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Die Jülicher Solartürme: Testanlage für kommerzielle solarthermische Kraftwerke und für die Entwicklung solarer Brennstoffe



 Über 2000 Spiegel konzentrieren die auftreffenden Sonnenstrahlen auf die Spitzen der Türme. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
zum Bild Über 2000 Spiegel konzentrieren die auftreffenden Sonnenstrahlen auf die Spitzen der Türme. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Forschung für solarthermische Kraftwerke, für zukünftige solare Treibstoffe und CO2-freie Industrieprozesse

Solarforscher des DLR testen in Jülich neue Komponenten und Verfahren, um Solarturmkraftwerke weiterzuentwickeln. Ziel der Forschung sind höhere Temperaturen und bessere Effizienz, um die Stromgestehungskosten zu senken. Im Vordergrund stehen Spiegelsysteme zur Lenkung und Konzentration solarer Einstrahlung, Solarabsorber- und Energiespeichersysteme und deren effektive Nutzung sowie theoretische und EDV-gestützte Analysen und Entwicklungen im Bereich der Strömungsmechanik und Wärmeübertragung. Je nach Entwicklungsstand und –ziel können einzelne Bauteile, funktionale Gruppen oder auch ein vollständiges solares Kraftwerkssystem getestet, evaluiert und optimiert werden.

Darüber hinaus untersucht das DLR-Institut für Future Fuels hier Herstellungsverfahren von solaren Treibstoffen wie zum Beispiel Wasserstoff und den Einsatz von Hochtemperatur-Solarwärme für Industrieprozesse.

Zwei Solartürme, vier Versuchsebenen

Vor den beiden Jülicher Solartürmen stehen auf einer Fläche von circa zehn Hektar mehr als 2.000 bewegliche Spiegel (Heliostate). Sie fangen das Sonnenlicht ein, bündeln es und lenken es zu den beiden Solartürmen. Der größere der beiden Türme ist ein funktionierendes Solarturmkraftwerk, er kann also Strom produzieren. Ein volumetrischer Strahlungsempfänger an der Turmspitze nimmt das konzentrierte Sonnenlicht auf und erhitzt Umgebungsluft auf bis zu 700 Grad Celsius. Ein Dampferzeuger im Inneren des Turms nutzt die hohen Temperaturen um Wasser in Wasserdampf umzuwandeln, der eine Turbine antreibt, die über einen Generator CO2-frei Strom produziert. Die elektrische Nennleistung der Anlage beträgt 1,5 Megawatt. Der erzeugte Strom kann zwar in das lokale Mittelspannungsnetz eingespeist werden, jedoch setzt das DLR die Anlage nicht kommerziell zur Stromproduktion ein, sondern nutzt sie ausschließlich für Forschungsaufgaben.

Der Turm ist 60 Meter hoch und besitzt auf halter Höhe eine Forschungsebene, auf der unterschiedliche Versuchsaufbauten errichtet werden können. In den bisher durchgeführten Großexperimenten standen die Weiterentwicklung volumetrischer Receiver sowie Verfahren zur solarthermischen Herstellung von Wasserstoff im Vordergrund.

Seit 2020 steht dem Solarturmkraftwerk der etwas kleinere sogenannte Multifokusturm zur Seite. Darin befinden sich drei Ebenen mit spezieller Ausstattung für den Einbau bestimmter Experimente. Auf der oberen Ebene testen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Solarforschung einen Partikelreceiver mit Keramikkügelchen als Wärmeträger, Speicher- und Transportmedium. Die mittlere Ebene ist speziell für verfahrenstechnische Anwendungen ausgestattet. Dort werden Hochtemperaturprozesse zur solaren Wasserspaltung erprobt. Auf der unteren Ebene steht Salzschmelze als Trägermedium für Hochtemperaturwärme im Fokus. Hier werden auch Pumpe, Tank und Wärmetauscher für dieses System installiert und eingesetzt.

Eine im DLR entwickelte Steuerungssoftware kann Teilmengen der Spiegel so ausrichten, dass mehrere Experimente gleichzeitig auf den zwei Solartürmen stattfinden können.

 An der Spitze des Solarturms (links) wandelt ein Receiver die absorbierte Sonnenstrahlung in Wärme um. Im neuen Multifokusturm (rechts) befinden sich die drei Versuchsebenen. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
zum Bild An der Spitze des Solarturms (links) wandelt ein Receiver die absorbierte Sonnenstrahlung in Wärme um. Im neuen Multifokusturm (rechts) befinden sich die drei Versuchsebenen. Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

 

 

Aktuelle und kommende Projekte Standort und Zeitraum
Tubemon MFT Versuchsebene 1/ Anfang 2021
HPMS-II/SALSA MFT Versuchsebene 1/ ab Sommer 2021
Synhelion MFT Versuchsebene 2 / ab Quartal 2 2021
HEHTRES MFT Versuchsebene 3/ ab Sommer 2021
FerVoRec STJ Forschungsebene/ ab Quartal 2 2021
 
Abgeschlossene Projekte               Zeitraum                                                           
INDUSOL/ SiBopS 2012-2015
MetRec 2015
Sol2Hy2 2015-2016
CentRec 2016-2018
VORWAiRTS 2019

Kontakt
Felix Göhring
Gruppenleiter Solarturm-Kraftwerk Jülich

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Solarforschung
, Solare Kraftwerkstechnik
Jülich

Tel.: +49 2461 93730 209

Fax: +49 2203 601-4170

Energieforschung im DLR
Nachrichten
Forschungsthemen
Programm und Strategie
Großforschungsanlagen
Partner
Solar-Institut Jülich der Fachhochschule Aachen
KAM Kraftanlagen München GmbH
Downloads
Solarthermische Kraftwerke. Know-how aus NRW. (EnergieAgentur.NRW 12/2012) (0,65 MB)
Netzwerk Kraftwerkstechnik NRW. (EnergieAgentur.NRW 04/2013) (0,95 MB)
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