Hybridkraftwerk Geothermie mit solarer Überhitzung Potenzialstudie, Konzeptionierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Kurzfassung

Zielsetzung der vorliegenden Masterarbeit ist eine Machbarkeitsanalyse des Konzeptes zum Hybridkraftwerk Geothermie mit solarer Überhitzung mittels einer Potentialstudie, einer Konzeptionierung sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen. Dabei werden die Möglichkeiten von Retrofit-Maßnahmen zur Integration von Parabolrinnenkollektoren, unter anderem im Bezug zur Direktverdampfung, bei geothermischen Dampfkraftwerken betrachtet. Grundsätzlich bieten sich Konzepte zur Effizienzsteigerung gerade für Technologien an bei denen es Überscheidungen in der Energieerzeugung gibt. Bei Geothermie- und Solarthermiekraftwerk beruht die elektrische Energieerzeugung auf einem thermodynamischen Kraftwerkskreisprozess. Eine Unterscheidung findet sich jedoch in der thermischen Energiegewinnung. In der Potentialstudie kann eine gute gemeinsame Ressourcenverfügbarkeit der Wärmestromdichte der Geothermienutzung und der direkten Solarstrahlung zur Nutzung der konzentrierenden Solarthermie herausgestellt werden. Regionen in Nähe der Tektonischen Plattengrenzen, welche in den warmgemäßigten und subtropischen Klimazonen liegen, eignen sich im Besonderen zur Hybridisierung von Geothermiekraftwerken mittels konzentrierender Solarthermie. Die Konzeptionierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der vorliegenden Arbeit basiert dabei auf einem Single Flash Steam Kraftwerk an einem Standort in Kalifornien. Das Solarfeld wird über einen thermoölgeführten Sekundärkreislauf in den Kraftwerksprozess integriert. Eine Konzeptionierung auf Basis einer Direktverdampfung wird auf Grund der hohen, korrosiven Mineralisierung des Thermalfluids und dessen unbekannten Einfluss auf den Lebenszyklus der Parabolrinnen nicht vorgenommen. Die Retrofit-Maßnahme einer solaren Überhitzung mit fossilem Backup-System wird dabei einer rein fossilen und solar erzeugten Überhitzung sowie der Retrofit-Maßnahmen an einem alleinstehenden Geothermiekraftwerk gegen- übergestellt. Der Vergleich wird dabei auf Basis der Stromgestehungskosten der betrachteten Optionen vorgenommen. Dabei ermitteln sich die Stromgestehungskosten des Referenzszenarios, zum Ausgleich der unterschiedlichen Energieerzeugung, aus dem Zukauf von Strom auf Basis des durchschnittlichen Börsenpreises in Kalifornien. Im Ergebnis liegen die Stromgestehungskosten einer solaren Überhitzung oberhalb der Kosten der Retrofit-Maßnahme des Referenzszenarios. Allerdings können durch vorhandene marktwirtschaftliche Instrumente bzw. Förderprogramme von regenerativen Energieträgern möglicherweise an verschiedenen Standorten die entsprechenden Rahmenbedingungen geschaffen sein, in ein Projekt Hybridkraftwerk Geothermie und Solarthermie zu investieren.