SuperGrid – Speichertechnologien für Linear-Fresnel-Kraftwerke

Laufzeit: Mai 2011 - April 2014
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Fraunhofer-Gesellschaft, Programm »Märkte von Übermorgen«, Fördernummer 823 813, Projekt »Supergrid«
Kooperationspartner: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Erlangen; Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik IOSB/AST, Ilmenau; Fraunhofer-Institut IWM, ; Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe
© Fraunhofer ISE
Abb. 1: Schema eines Direktsalzschmelze-Kraftwerks (links) und eines Dual-Loop-Kraftwerks (rechts).
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Abb. 2: Leistung gegenüber den Jahresbetriebsstunden des Referenz-, DMS- und Dual-Loop-Kraftwerks am Standort Daggett; Plateau bei 150 MW.

Im Unterschied zu PV-Kraftwerken können solarthermische Kraftwerke durch Integration von Wärmespeichern auch zu Zeiten mit geringer oder fehlender Solarstrahlung bedarfsgerecht Strom liefern. Für unterschiedliche Kollektortypen bieten sich unterschiedliche Speicherlösungen an. Für Linear-Fresnel-Kollektoren haben wir verschiedene Speichertechnologien und Kraftwerkskonzepte untersucht und auf Basis von Stromgestehungskosten mit einem dem Stand der Technik entsprechenden Referenzkraftwerk (Parabolrinnen-Kraftwerk mit indirektem Speichersystem) verglichen.

Hier werden ein Direktsalzschmelze-Kraftwerk (DMS – Direct Molten Salt) mit direktem Zweitankspeicher und ein Dual-Loop-Kraftwerk – bestehend aus einer Kombination von Thermoöl- und Salzschmelze-Solarfeld mit indirekt-direktem Speichersystem – mit dem Referenzsystem verglichen (Abb. 1). Das Referenzdesign basiert auf dem Design, das bei den Andasol-Kraftwerken in Guadix, Spanien, zur Anwendung kommt. Für jedes Kraftwerksdesign wird in Jahresertragsrechnungen die optimale Loop-Anzahl für die niedrigsten Stromgestehungskosten ermittelt. Demzufolge variiert der jährliche Nettostromertrag von Fall zu Fall. Allen Kraftwerken ist ein 1000 MWhth Salzschmelzespeicher und ein 50 MWel Kraftwerksblock gemeinsam. Bei den Simulationen wird die Fraunhofer Software »ColSim-CSP« eingesetzt.

Abb. 2 stellt die Leistung gegenüber den Jahresbetriebsstunden des Referenz-, DMS- und Dual-Loop-Kraftwerks am Standort Daggett, USA, dar. Die niedrigsten Stromgestehungskosten werden unter den getroffenen Kostenannahmen mit dem Dual-Loop-Konzept erzielt. Das Direktsalzschmelze-Konzept erzielt ebenfalls niedrige Stromgestehungskosten, ist weniger komplex und am besten geeignet, flexible Kraftwerksleistung bereit zu stellen. Wenn die Kosten von Solarfeld und Wärmetragersystem um etwa 15% reduziert werden können, könnte das Direktsalzschmelze-Konzept die beste Option sein.

Über SuperGrid

Nähere Informationen zu weiteren Teilen des SuperGrid-Projekts außerhalb des Geschäftsfelds Solarthermie, die sich mit der techno-ökonomischen Bewertung und der technologischen Umsetzung von Supergrids beschäftigen, finden Sie in den Artikeln »Energiewirtschaftliche Analyse« und »Hocheffiziente Leistungselektronik für die Mittelspannung«.