Sauberere und kostengünstigere solarthermische Kraftwerke mit Strahlungsbündelung
Flora, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser und Luftqualität können durch Leckagen oder Emissionen von synthetischem Öl beeinträchtigt werden, das in aktuellen solarthermischen Kraftwerken mit Strahlungsbündelung als Wärmeträgerflüssigkeit verwendet wird. Darüber hinaus sind solche Kraftwerke häufig so konzipiert, dass im letzten Abschnitt des Wärmekreislaufs Wasser zur Kühlung zum Einsatz kommt. Dieser Wasserbedarf kann in ariden Gebieten wie dem Nahen Osten und Nordafrika zu Schwierigkeiten führen. Das EU-finanzierte Projekt MSLOOP 2.0 hat sich diesen Herausforderungen gestellt und ein kostengünstiges Solarfeld für solarthermische Parabolrinnenkraftwerke mit Strahlungsbündelung entwickelt, die optimierte ternäre Salzschmelzen mithilfe eines innovativen Hybridisierungssystems (HYSOL) als Wärmeträgerflüssigkeit nutzen. „Ziel ist eine neue Lösung für kommerzielle solarthermische Kraftwerke mit geringeren Energiekosten, in denen durch ein bahnbrechendes und nachhaltigeres Hybridkraftwerkkonzept stabiler und regelbarer Strom erzeugt werden soll“, so der Projektkoordinator.
Prototyp entwickelt
Die Forschenden entwickelten zunächst die Zusätze für die ternären Salzschmelzen sowie ein Echtzeit-Messsystem zur Bestimmung der Zusammensetzung der drei kombinierten Salze während des Betriebs sowie die für den optimalen Betrieb des Kraftwerks erforderlichen Wärmekollektorelemente. „Wir haben die Strukturanalyse des Kollektors, die Betriebsmodi des Prototyps, die für den zuverlässigen Betrieb erforderlichen Hilfssysteme des Solarfelds und die Reduzierung des Wasserverbrauchs untersucht“, erklärt der Projektkoordinator. Nach der Herstellung des Prototyps legten die Projektpartner die einzelnen Parameter entsprechend der neuen Betriebsmodi fest und die Ergebnisse von Simulationen und Betriebsmodellen wurden aktualisiert und validiert. Das Wärmekollektorelement und die im Prototyp durchgeführten Prüfungen wurden durch Akkreditierungsstellen zertifiziert. Im Anschluss an die Validierung wurde die Technologie vom Prototyp auf den kommerziellen Maßstab hochskaliert und vier Fallstudien wurden anhand der Marktanalyse und der durch den Salzschmelze-Kreislauf gebotenen Möglichkeiten ausgewählt. „Dabei handelte es sich um ein 12-MW-Kraftwerk in Sizilien (Italien) mit HYSOL und ein 80-MW-Kraftwerk in Nordkap (Südafrika) mit und ohne HYSOL“, bemerkt der Projektkoordinator.
Eine kostengünstigere, umweltfreundlichere Alternative
Diese Konzepte ermöglichten die Dimensionierung und Bewertung der Investitions- und Betriebskosten, was in Verbindung mit der Energieerzeugung die Energiekosten und die Stabilität der Energieversorgung nivellierte und dem Konsortium die Möglichkeit zum Vergleich von MSLOOP 2.0 mit alternativen Technologien einräumte. Weitere wichtige Aspekte in Bezug auf die in dieser Testphase analysierten Technologie waren die Lebenszyklusanalyse der Salzschmelzen und der Vergleich mit alternativen Wärmeträgerflüssigkeiten, die Identifizierung wichtiger Ausrüstungsteile, Materialverschleiß, erforderliche Instandhaltungsmaßnahmen sowie Gesundheits- und Sicherheitsfragen. Zu den Hauptergebnissen des Projekts gehören technische Entwicklungen wie Zusätze für Salzschmelzen, Überwachungssysteme, Hilfssysteme für Solarfelder, Betriebs-, Produktions- und Finanzmodelle sowie Wärmekollektorelemente, die gemäß den Parametern von MSLOOP 2.0 optimiert wurden. Der Projektkoordinator erklärt dazu: „Diese Entwicklungen stellen die nötige Zuverlässigkeit sicher, um einen Technologiereifegrad zu erreichen, der für den Einsatz in der kommerziellen Phase ausreichend ist.“ Die entwickelten Systeme, die bei der Inbetriebnahme gewonnenen Erfahrungen und die am Prototyp durchgeführten Tests sind für Investoren und Entwickler der Beweis für die Tragfähigkeit der neuen Technologien. „Somit wird MSLOOP 2.0 durch die Bereitstellung einer kostenmäßig wettbewerbsfähigen Technologie mit einem hohen Maß an Flexibilität bei der Energieversorgung und ohne Nachteile für die Umwelt eine neue Lösung für zukünftige Ausschreibungen im Bereich solarthermische Kraftwerke mit Strahlungsbündelung liefern“, betont der Projektkoordinator.
Schlüsselbegriffe
MSLOOP 2.0, Solarfeld, HYSOL, Energieversorgung, solarthermisches Kraftwerk mit Strahlungsbündelung, Salzschmelze-Kreislauf, Wärmeträgerflüssigkeit, Parabolrinnenkraftwerk, Hybridisierungssystem
