Solarthermische Kraftwerke und Thermische Energiespeicher – Entwicklungsstand und Perspektiven

Kurzfassung

Damit solarthermische Kraftwerkstechnologien wirtschaftlich und wettbewerbsfähig etabliert werden können, ist der Einsatz thermischer Energiespeicher zwingend notwendig. Diese erhöhen den Solaranteil des Kraftwerks, verbessern das Betriebsverhalten, bewirken eine höhere Ausnutzung des Kraftwerkblocks, erhöhen die Wirtschaftlichkeit und ermöglichen zuverlässige Regelkapazitäten für das Stromnetz. Großtechnisch erprobt und bereits u.a. in den spanischen Kraftwerken Andasol 1 bis 3 im Einsatz sind thermische Speicher auf der Basis von Flüssigsalz. Diese speichern Wärme, indem eine Flüssigsalzmischung aus 60% Natrium- und 40% Kaliumnitrat von einem „kalten“ Tank in einen „heißen“ Tank gepumpt wird. Ein Öl/Salz-Wärmeübertrager führt dabei die Wärme aus dem Solarfeld dem Salz zu. Wird der Speicher entladen, kehrt sich der Prozess um. Das heiße Salz gibt die Wärme and den Themoölkreislauf ab und wird im „kalten“ Tank gesammelt. Bei Feststoffspeichern wird die Energie zwischen dem Arbeitsmedium des Solarfelds und einem festen Speichermedium übertragen. Der Wärmeübertrager ist dabei in das Speichermedium integriert. Wesentlich für eine wirtschaftliche Auslegung ist die Wahl eines kostengünstigen Speichermediums. Im Hinblick auf Kosten und Fertigungsaspekte eignet sich hier temperaturbeständiger Beton, der eine einfache Integration des Wärmeübertragers ermöglicht. Für die Speicherung der Wärme mit dem Wärmeträgermedium Dampf sind kommerziell derzeit nur Gleitdruckspeicher verfügbar. Zur effizienten Speicherung in einem solarthermischen Kraftwerk mit Direktverdampfung werden aktuell Hochtemperatur-Latentwärmespeicher entwickelt. Diese nutzen die Phasenumwandlung, z.B. zwischen fest und flüssig, eines Speichermaterials aus und können dadurch große Wärmemengen in einem sehr schmalen Temperaturbereich speichern.