Beispiele



CSP (Concentrating Solar Power)

 Solares Turmkraftwerk in Spanien
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Konzentrierende solarthermische Systeme haben das Potenzial wesentlicher Bestandteil einer nachhaltigen großtechnischen Stromerversorgung zu günstigen Kosten zu werden. Dabei kann ihre Verbreitung dazu beitragen, Energiearmut und Abhängigkeit von Rohstoffimporten in den Ländern des Sonnengürtels zu senken und so neben dem globalen Klimaschutz auch eine politische Stabilisierung unterstützen. Noch wichtiger aber ist die Tatsache, dass der Import von Solarstrom aus dem nördlichen Afrika nach Europa und Deutschland dazu führen kann, mittelfristig nationale CO2 Vermeidungsziele zu sehr günstigen Kosten zu erreichen, wenn eine entsprechende Netzinfrastruktur eingerichtet wird. Dies liegt darin begründet, dass das höhere Einstrahlungspotenzial die Kosten für den Transport mehr als ausgleicht und dass diese Technik preiswert Strom nach Bedarf liefern kann. Sie stellt somit eine notwendige Ergänzung bei der nationalen Nutzung anderer erneuerbaren Energiequellen dar, da so Kosten für das Vorhalten von Reservekapazitäten vermieden werden. Verschiedene Szenarien (WBGU, BMU) gehen davon aus, dass ab dem Jahr 2025 signifikante Anteile durch den Stromimport von erneuerbarem Strom bereitgestellt werden könnten.

Das Potenzial für Solarstrom im Sonnengürtel der Erde ist riesig: Weniger als 1% der Fläche der Sahara wäre rechnerisch ausreichend den Stromverbrauch der Welt durch solarthermische Kraftwerke zu decken. Sie verfügen auch im Vergleich zu anderen nachhaltigen Technologien über eine hervorragende Ökobilanz (12 kg CO2/MWh) und könnten bis zum Jahr 2020 ihre CO2 Reduktionskosten von heute 80 auf dann unter 10 Euro/t senken. In den nächsten Jahren muss weltweit der Ausbau von solarthermischen Kraftwerken– begleitet von F&E Aktivitäten – finanziell gefördert werden, um über die entsprechenden Lernkurveneffekte eine Kostensenkung zu erreichen, die eine weitere Marktausdehnung aus eigner Kraft möglich erscheinen lässt. Dies kann insbesondere durch Einspeisegesetze nach dem Vorbild des deutschen EEG erfolgen.

Seit Mitte der 80iger Jahre werden konzentrierende Solarsysteme zur kommerziellen Stromerzeugung in Gebieten hoher Direktstrahlung in Kalifornien (USA) erfolgreich eingesetzt. Die weitere Verbreitung der Technologie stoppte Anfang der neunziger Jahre, da die Kosten zu hoch waren, um bei sinkenden Brennstoffpreisen und eingeschränkten Subventionen am Strommarkt konkurrieren zu können. Erst Ende der neunziger Jahre führte ein verstärktes Engagement für den Klimaschutz wie auch die Volatilität der Brennstoffpreise in verschiedenen Ländern zu neuen Anreizprogrammen für Solarkraftwerke. Die in der Zwischenzeit durch Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte erzielten technologischen Fortschritte stellen heute die Basis für die Kostensenkung der Technik dar. Parallel zur laufenden kommerziellen Implementierung von Solarkraftwerken ist weitere Forschung zur Kostensenkung notwendig, um Märkte nachhaltig erschließen und die Wirtschaftlichkeit erreichen zu können.

 Brennstoffzelle im Flugzeug
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Brennstoffzelle im Flugzeug - A320 ATRA
Emissionsfrei und ökonomisch: Die Brennstoffzelle als Notstromversorgung

Der Luftverkehr steigt jüngsten Prognosen zufolge kontinuierlich an – damit auch der Treibstoffverbrauch und die daraus resultierenden Umweltbelastungen. Lösungen zur Verringerung des Schadstoffausstoßes im Flug- und Bodenbetrieb werden daher dringend gesucht. Hierzu könnte die Brennstoffzelle zukünftig einen wesentlichen Beitrag leisten: Das Forschungsflugzeug ATRA des DLR, ein Airbus A320, bestand erfolgreich seinen ersten Testflug mit einem Brennstoffzellensystem, das versuchsweise zur Bereitstellung der Notstromversorgung eingesetzt wurde.

Gemeinsam mit dem Projektpartner Airbus hat das Institut für Technische Thermodynamik des DLR das Flugzeug mit einem Brennstoffzellensystem von Michelin ausgestattet. Die eingebaute Brennstoffzelle übernimmt für eine Stunde die Notstromversorgung – frei von Kohlendioxid- oder anderen Schadstoffemissionen. Im Rahmen der Notfallversorgung betreibt das System die Pumpe des Hydrauliksystems,
das bei einem Ausfall der Triebwerke die Steuerflächen bewegt. Da die Brennstoffzelle zur Stromherstellung lediglich Wasserstoff und Sauerstoff nutzt, entstehen keinerlei schädlichen Abgase. Stattdessen entstehen neben dem Endprodukt Strom bei dem elektrochemischen Vorgang in der Zelle auch Wasser und Wärme, beides kann an Bord eines Flugzeuges gut weiter verwendet werden. Die Brennstoffzelle verfügt über einen hohen Wirkungsgrad und ist geräuscharm. Ökonomische Aspekte machen den Einsatz der Brennstoffzelle mittelfristig interessant: Ein solches System ist weniger wartungs- und kostenintensiv.


 Brennstoffzelle im DLR-Motorsegler Antares
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DLR-Motorsegler Antares - Fliegendes Testlabor für die Weiterentwicklung der Brennstoffzelle in der Luftfahrt

Am 7. Juli 2009 startete vom Flughafen Hamburg das weltweit erste pilotengesteuerte, mit Brennstoffzellen startfähige Flugzeug, Antares DLR-H2, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Antares fliegt völlig CO2-frei und ist wesentlich geräuschärmer als andere vergleichbare Motorsegler. Entwickelt wurde der Antrieb des Flugzeugs im DLR-Institut für Technische Thermodynamik zusammen mit den Projektpartnern Lange Aviation, BASF Fuel Cells und Serenergy (Dänemark). Der Motorsegler stellt eine neue Qualität auf dem Gebiet der hocheffizienten, emissionsfreien Energiewandlung dar und verdeutlicht die Fortschritte in der Brennstoffzellentechnologie. Herzstück und größte Innovation der Antares DLR-H2 ist der direkte Antrieb durch eine hocheffiziente Brennstoffzelle.

Mit dem erfolgreichen Erstflug ist zunächst die Flugtauglichkeit der Brennstoffzelle bewiesen worden, die nächsten Schritte fokussieren sich nun auf die Effizienzsteigerung und Langlebigkeit der Systeme.


 

 Plataforma Solar de Almería
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Solarenergie zukünftig auch nachts

Strom aus Sonnenenergie wird zukünftig eine Schlüsselrolle für eine nachhaltige Energieversorgung spielen. Für eine breite Marktdurchdringung solarthermischer Kraftwerke sind effiziente und wirtschaftliche Energiespeicher eine wesentliche
Voraussetzung. Im Rahmen des EU Projekts DISTOR (Energy Storage for Direct Steam Solar Power Plants) ist erstmalig ein Latentwärmespeicher für Prozessdampf in anwendungsrelevanter Größe entwickelt und erfolgreich getestet worden. Unter Federführung des DLR befassten sich insgesamt 13 Industrie- und Forschungspartner aus fünf Ländern mit der Entwicklung von innovativen Speichersystemen für solare Dampferzeuger. Die wesentliche Herausforderung lag darin, hohe Lade und Entladeleistungen sowie eine hohe Energiedichte des Speichers bei gleichzeitig moderaten Kosten zu erreichen. Dies konnte durch ein Latentwärmespeicherkonzept auf der Basis von Nitratsalzen realisiert werden, bei dem Graphitfolien in das Speichermaterial integriert sind. Das Konzept wurde gemeinsam mit dem Industriepartner SGL zum Patent angemeldet und stellt nun die Basis für eine kommerzielle Umsetzung dar.


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