Modulus – Modulare Leistungsübergabestation

Die Umsetzung von solarthermischen Prozesswärmeanlagen scheitert oft an zu hohen Investitionskosten und Amortisationszeiten. Die bisher übliche individuelle Planung und Einzelanfertigung am jeweiligen Standort trägt überproportional zu Kosten und Fehlerrisiken solcher Systeme bei. Ziel des Verbundvorhabens ist es deshalb, durch die Entwicklung und das Testen einer standardisierten, modularen Leistungsübergabestation, oder auch Balance of Plant (BoP), die Integration solarer Wärme in industrielle Prozesswärmesysteme zu vereinfachen und damit ein wesentliches Hemmnis zur verstärkten Nutzung solarer Prozesswärme zu beseitigen. 

Drei im Wettbewerb stehende Hersteller unterschiedlicher konzentrierender Kollektortypen teilen ihre Erfahrungen im Bereich solarer Prozesswärme mit einem spezialisierten Anlagenbauunternehmen und zwei Forschungseinrichtungen, um gemeinsam eine weitgehend standardisierte modulare und skalierbare Leistungsübergabestation als Schnittstelle zwischen Solarfeld und industriellem Prozesswärmesystem zu entwickeln. Bild 1 zeigt die typischen Funktionsmodule und Schnittstellen einer solchen BoP.

Dafür werden verschiedene Standardisierungsklassen definiert, für die die Leistungsübergabestation möglichst identisch aufgebaut ist. Die Testeinheiten werden in realen Anlagen von Kunden der drei Kollektorhersteller integriert und messtechnisch validiert. Bild 2 zeigt, wie die verschiedenen Arbeitspakete des Projektes sowie die kommerziellen Projekte der Kollektorhersteller zusammenhängen. Im Projekt untersucht werden dabei Anlagen, bei denen im Solarfeld Thermalöl als Wärmeträger zum Einsatz kommt, während die Anbindung an das industrielle Prozesswärmesystem mit Hilfe eines Wärmeübertragers in Form von Dampf, Thermalöl oder Luft erfolgt. Das modulare Konzept soll ermöglichen, später andere Primärkreislaufmodule für alternative Wärmeträger zu integrieren. Die Anlagen sollen als Containerlösung vorgefertigt und geprüft werden, so dass sie einsatzfertig zum Kunden transportiert werden können. Als Beispiel für solche Funktionsmodule ist in Bild 3 zu sehen.

Ziel des Projekts ist es, die Engineering- und Herstellungskosten an der Schnittstelle zwischen solarem Wärmeerzeuger und industriellem Prozesswärmesystem mit Hilfe einer standardisierten, modularen Leistungsübergabestation signifikant zu senken. Die modulare Auslegung erlaubt den flexiblen Austausch funktionaler Komponenten innerhalb einer Standardisierungsklasse. Durch den Einsatz von standardisierten Bauteilen und Freigaben werden Planungs- und Umsetzungsaufwand signifikant reduziert, wodurch Kosten gesenkt und Hemmnisse abgebaut werden.