Parabolrinnen-Kraftwerke stellen derzeit die bewährteste solarthermische Kraftwerkstechnologie dar. Dabei wird in der Regel flüssiges, synthetisches Thermoöl als Wärmeträgermedium oder -fluid im Solarfeld von ca. 295°C auf bis zu 395°C erwärmt. Die Wärme wird an einen klassischen Dampfturbinen-Prozess zur Stromerzeugung abgegeben, der nahezu identisch zu dem konventioneller Kohlekraftwerke ist. Die maximal erreichbare Dampftemperatur liegt mit ca. 385°C jedoch niedriger als bei den fossil befeuerten Dampfkreisläufen (>550°C).
Die verwendeten Dampfturbinen sowie der Dampfprozess sind technisch schon sehr ausgereift. Das größte Potential für Wirkungsgradsteigerungen wird in der Erhöhung von Dampfdruck und Dampftemperatur gesehen. Die aktuelle Forschung untersucht daher alternative Wärmeträgermedien wie Flüssigsalz oder Wasser/Dampf, die sich auf höhere Temperaturen erhitzen lassen als das bisher eingesetzte Thermoöl.
Beim Einsatz von Wasser/Dampf als Wärmeträgermedium im Kollektorfeld spricht man allgemein von solarer Direktverdampfung (DSG = direct steam generation). Das Wasser vom Dampfturbinen-Prozess wird zum Eintritt des Solarfelds geleitet und im Solarfeld dann weiter vorgewärmt, verdampft und auf die gewünschte Temperatur überhitzt. Der so erzeugte Dampf wird direkt zur Turbine geführt und der Kreislauf geschlossen. Es geht also kein Wasser verloren. Die obere Dampftemperatur ist dadurch nicht mehr durch das Thermoöl begrenzt, sondern kann unter Berücksichtigung der Konzentration der Kollektoren, der Kosten und weiterer Randbedingungen optimal gewählt werden.
Vor- und Nachteile der solaren Direktverdampfung
Die solare Direktverdampfung hat gegenüber der Verwendung von Thermoöl im Wesentlichen folgende Vorteile:
Die Nachteile im Vergleich zu Thermoöl-Solarfeldern sind:
Bisherige Forschungsarbeiten
Demonstration der Entwicklungen
Aktuelle Forschungsarbeiten im DLR
Untersuchung von Strömungsformen mittels Gittersensor