ORC-PLUS – Untersuchung von Betriebsstrategien zur bedarfsgerechten Stromerzeugung mit solarthermischen Kraftwerken im kleinen Leistungsbereich

Laufzeit: Mai 2015 - Oktober 2019
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
EU Horizon 2020 Framework Programme
Kooperationspartner: ENEA, IRESEN, Soltigua, Enerray, Euronovia; CIC Energigune
Webseite: http://www.orc-plus.eu/
Projektfokus:
Linear-Fresnel Kraftwerk
© IRESEN
Bestehendes Linear-Fresnel Kraftwerk mit ORC-Prozess des Projekts ORC-PLUS vor Erweiterung des Solarfeldes.

Bei der Bewertung des Betriebs solarthermischer Kraftwerke ist nicht allein der Jahresertrag die entscheidende Vergleichsgröße, sondern auch zu welcher Zeit die Kraftwerksleistung zur Verfügung steht. Betriebsstrategien entscheiden über den Anteil der dem Speicher zugeführten und im Kraftwerksblock umgesetzten solarthermischen Leistung. Am Fraunhofer ISE werden im Zuge des Projekts »ORC-PLUS« verschiedene Betriebsansätze anhand einer dynamischen Systemsimulation miteinander verglichen. Besonders interessant ist dabei eine Strategie, die das Ziel hat, die Lastspitze am Abend am Standort Marokko zu decken.

Für das Forschungsprojekt »ORC-PLUS« wird ein existierendes Linear-Fresnel Kraftwerk mit ORC-Prozess mit einer Nennleistung von 1 MWel  um ein neuartiges Ein-Tank-Speichersystem ergänzt und das Solarfeld erweitert. Bei dem Ein-Tank-Speicher handelt es sich um einen direkt integrierten Schichtspeicher. Mit der gesamten Speicherkapazität kann der Kraftwerksblock vier Stunden lang bei Nennleistung betrieben werden. Für die Speichereinbindung muss auch der Anlagenbetrieb angepasst werden.

Eine der untersuchten Betriebsstrategien zielt dabei auf die Deckung der Lastspitze zwischen 18:00 und 22:00 Uhr am Standort Marokko ab. In diesem Zeitraum liegt der Strompreis für Industriekunden deutlich über dem Tagesschnitt, weshalb die Stromproduktion gerade in diesem Zeitraum besonders attraktiv ist. Ohne die Nutzung von Speichertechnologien kann dieser Bedarf mit solaren Kraftwerken nicht gedeckt werden. An Tagen mit geringerer Einstrahlung wird die Speicherbeladung gegenüber der direkten Stromproduktion im Kraftwerksblock priorisiert, wodurch die abendliche Stromproduktion gefördert wird. Eine Wettervorhersage entscheidet über die Notwendigkeit dieser Priorisierung. An Tagen mit hoher Einstrahlung reicht gewöhnlich die überschüssige Energie des Solarfeldes aus, um den Speicher bis abends vollständig zu beladen. Dies führt zu einer optimalen Nutzung der solaren Einstrahlung. Während dieselbe Anlage ohne Speicher zu den typischen Abend-Lastspitzenzeiten niemals Strom produzieren würde, kann mit dieser entwickelten Strategie die Stromproduktion von 1MWel zu 87 % der Zeit realisiert werden.