Desertec reloaded 2

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Speicher für solarthermische Kraftwerke

Nach den Analysen der Fraunhofer-Forscher kommt CSP-Kraftwerken in einem Erneuerbaren Energiesystem in der MENA-Region eine große Bedeutung zu, da so die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Photovoltaik durch eine regel- und planbare Kapazität ergänzt wird. In diesem Zusammenhang ist die Entwicklung von Hochtemperaturspeichern für CSP-Kraftwerke interessant. Die Kostenreduktion durch billigere Speichermaterialien, z. B. Salzschmelze, und effizientere Systeme spielt ebenso eine wichtige Rolle wie das Design von Speicherkomponenten und die Optimierung des Gesamtsystems.

CSP-Kraftwerk Kuraymat, Ägypten – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft

Im Projekt „Supergrid“ wurde eine Simulationsplattform für CSP-Kraftwerke mit umfassenden Modellvarianten für die Konzentrator- und Receivertechnologie, das Wärmeträgermedium sowie den Speichertypus geschaffen und die Leistungsfähigkeit solarthermischer Kraftwerkskonzepte evaluiert. Im Labor haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler außerdem verschiedene Speichermaterialien und -komponenten analysiert sowie Prototypen für solar-thermische Speicher für CSP-Kraftwerke aufgebaut und geprüft. So wurde z. B. für direktverdampfende Kraftwerke mit Wasser als Wärmeträger ein innovativer Latentwärmespeicher mit einem Schneckenwärmeübertrager untersucht. Andere Konzepte zielten darauf ab, Salze sowohl als Speichermedium als auch als Wärmeträgermedium einzusetzen.

Netze und Leistungselektronik

Ein starker Ausbau der Erneuerbaren Energien bringt in jedem der vier entwickelten Szenarien einen enormen Ausbau des Gleichstrom-Übertragungsnetzes mit sich. Eine Lösung wäre ein Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Stromnetz (HGÜ), das den Transport der fluktuierenden Leistung aus Erneuerbaren Kraftwerken über lange Strecken ermöglicht. Ein solches Netz kann einen signifikanten Beitrag zur Netzstabilität leisten. Da solche vermaschten HGÜ-Netze bislang nicht existieren, wurden sie ebenfalls von den Fraunhofer-Forschern modelliert und in eine ganzheitliche Betrachtung der Netzbetriebsführung integriert.

Eine Schlüsseltechnologie beim Ausbau der Gleichstrom-Übertragungsnetze wird die Leistungselektronik sein. Daher wurden im Projekt „Supergrid“ auch neue Detaillösungen erarbeitet, um den Anforderungen an Leistungselektronikbauteile im Bereich der Mittelspannung gerecht zu werden. Mit der Entwicklung eines Mittelspannungs-DC/DC-Wandlers konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in diesem Kontext das Potenzial von verlustarmen Hochvolt-Transistoren aus Siliziumkarbid (SiC) veranschaulichen. Im Bereich der passiven Bauteile wurden erfolgreich Prototypen für Kondensatoren basierend auf Dünnglasfolien getestet.

Über das Projekt „Supergrid“

Das Übermorgen-Projekt „Supergrid“ wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert und vom Fraunhofer ISE koordiniert. Weitere Projektpartner waren die Fraunhofer-Institute für Optronik Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, , für Werkstoffmechanik IWM, für Integrierte System und Bauelementetechnologie IISB und für System- und Innovationsforschung ISI.

->Quellen und weitere Informationen zur Dii-Studie und den Supergrid-Teilprojekten:

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