im Solarbetrieb, darunter 480 Stunden bei 425 Grad Celsius. Damit bestand das Öl HELISOL® 5A erfolgreich die Eignungsprüfung, den sogenannten „Proof of Concept“.
Im SIMON Projekt wurde die im SITEF-Projekt vorbereitete PROMETEO Testanlage weiter betrieben. Neben der realistischen Erprobung eines zweiten verbesserten Silikonöls mit dem Namen HELISOL® XA lag der SIMON-Projektfokus auf dem Nachweis der Betriebssicherheit sowie der Entwicklung und Demonstration einer „Ölpflege“ Einrichtung. Letztere ist notwendig, weil auch sehr temperaturbeständige Wärmeträgeröle im Laufe vieler tausend Betriebsstunden in geringen Mengen Zersetzungsprodukte bilden, die selektiv aus der Anlage entfernt werden müssen. Zum Nachweis der Betriebssicherheit wurde, im Rahmen eines eigens von WACKER, DLR, TÜV Nord und CIEMAT entwickelten Freisetzungsversuchs, das Bersten einer Rohrleitung simuliert. Die Leckage wurde durch ein sich sehr schnell öffnendes Ventil simuliert. Hierbei strömte das 420 Grad Celsius heiße Wärmeträgeröl aus, ohne sich zu entzünden.
Die techno-ökonomische Konkurrenzfähigkeit eines Silikonöl-basierten Referenzkraftwerkes wurde durch das Anlagenbau-Unternehmen TSK Flagsol im Rahmen eines detaillierten Engineerings untersucht.
Projekte
SITEF & SIMON
Laufzeit
SITEF: 1.1.2016 – 31.7.2017
SIMON: 1.11.2017 – 31.10.2019
Projektbeteiligte
CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas)
