Stand der Technologieentwicklung bei solar-hybriden Gasturbinensystemen

Abstract

In solarthermischen Kraftwerken (Concentrating Solar Power (CSP)-Kraftwerken) dient die solare Direktnormalstrahlung (DNI: Direkt Normal Irradiation) als Wärmequelle für einen thermodynamischen Kreisprozess. Somit handelt es sich um Kraftwerke für Regionen mit hoher solarer Direktstrahlung (> 1.500 kWh/m²a). Aufgrund hoher Konzentration der Strahlung in den Solarkollektoren erreichen Solarturmkraftwerke höhere Systemwirkungsgrade als Solarkraftwerke mit Parabolrinnen. Das Maximum des Systemwirkungsgrades eines Solarturmkraftwerks liegt bei einer maximalen Prozesstemperatur von rund 1.000 °C, z. B. [1]. Da dieses Temperaturniveau bei Dampfkreisprozessen nicht erreicht werden kann, erscheint es sinnvoll, die Hochtemperatur-Solarwärme primär in einen Gasturbinenprozess einzuspeisen. Dies geschieht durch externe Aufheizung der aus dem Verdichter austretenden Luft einer Gasturbinenanlage (GTA). Durch die seriell oder parallel zur Solarwärmeeinspeisung angeordnete Brennkammer (Bild 1) kann ein derartiges solar-hybrides Gasturbinensystem eine bedarfsgerechte Stromerzeugung ohne Back-up-Erzeugereinheiten auch bei jahres- und tageszeitlichen Schwankungen des Solarwärmeangebots gewährleisten.