Solarthermische Kraftwerke ermöglichen, durch die Integration thermischer Speicher oder einer teilweisen fossilen Hybridisierung, eine von der fluktuierenden Sonnenstrahlung losgelöste, bedarfsgerechte Stromerzeugung. Sie haben das Potential, die Grundlastkraftwerke eines auf erneuerbaren Energien basierenden Energieversorgungsystems zu sein. Bei der Entwicklung solarthermischer Kraftwerke sind bedarfsgerechte Erzeugung, hohe Wirkungsgrade und niedrige Kosten immer grundlegende Ziele, jedoch gibt es eine Vielzahl an technologischen Möglichkeiten diese zu realisieren.
Bei Salzturmkraftwerken wird konzentrierte Solarstrahlung dazu genutzt, eine geschmolzene Salzmischung von 290 Grad Celsius auf 560 bis 580 Grad zu erhitzen. Diese Salzschmelze dient anschließend dazu, über einen Dampferzeuger einen Kraftwerksprozess mit Dampfturbine anzutreiben. Die Salzschmelze wird dabei gleichzeitig als Speichermedium genutzt, das in einem kalten und heißen Tank gelagert werden kann. Dadurch erlaubt diese Technologie die kostengünstige Integration eines thermischen Speichers mit hoher Kapazität und ist besonders geeignet für große Anlagen im Bereich von 100 Megawatt elektrische Leistung.
Eine Entwicklungsmöglichkeit solarer Turmkraftwerke ist die Einkopplung von Solarenergie in überkritische Dampfprozesse, die eine weitere Steigerung der Prozesswirkungsgrade bei moderater Erhöhung der Receivertemperatur versprechen. Während beim konventionellen Teil dieser Prozesse (Dampferzeuger, Turbine, Generator) nur moderate Wirkungsgradsteigerungen zu erwarten sind, bietet das zu integrierende System aus Heliostatfeld, Receiver und solarem Hochtemperaturkreislauf noch starkes Entwicklungs- und Verbesserungspotential. Bei den aktuellen Arbeiten des DLR stehen die optimale Integration der Kraftwerkskomponenten und die optimale Auslegung des Solarteils im Vordergrund.
Bei solaren Kraftwerksprozessen, die auf Gasturbinen basieren, wird das Arbeitsmedium Luft durch konzentrierte Solarstrahlung auf hohe Temperaturen erhitzt und eingekoppelt. Die aktuelle Receivertechnologie wird am DLR federführend entwickelt und erlaubt Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius. Diese Nutzung der Solarstrahlung zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
Bei allen Arbeiten steht die Betrachtung des Gesamtsystems aus Heliostaten, Feldaufstellung, Receiver, Wärmeträgermedium, Speicher, Kraftwerksprozess und Betriebsstrategie im Mittelpunkt der Untersuchungen. Die Bewertung einzelner Komponenten erfolgt deshalb anhand ihrer Auswirkungen auf das Gesamtsystem. Die Aktivitäten des DLR umfassen:
Weiterhin wird untersucht, wie sich andere Formen erneuerbarer Energieversorgung mit solarthermischen Anlagen vorteilhaft kombinieren lassen, z.B. in der Form solarer KWK mit Kälteerzeugung oder der Einbindung von Photovoltaik Modulen (PV) in PV-CSP Kombikraftwerken.