Dampferzeugung direkt im Receiverrohr

Effizientere Sonnenkraftwerke: DLR nimmt Testanlage für Direktverdampfung in Betrieb

Auf der Plataforma Solar de Almería in Südspanien haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine Testanlage für Sonnenkraftwerke in Betrieb genommen. In der Anlage werde der Dampf für die Stromerzeugung direkt in den Receiverrohren der Parabolrinnen erzeugt. Zwischenschritte über Wärmeträgermedien fielen damit weg, zudem seien höhere Betriebstemperaturen möglich. Durch die neue Technologie könnten Parabolrinnenkraftwerke effizienter und kostengünstiger Strom erzeugen.

Alles in einer Röhre

In der Versuchsanlage in Almería konzentrieren parabolförmige Spiegel die Sonnenstrahlen auf Receiverrohre. Diese Rohre nehmen die Sonnenstrahlung auf, wandeln sie in Wärme um und leiten sie weiter. Das Besondere an der Testanlage sei, dass sich in den Rohren kein Öl, sondern Wasser befinde, das direkt zu Dampf umgewandelt und noch weiter erhitzt werde. Der so erzeugte “überhitzte Dampf” könne in einem Kraftwerk zum Antrieb einer Turbine verwendet werden. Weil der Dampf direkt aus den Receiverrohren zur Turbine geleitet wird, sprechen die Wissenschaftler von einem Durchlaufkonzept. “Die Herausforderung bei Direktverdampfungsanlagen dieser Art sind der erhöhte Betriebsdruck von zirka 110 Bar in den Receiverrohren und die Regelung des Gesamtprozesses. Aber die Vorteile überwiegen: Durch das Durchlaufkonzept entfallen Wärmetauscher und viele weitere Zusatzkomponenten, zum Beispiel die Aufbereitungsanlagen für das Öl”, beschreibt Projektleiter Fabian Feldhoff vom DLR-Institut für Solarforschung die Vorzüge der neuen Technologie. “Dadurch können die Investitionskosten für Solarkraftwerke gesenkt werden. Ein Kraftwerk mit dieser Technologie kann bei höheren Temperaturen arbeiten, wodurch der Kraftwerksprozess effizienter wird.”

Mit dem 1.000 Meter langen Kollektorfeld und einer thermischen Leistung von drei Megawatt wollen die Forscher in dem Forschungsprojekt DUKE (Durchlaufkonzept – Entwicklung und Erprobung) die Funktion des Durchlaufkonzepts im Industriemaßstab nachweisen. Die neue Testanlage biete weltweit einzigartige Möglichkeiten für die Erforschung und Weiterentwicklung dieser Technik.

Vorteile durch das Wärmeträgermedium Wasser

Parabolrinnenkraftwerke seien derzeit die bewährtesten Sonnenkraftwerke. Fast alle bislang gebauten kommerziellen Anlagen würden in den Receiverrohren im Spiegelfeld ein synthetisches Wärmeträgeröl nutzen. Der Nachteil dieser Wärmeträgeröle: Sie könnten nur auf Temperaturen bis 400 Grad Celsius erhitzt werden, was zu eingeschränkten Wirkungsgraden führe. Die nun im DLR getestete Anlage könne mit neuartigen Receivern bei Betriebstemperaturen bis zu 500 Grad Celsius arbeiten.

Bei der neuartigen Testanlage werde der Dampf für die Turbine in nur einem durchgehenden Strang im Kollektorfeld verdampft und überhitzt, Wissenschaftler sprechen von einem Durchlaufkonzept. Dieses stelle zwar höhere Anforderungen an die Regelung der Anlage als bisher schon eingesetzte Verfahren,  die Wissenschaftler gingen jedoch davon aus, dass das System insgesamt kostengünstiger und effizienter arbeite. Zudem seien Anlagen dieser Art leichter skalierbar, Sonnenkraftwerke könnten problemlos erweitert werden. Dies sei langfristig besonders für weitere Kostensenkungen wichtig.
->Quelle: www.dlr.de; Foto: ©Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)