Solarenergie
In umweltfreundlichen und klimaverträglichen Energiesystemen spielt die Umwandlung von Sonnenstrahlung in nutzbare Energie eine große Rolle. Die Forschung des DLR konzentriert sich auf die Weiterentwicklung von Komponenten und Systemen für solarthermische Kraftwerke. Dabei werden die Arbeiten an Bauteilen für Parabolrinnen- und Turmkraftwerke mit DLR-eigenen Testanlagen, neuen Vermessungstechnologien und Simulationswerkzeugen durchgeführt.
Dabei besteht eine enge Kooperation mit Partnern aus Forschung und Industrie. Das Ziel ist insbesondere die Kostenreduktion dieser Technologien sowie die Erhöhung ihrer Wirkungsgrade. Darüber hinaus sollen neue Anwendungsfelder für solarthermische Technologien wie zum Beispiel industrielle Prozesswärme und solare Fernwärme erschlossen werden. Eine wachsende Bedeutung kommt der solarchemischen Verfahrenstechnik zu, speziell der Erzeugung von Brennstoffen mittels Solarstrahlung.
Der Großteil der Arbeiten wird im DLR-Institut für Solarforschung gebündelt. Genutzt werden Versuchsanlagen an den Standorten Köln, Stuttgart und Jülich sowie im größten europäischen Testzentrum für konzentrierende Solartechnologien des spanischen Forschungspartners CIEMAT, der Plataforma Solar de Almería. DLR-intern kooperiert das Institut für Solarforschung auf diesem Gebiet mit den Instituten für Future Fuels, Technische Thermodynamik und Werkstoff-Forschung.
Kraftwerksbetrieb und -komponenten
Ein Forschungsschwerpunkt liegt auf der Erschließung neuer Wärmeträger, die hochtemperaturstabil sind und gleichzeitig gute Wärmeübertragungs- und Wärmespeicher-Eigenschaften haben. Salzschmelzen und keramische Partikel sind im Rahmen dieser Untersuchungen besonders interessant. Auf dieser Basis lassen sich Systeme mit deutlich höheren Wirkungsgraden, geringeren Kosten und flexiblerem Betrieb entwickeln.
Damit verbunden ist die Weiterentwicklung der technischen Komponenten sowohl an Parabolrinnen-Systemen wie auch an Turmsystemen solarthermischer Kraftwerke. Außerdem wird die Industrie bei der Entwicklung von kostengünstigen Heliostaten unterstützt, die zur Konzentration der Strahlung auf den Receiver benötigt werden. Heliostaten sind Spiegelsysteme, bei dem die Sonnenstrahlung unabhängig vom Tages- oder Jahresverlauf stets auf einem festen Punkt oder einer Linie gebündelt wird.
Qualifizierung von Komponenten
Die Methodenentwicklung zur Qualifizierung der Komponenten und Systeme bildet die Grundlage für die Entwicklung von Standards und Normen. Im Fokus stehen die Effizienz und die Lebensdauer von solarthermischen Kraftwerken.
Mit externen Partnerorganisationen wird insbesondere an der nächsten Generation von Parabolrinnen-Kraftwerken mit solarer Direktverdampfung und an Salzschmelzen als Wärmespeichermedium geforscht. Im Vordergrund stehen die Weiterentwicklung und Qualifikation angepasster Komponenten zur Steigerung der Temperaturen im Heliostatenfeld sowie die Entwicklung und Demonstration von optimierten Integrationskonzepten, Betriebsstrategien und Regelungsalgorithmen.
Hochtemperaturverfahren und solare Brennstoffe
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Optimierung der Nutzung von Solarstrahlung in der chemischen Verfahrenstechnik. Hier ist 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 Solarenergie mit besserer Effizienz zu speichern.