Das CSP-PV-Hybrid-Kraftwerk
Wie aus Sonnenenergie rund um die Uhr Strom gewonnen werden kann
Das CSP-PV-Hybrid-Kraftwerk
Wie Sonnenenergie rund um die Uhr zu Strom werden kann
Strom rund um die Uhr
Aus Sonnenenergie Strom zu gewinnen hat bei herkömmlichen Photovoltaikanlagen (PV) immer einen entscheidenden Nachteil: Sonne scheint nicht rund um die Uhr. Nach Sonnenuntergang Strom zu erzeugen ist demnach also nicht möglich. Genau das kann jedoch eine integrierte CSP-PV-Hybrid-Anlage. Bei Temperaturen bis zu 565 Grad Celsius wird aus der Strahlungsenergie der Sonne thermische und elektrische Energie gewonnen: Während die elektrische Energie den Verbrauchern direkt zugeführt wird, kann die thermische Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt oder in Strom gewandelt Verbrauchern bereitgestellt werden.
Aus Sonnenenergie Strom zu gewinnen hat bei Herkömmlichen Photovoltaikanlagen (PV) immer einen entscheidenden Nachteil gehabt: Sonne scheint nicht rund um die Uhr. Nach Sonnenuntergang Strom zu erzeugen ist demnach also nicht möglich. Genau das tut jedoch eine CSP-PV-Hybridanlage. Bei Temperaturen bis zu 565 Grad Celsius wird aus der Hitze der Sonne Energie gewonnen, während die Photovoltaikanlage nur unterstützende Wirkung hat. Doch da hören die Vorteile einer solchen Anlage lange nicht auf.
Wie funktioniert die integrierte CSP-PV-Hybrid-Anlage?
Die CSP-PV-Hybrid-Anlage besteht aus 3 Kreisläufen, welche miteinander verbunden sind. Im ersten Kreislauf wird Strahlungsenergie mittels Parabolspiegel in Wärmeenergie gewandelt und an Wasser ein Wärmeträgerfluid (WTF, z. B. Thermoöl oder Salz) übertragen, welches durch ein speziell konstruiertes Absorberrohr fließt. Dieses Rohr verläuft entlang des Brennpunkts der Parabolspiegel. Das erhitzte WTF überträgt die Wärmeenergie anschließend an ein Salzspeichersystem und an einen Wasser-Dampf-Kreislauf und fließt anschließend wieder zu den Spiegeln im Solarfeld zurück. Im zweiten Kreislauf (WTF: i. d. R. Salz) wird dieses WTF über elektrische Heizer weiter erhitzt und in den Wärmespeichertanks gelagert; die Heizer werden aus der Energie der PV-Anlage gespeist, die nicht von Verbrauchen genutzt werden kann. Das Salz kann die Wärme über mehrere Tage nahezu verlustfrei halten. Im dritten Kreislauf (i. d. R. Wasser-Dampf-Kreislauf eines Dampfturbinenprozesses) wird die Wärmeenergie des Speichers verwendet, um Wasser zu verdampfen und zu komprimieren. Dieser Dampf wird bei circa 540 Grad Celsius in eine Turbine geleitet, um die Wärmeenergie in mechanische Energie zu wandeln, die letztlich von einem Generator aufgenommen wird, um Strom zu erzeugen.
Die CSP-PV-Hybrid-Anlage besteht aus 3 Kreisläufen, welche miteinander verbunden sind. Im ersten Kreislauf wird Strahlungsenergie mittels Parabolspiegel in Wärmeenergie gewandelt und an Wasser ein Wärmeträgerfluid (WTF, z. B. Thermoöl oder Salz) übertragen, welches durch ein speziell konstruiertes Absorberrohr fließt. Dieses Rohr verläuft entlang des Brennpunkts der Parabolspiegel. Das erhitzte WTF überträgt die Wärmeenergie anschließend an ein Salzspeichersystem und an einen Wasser-Dampf-Kreislauf und fließt anschließend wieder zu den Spiegeln im Solarfeld zurück. Im zweiten Kreislauf (WTF: i. d. R. Salz) wird dieses WTF über elektrische Heizer weiter erhitzt und in den Wärmespeichertanks gelagert; die Heizer werden aus der Energie der PV-Anlage gespeist, die nicht von Verbrauchen genutzt werden kann. Das Salz kann die Wärme über mehrere Tage nahezu verlustfrei halten. Im dritten Kreislauf (i. d. R. Wasser-Dampf-Kreislauf eines Dampfturbinenprozesses) wird die Wärmeenergie des Speichers verwendet, um Wasser zu verdampfen und zu komprimieren. Dieser Dampf wird bei circa 540 Grad Celsius in eine Turbine geleitet, um die Wärmeenergie in mechanische Energie zu wandeln, die letztlich von einem Generator aufgenommen wird, um Strom zu erzeugen.
Die Vorteile der CSP-PV-Hybridanlage
Die Vorteile der Integrierten CSP-PV-Hybrid-Anlage
Zu Zeiten intensiver Sonnenstrahlung produziert die PV Anlage mehr Strom als von elektrischen Verbrauchern genutzt werden kann, was temporär zu erheblicher Überkapazität führt bis hin zur Notwenigkeit die PV-Anlage abzuriegeln. Eine Integrierte CSP-PV-Hybrid-Anlage kann diese „Verluste“ sinnvoll nutzen anstelle sie zu verwerfen. Durch die nahezu verlustfreie Überführung dieser ungenutzten Energie in den Wärmespeicher und das gleichzeitige Anheben des Temperaturniveaus im Speicher ergeben sich zwei positive Effekte: Zum einen kann die Speicherkapazität bei gleicher Baugröße etwa um den Faktor 3 erweitert werden und zum anderen wirkt sich das höhere Temperaturniveau positiv auf die Effizienz des Turbinenkreislaufes und der Stromerzeugung aus.
Zu Zeiten intensiver Sonnenstrahlung produziert die PV Anlage mehr Strom als von elektrischen Verbrauchern genutzt werden kann, was temporär zu erheblicher Überkapazität führt bis hin zur Notwenigkeit die PV-Anlage abzuriegeln. Eine Integrierte CSP-PV-Hybrid-Anlage kann diese „Verluste“ sinnvoll nutzen anstelle sie zu verwerfen. Durch die nahezu verlustfreie Überführung dieser ungenutzten Energie in den Wärmespeicher und das gleichzeitige Anheben des Temperaturniveaus im Speicher ergeben sich zwei positive Effekte: Zum einen kann die Speicherkapazität bei gleicher Baugröße etwa um den Faktor 3 erweitert werden und zum anderen wirkt sich das höhere Temperaturniveau positiv auf die Effizienz des Turbinenkreislaufes und der Stromerzeugung aus.