24. November 2014
Das Handbuch beschreibt die grundlegenden Konzepte, erläutert die unterschiedlichen Berechnungsverfahren und gibt Hilfestellungen zur Kosten-und Finanzierungsstruktur von solarthermischen Kraftwerken. Beispielfälle zu unterschiedlichen CSP-Technologien runden die Darstellung ab. Eine erste Version in englischer Sprache soll im Sommer 2015 verfügbar sein.
In solarthermischen Kraftwerken konzentrieren Spiegel die einfallende Solarstrahlung auf einen sogenannten Receiver. Dort nimmt ein Fluid die entstehende Wärme auf und führt sie einem konventionellen Kraftwerksprozess zu, der die Wärme zur Stromerzeugung einsetzt.
Die genaue Vorhersage der zu erwartenden Stromproduktion und des damit zu erzielenden Ertrags ist von entscheidender Bedeutung für die Finanzierung eines Kraftwerksprojekts. Die Berechnungsmodelle erfordern neben der Abbildung des technischen Systems eine realitätsnahe Abschätzung der zu erwartenden Strahlungsmenge. Einflüsse durch die fluktuierende Einstrahlung und unterschiedliche Vergütungsmodelle für den erzeugten Strom müssen dabei berücksichtigt werden. Bei der Abbildung sowohl der technischen Komponenten des Kraftwerks als auch der Strahlungsvorhersage treten Unsicherheiten auf, die in der Berechnungsmethodik Berücksichtigung finden müssen.
Vorteile von Standards
Weltweit sind über 3 GW an solarthermischen Kraftwerken im Leistungsbereich von 1 bis 370 MW in Betrieb. Dennoch existieren bislang keine einheitlichen Richtlinien für die Berechnung des Ertrags. Die Projektpartner versprechen sich von der Entwicklung einer solchen Richtlinie eine höhere Qualität, Transparenz und Verlässlichkeit der Stromertragsvorhersagen. Dies sind wichtige Voraussetzungen für die Senkung der heute noch zu hohen Risikoaufschläge bei der Projektfinanzierung. Neben dem Projektentwickler stimmen sich in der Planungsphase zahlreiche weitere Akteure über die Ertragsberechnung und deren Zuverlässigkeit ab. Dazu gehören Lieferanten, Auftraggeber, Berater, Investoren, Finanzierer sowie Versicherungsagenten. Einheitliche Vorgehensweisen führen hier zu einer effizienteren und fehlerreduzierten Kommunikation.
In Forschung und Entwicklung müssen neu entworfene Technologien kontinuierlich dem Stand der Technik gegenübergestellt werden, um die Vor- und Nachteile möglichst präzise zu identifizieren und Entwicklungsaktivitäten frühzeitig ausrichten zu können. Standards für derartige Vergleichsberechnungen erhöhen die Aussagekraft einer Untersuchung und machen Studien unterschiedlicher Anbieter vergleichbar.
Deutsche CSP-Technologie und Standards für internationale Märkte
Die deutsche Industrie hat traditionell eine starke Stellung im Geschäftsfeld solarthermische Kraftwerke, obwohl die Anlagen nicht in Deutschland sondern in den sonnenreichen Regionen der Welt betrieben werden. Es ist das Ziel, dass die in Deutschland entwickelten Methoden zur Ertragsberechnung international genutzt werden können. Nach Abstimmung in einer Fachgruppe SolarPACES der Internationalen Energie Agentur sollen die Richtlinien in eine internationale Norm weiterentwickelt werden. Konkretes Projektergebnis wird ein Handbuch für die Praxis sein, das die Methoden zur Ertragsberechnung dokumentiert. Das Handbuch gibt eine kompakt gehaltene Übersicht über die grundlegenden Konzepte. In einem umfangreichen Anhang werden die unterschiedlichen Berechnungsverfahren detailliert beschrieben. Beispielfälle zu unterschiedlichen CSP-Technologien runden die Darstellung ab. Das Handbuch wird neben der energetischen Berechnung der Erträge auch Hilfestellungen zur Kosten- und Finanzierungstruktur sowie zur Bereitstellung aussagekräftiger Einstrahlungsdaten geben.
Die erste Version des Handbuches umfasst den Anwendungsbereich Parabolrinnensysteme mit Öl als Wärmeträgermedium. Eine Erweiterung der Systematik auf Solarturm- und Linear Fresneltechnologien sowie auf Systeme mit alternativen Medien zur Wärmeübertragung wie Salz, Luft und Dampf ist bis 2016 vorgesehen.
Die Arbeiten im Projekt CSPBankability werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unterstützt.
Die Projektpartner
DLR-Institut für Solarforschung
Das Institut für Solarforschung im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist eines der weltweit führenden Forschungsinstitute auf dem Gebiet der konzentrierenden Solarthermie zur Erzeugung von Wärme, Strom und Brennstoffen. Seine 140 Mitarbeiter arbeiten in Deutschland an den drei DLR-Standorten Köln, Stuttgart und Jülich und in Südspanien auf der Plataforma Solar de Almería des spanischen Kooperationspartners CIEMAT. In Jülich betreibt das Institut für Solarforschung ein solarthermisches Versuchskraftwerk. Das Institut für Solarforschung versteht sich als Brückenbauer von der Grundlagenforschung zur großtechnischen Umsetzung und zur Anwendung in der Industrie.
Fraunhofer ISE
Mit 1300 Mitarbeitern ist das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das größte europäische Solarforschungsinstitut. Das Institut entwickelt Materialien, Komponenten, Systeme und Verfahren für Energieeffizienz, Energiegewinnung, Energieverteilung und Energiespeicherung. Darüber hinaus verfügt das Fraunhofer ISE über mehrere akkreditierte Testzentren sowie weitere Service-Einrichtungen. Das Institut ist Mitglied der Fraunhofer-Gesellschaft, der größten Organisation für angewandte Forschung in Europa.
Fichtner
Fichtner ist das größte deutsche unabhängige Beratungsunternehmen im Energiesektor mit mehr als 1200 laufenden Projekten pro Jahr, darunter momentan ca. 50 CSP-Projekte. In diesen Projekten ist Fichtner ein erfahrener Planer und Berater – in allen Projektphasen, von der Machbarkeitsuntersuchung über die Inbetriebnahme bis hin zur Abnahme. Dies gilt für alle Projektgrößen, von der Pilotanlage bis zu Großprojekten mit mehreren 100 MW installierter Kapazität.
Suntrace GmbH
Suntrace ist eine international aktive Beratungsfirma für Solarkraftwerke. Einsatzschwerpunkte sind Länder mit großem Entwicklungspotential für Solarenergie in Lateinamerika, Afrika und Asien. Typischerweise unterstützt Suntrace die Projektentwicklung von der Standortidentifizierung, über die Projektqualifizierung, die standortspezifische lieferantenunabhängige technische Konzeptionierung bis zur Finanzierung.
Novatec Solar
Novatec Solar ist ein führender Technologieanbieter im Bereich der konzentrierenden Solarthermie und ist spezialisiert auf die Herstellung, Bereitstellung und schlüsselfertige Lieferung von Solarfeldern auf Basis der Fresnel-Kollektor-Technologie. Diese eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, wie beispielsweise zur Stromerzeugung in solarthermischen Kraftwerken oder als Prozessdampf in Industrieprozessen, zum Beispiel in einer kosteneffizienteren Erdölförderung. Die Solartechnik von Novatec Solar erzeugt Dampf mit Temperaturen von bis zu 550°C. Novatec Solar hat das weltgrößte Fresnel-Solarkraftwerk PE2 in Spanien gebaut.
IATech
Als Spin-Off des Solar Institut Jülich bietet die IA Tech GmbH Beratungs-, Engineering- und Projektentwicklungleistungen für die Finanz- und Kraftwerkswirtschaft an. Aufbauend auf mehr als 20 Jahre Erfahrung ihrer Mitarbeiter im Bereich konzentrierender Solarkraftwerke stellt IA Tech ihr Wissen für ihre Kunden kosteneffizient zur Verfügung durch die Nutzung selbst entwickelter und führender Simulationswerkzeuge und durch die Anlagenerfahrung bei Entwicklung und Betrieb des Solar Turm Jülich.
Solar Tower Technologies AG
Die Solar Tower Technologies AG (STT), ist ein Technologie-Unternehmen, welches Produkte, Systeme und Lösungen für solarthermische Kraftwerke (CSP), insbesondere Solartürme anbietet. Mit patentierten Technologien und Lösungen - insbesondere Heliostatenfelder und Receiver - bietet STT deutlich effizientere „Solar Islands“ als aktuelle Referenzsysteme in diesem Markt.
DNV GL - Energy
DNV GL - Energy gehört zur DNV GL Group, die mit ihrem Geschäftszweck zum Schutz von Leben, Eigentum sowie der Umwelt in bedeutenden industriellen Bereichen beiträgt. Im Vordergrund stehen unabhängige wirtschaftliche und technische Dienstleistungen in den Bereichen Risikomanagement, Klassifizierung, Zertifizierung und Testung für die Schiffs-, Öl- und Gasindustrie sowie die Energiebranche. Darüber hinaus erbringen wir auch Zertifizierungsleistungen für Kunden aus vielen weiteren Branchen. Das Unternehmen wurde 1864 gegründet und ist mit 16.000 Beschäftigten in mehr als 100 Ländern unter dem Leitmotto ´safer, smarter, greener´ aktiv.
Professor Olaf Goebel
Prof. Dr.-Ing. Olaf Goebel arbeitet seit 24 Jahren im CSP Sektor. Nach seiner neunjährigen Tätigkeit beim DLR in Stuttgart wechselte er in die Industrie. Er hat in verschiedenen Rollen mehrere CSP Projekte von der Konzeption bis zur Inbetriebnahme durchgeführt. Vor der Übernahme der Professur an der Hochschule Hamm-Lippstadt war er Head of Engineering bei Masdar in Abu Dhabi, wo er unter anderen das 100 MW CSP Projekt Shams 1 geleitet hat.