Partikelreceiver auf der Forschungsebene des Solarturms im Versuchsbetrieb
Mit dem Solarturm Jülich betreibt das DLR-Institut für Solarforschung und solare Kraftwerkstechnik das einzige solarthermische Turmkraftwerk in Deutschland. Hier testen und entwickeln Solarforscher gemeinsam mit Industrieunternehmen Komponenten und Systeme für kommerzielle solarthermische Kraftwerke.
Der solarthermische Reaktor nutzt die Energie von Sonnenstrahlung, um Wasserstoff zu erzeugen. Er steht im Hochleistungsstrahler Synlight des DLR Jülich .
Um grünen Wasserstoff in großindustriellem Maßstab herzustellen, forscht das DLR vor allem an zwei Methoden: der Elektrolyse und solarthermische Verfahren.
Die Elektrolyse ist die am weitesten entwickelte Technologie und bereits kommerziell verfügbar. Ihr Prinzip ist seit mehr als 200 Jahren bekannt: Wasser wird mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Drei Verfahren stehen aktuell im Mittelpunkt: die alkalische Elektrolyse, die Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse und die Hochtemperatur-Elektrolyse. Das DLR entwickelt alle drei Verfahren weiter. Aktuell gibt es in Deutschland eine installierte und mit erneuerbarem Strom gespeiste Elektrolyseleistung von insgesamt 30 Megawatt. Für den Umstieg in eine Wasserstoffwirtschaft müsste diese Kapazität massiv ausgebaut werden. Dafür werden sowohl kleinere, dezentrale Elektrolyseanlagen – beispielsweise an Tankstellen – als auch zentrale, großtechnische Elektrolyseure mit besonders hohen Wirkungsgraden benötigt.
Solarthermische Verfahren zur Wasserstoffproduktion versprechen einen höheren Wirkungsgrad, indem konzentrierte Solarstrahlung in Strom und Wärme umgewandelt wird. Bei diesem Prozess nutzen solarthermische Kraftwerke die Sonnenenergie, um Wärme zur thermochemischen Wasserspaltung zu produzieren. Ihr Einsatz bietet sich vor allem im Sonnengürtel der Erde an, mit anschließendem Wasserstoffimport, analog zum Import fossiler Energieträger heute. Das DLR entwickelt Komponenten und Verfahren weiter, um diese Anlagen möglichst effizient, langlebig und industrietauglich zu gestalten. Erste Pilotanlagen sind bereits in Betrieb, bis zur Marktreife des solaren Pfads der Wasserstoffherstellung wird es allerdings noch einige Jahre dauern.
Projektbeispiele:
ASTOR – Im Forschungsprojekt ASTOR (Automatisierung Solar-Thermochemischer Kreisprozesse zur Reduzierung von Wasserstoffgestehungskosten) wird ein solarthermisch betriebener Reaktor zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenenergie und Wasser entwickelt.
H2ORIZON – Regenerative Wasserstofferzeugung mithilfe einer PEM-Elektrolyse auf Basis von Windenergie.
