DLR - Institut für Solarforschung - Projekte

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Solarthermische Kraftwerke

SWS

Strom-zu-Wärme-Technologien mit Salzspeicher für den Einsatz in der Industrie und in PV-CSP-Hybridkraftwerken
Der Industriesektor bezieht etwa 30 % des Endenergiebedarfs Deutschlands. Davon werden etwa 66 % in Form von Wärme für chemische oder thermische Prozesse bereitgestellt, wobei je nach Prozess oft große Mengen ungenutzter Abwärme bei niedrigen Temperaturen bis zu 150°C anfallen. Im Rahmen des Projekts SWS werden Konzepte für die Nutzung dieser Abwärme entwickelt.

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SOLWARIS

Reduzierung des Wasserbedarfs von CSP-Kraftwerken
Das übergeordnete Ziel des SOLWARIS Projektes ist es, kostengünstige Technologien und Strategien zur Reduzierung des Wasserverbrauchs in industriellem Maßstab zu implementieren und ihre Leistungsfähigkeit zu demonstrieren ohne die Effizienz des Kraftwerks zu verringern. SOLWARIS bezieht alle Bereiche des Wasserverbrauchs eines CSP-Kraftwerks ein, und setzt sich ehrgeizige Ziele zur Wassereinsparung.

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HPS 2

Flüssigsalz als Wärmeträger in Parabolrinnenkraftwerken
Unter der Leitung des DLR-Instituts für Solarforschung errichtet ein internationales Konsortium in Évora/Portugal eine solarthermische Flüssigsalz-Parabolrinnen-Testanlage. Ab Juni 2019 werden die Unternehmen und Forschungseinrichtungen in der neuen Anlage unter realitätsnahen Bedingungen Flüssigsalz als Wärmeträger testen.

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Qualifizierung

SITEF & SIMON

Siliconöle als Wärmeträger
Solarthermische Kraftwerke spielen für die Energiewende in sonnenreichen Weltregionen eine sehr wichtige Rolle, da sie in Kombination mit einem Wärmespeicher auch nach Sonnenuntergang Strom liefern können. Die Effizienz von solaren Parabolrinnenkraftwerken wird erheblich durch den Wirkungsgrad des Solarfeldes bestimmt. Möglich ist eine bessere Ausnutzung der einfallenden Solarstrahlung zum Beispiel bei einer höheren Maximaltemperatur des Wärmeträgeröls, welches in den Absorberrohren zirkuliert und die Solarstrahlung aufnimmt. Ein Konsortium aus Forschung und Industrie unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) demonstriert derzeit im Rahmen von unterschiedlichen Förderprojekten die Eignung von Wärmeträgerölen auf Silikonbasis.

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Gtom – Gebäudetomograph

Messsystem für berührungslose energetische Analysen von Gebäudehüllen
Im Projekt Gtom entwickeln Wissenschaftler aus vier DLR-Instituten Verfahren für die Untersuchung der energetischen Eigenschaften von Gebäudehüllen. Diese Verfahren, die aus dem Bereich der Fernerkundung stammen, sollen in Zukunft Schwachstellen in Gebäudehüllen identifizieren und Rückschlüsse auf die Ursachen von erhöhten Energieverlusten ermöglichen.

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Solare Energiemeteorologie

GeMoExt

Deutsch-Marokkanisches Extinktionsprojekt
In CSP-Turmkraftwerken geht ein Teil der reflektierten Strahlung zwischen dem Heliostatfeld und dem zentralen Empfänger aufgrund von atmosphärischer Extinktion (Auslöschung) verloren. Ziel des GeMoExt-Projekts ist, eine Korrekturmethode für atmosphärische Extinktionsmessungen bis zur Marktreife weiter zu entwickeln, sodass sie in CSP Kraftwerksauslegung und Ertragsvorhersage verwendet werden kann. Dadurch werden die Stromgestehungskosten von CSP Kraftwerken reduziert.

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Solare Verfahrenstechnik

CALyPSOL

Mit konzentrierter Solarstrahlung betriebenes Kalziumoxid-Looping
Das Kalziumoxid-Looping, d.h. die wechselweise Umwandlung von gebranntem Kalk (CaO) in kohlensauren Kalk (CaCO₃), ist ein konventionelles, energieaufwändiges Verfahren zur Abscheidung von Kohlendioxid (CO₂) aus industriellen Abgasen. In CALyPSOL wird der Ansatz verfolgt dieses Verfahren mit konzentrierter Solarenergie zu betreiben. Hierzu wird ein Reaktor entwickelt, in dem die Kalzinierung, d.h. die endotherme Umwandlung von CaCO₃ in CaO und CO₂ mittels konzentrierter Solarstrahlung betrieben wird. Der Gesamtprozess wird im Hochflussdichte-Sonnenofen des DLR in Köln-Porz demonstriert.

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BaSiS

Bedarfsgerechte Solarstromproduktion mittels Schwefelspeichertechnologie
In Zusammenarbeit mit dem EU-Projekt PEGASUS, wird ein Schwefelspeicher-Kreisprozess entwickelt, der die Solarstromproduktion unabhängig von tagzeitlichen und saisonalen Schwankungen des Strahlungsangebots ermöglicht. Diesem Prozess liegt ein Speichersystem zugrunde, in dem beim Beladen im Solarbetrieb Schwefel produziert wird, der für eine kontinuierliche Stromerzeugung genutzt werden kann.

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TRAKSOL

Entwicklung und Qualifizierung von Solarreceivern auf Basis transparenter Keramik für solarverfahrenstechnische Prozesse
Eine der großen Herausforderungen im Bau von Solarreceivern ist die Verfügbarkeit geeigneter Materialien. Dies gilt insbesondere für Solarreceiver für Verfahrenstechnische Anwendungen, wie z.B. der Schwefelsäureverdampfung, da hier auch die chemische Beständigkeit anspruchsvoll ist. Im Projekt TRAKSOL wird der Einsatz von transparenter Keramik in Solarreceivern untersucht und im Labormaßstab demonstriert. Hierdurch ist in vielen Anwendungen mit einer Verbesserung des Receiverwirkungsgrades zu rechnen.

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Future Fuels

DLR-Querschnittsprojekt
Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland erfordert nicht nur zusätzliche große Kapazitäten im Bereich der Strom- und Versorgungsnetze, sondern auch innovative Lösungen bei Energiespeicherung und –transport. Synthetische Kraftstoffe werden voraussichtlich eine Schlüsselrolle als Energieträger für den Verkehrssektor und als Energiepuffer für die Integration großer Mengen erneuerbarer Energien in das Netz spielen. In Future Fuels sollen die vielversprechendsten, alternativen Brennstoffe auf Basis der Sonnenenergie (Solar Fuels) identifiziert und hinsichtlich ihrer technischen und ökologischen Performance analysiert und bewertet werden.

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RedoxStorE

Thermochemische Speicher für CSP-Anwendungen auf der Basis von Redox-Reaktionen - vom Material zum Prozess
Das RedoxStorE-Projekt verbindet das Know-how von drei DLR-Instituten zur Entwicklung und Untersuchung eines thermochemischen Speichers im Pilotmaßstab basierend auf Redoxmaterialen. Das Material in Form von Partikeln unterliegt einer zyklischen reversiblen Reaktion, um Wärme abwechselnd zu speichern und abzugeben. Die Wärme wird durch eine endotherme Reaktion in einem direkt bestrahlten Drehrohrofen gespeichert, während sie in einem vertikalen Wanderbettreaktor freigesetzt wird.

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INDIREF

Sonnenenergie für die Chemieindustrie: Indirekt solar-beheizter Reformer zur Herstellung von Methanol aus CO2 und Erdgas
Die konventionelle Herstellung von Synthesegas (kurz: Syngas), das Ausgangsprodukt für viele chemische Produkte wie z.B. Methanol ist, verursacht signifikante CO2 Emissionen. Mithilfe von konzentrierter Solarstrahlung lassen sich die Emissionen stark reduzieren. Ein CO2 Recycling im Prozess reduziert die Emissionen weiter.

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Düsol

Nachhaltige Düngerproduktion aus Sonne, Luft und Wasser
Düngerproduktion ist heutzutage mit immensen CO2-Emissionen verbunden. Das liegt hauptsächlich an großen Erdgasmengen, die für den wichtigen Grundstoff Ammoniak eingesetzt werden. In Düsol wird das Verfahren so modifiziert, dass es ohne den Einsatz von Erdgas auskommt. Solarbetriebene chemische Prozesse stellen Stickstoff und Wasserstoff – die Bausteine von Ammoniak – aus Luft und Wasser her.

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PEGASUS

Erneuerbare Stromerzeugung durch solaren Partikelreceiver mit Schwefelspeicher-Kreisprozess
Effektive und ökonomische Langzeitspeicherung von Solarenergie ist essenziell, um fossile Kraftwerke vollständig durch erneuerbare Energiequellen zu ersetzen. In diesem Zusammenhang untersucht das europäische Forschungsprojekt PEGASUS einen neuartigen Prozess zur Stromerzeugung, der solarthermische Kraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP) mit einem Schwefelspeicher kombiniert, um einen grundlastfähigen 24-Stunden-Betrieb zu realisieren.

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SOLPART

Hochtemperatur solarbeheizte Reaktoren für die industrielle Produktion von reaktiven Partikeln
Das Ziel des SOLPART-Projektes ist es, eine Pilotanlage für die Verarbeitung (24 h / Tag) von Mineralien bei 800 – 1000 °C zu entwickeln. Dabei handelt es sich um eine Anlage für Partikel aus der energieintensiven, nicht-metallischen Mineralienindustrie. Eine der Hauptreaktionen ist die Kalzinierung, wodurch einerseits CO₂ durch die Reaktion und andererseits durch den Einsatz der fossilen Brennstoffe freigesetzt wird. Ziel des SOLPART-Projektes ist es, diese CO₂-Emissionen zu reduzieren, indem fossile Brennstoffe durch Solarenergie ersetzt werden.

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ASTOR

Automatisierung solar-chemischer Prozesse zur Reduzierung von Wasserstoff-Gestehungskosten
Die solare, thermochemische Wasserspaltung mittels Redox-Kreisprozessen ist eine viel versprechende Alternative zur Herstellung regenerativer Brennstoffe. Im Projekt ASTOR soll die weltweit erste automatisierte Regelung eines solar-chemischen Prozesses entwickelt werden. Für die anspruchsvolle Regelung müssen komplexe Regelungsalgorithmen ausgehend von einem Systemmodell des Prozesses entwickelt werden. Weiteres Ziel ist die Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades durch Optimierung des Wärmemanagements und innovative Konzepte zur Wärmerückgewinnung.

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SUN-to-LIQUID

Auf direktem Weg vom Sonnenlicht zum Treibstoff
Im Projekt SUN-to-LIQUID wird eine Technologie entwickelt, die im großen Maßstab zu konkurrenzfähigen Kosten die Erzeugung von erneuerbaren Treibstoffen durch einen solar-thermochemischen Prozess ermöglichen soll. Solarstrahlung wird dazu durch ein Heliostatfeld hochkonzentriert und von einem Receiver-Reaktor effizient absorbiert. Die dabei entstehende Hochtemperaturwärme wird in einem thermochemischen Prozess genutzt um H₂O und CO₂ zu Synthesegas und anschließend mittels Fischer-Tropsch-Synthese zu einem flüssigen Treibstoff umzuwandeln. Dabei lassen sich potenziell Umwandlungswirkungsgrade von über 30% erreichen.

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Abgeschlossene Projekte
(Projektarchiv)

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