Solarthermische Kraftwerke
Solarthermische Kraftwerke können elektrische Energie an sonnigen Standorten mit hoher Direkteinstrahlung wie etwa Marokko, Spanien oder Südafrika gewinnen. Derzeit sind weltweit mehr als 5 Gigawatt Leistung am Netz, Tendenz weiterhin steigend. Die Internationale Energieagentur (IEA) geht davon aus, dass bis zum Jahr 2050 rund 8 Prozent des Strombedarfs durch solarthermische Kraftwerke gedeckt sein werden. Deutschland eignet sich aufgrund seiner geographischen Lage selbst nicht als Standort, hierzulande gibt es zu wenig direkte Sonnenstrahlung. Der Fokus liegt daher auf dem Export – deutsche Unternehmen sind mit ihrem Know-how bei der Projektplanung und -umsetzung auf dem Weltmarkt sehr gefragt.
Förderschwerpunkte und wissenschaftliche Fortschritte
Die strategische Forschungsförderung des BMWi zielt weiterhin darauf ab, die Rolle deutscher Firmen als technologische Marktführer im globalen Wettbewerb zu flankieren. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sollen dazu beitragen, die Stromerzeugungskosten weiter zu senken und die Wirkungsgrade zu steigern. Schwerpunkte der Forschung sind die Entwicklung neuer und die Verbesserung bestehender Komponenten und Systeme, insbesondere von Solarturmanlagen und linienfokussierenden Systemen, letztere vor allem mit Salzschmelze oder anderen Hochtemperaturfluiden als Wärmeträger. Innerhalb des Forschungsvorhabens SITEF haben die Projektpartner zum Beispiel Silikon-Wärmeträgeröle auf ihre besondere Eignung und Tauglichkeit für den Einsatz in Parabolrinnen-Kraftwerken untersucht. Mit solchen Wärmeträgern können vergleichsweise hohe Betriebstemperaturen erreicht werden, der Wirkungsgrad der Kraftwerke steigt.
Ein weiterer Forschungsansatz betrifft die Entwicklung von Standards mittels robuster Mess- und Prüfverfahren, um die Qualität der Komponenten zu erfassen. Mit dem Forschungsvorhaben Synlight wurde in diesem Jahr die größte künstliche Sonne der Welt in Jülich vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Betrieb genommen. In der neuen Forschungsanlage können unter anderem Komponenten der solaren Turmtechnologie in großem Versuchsmaßstab getestet werden.
Ein wesentliches Forschungsgebiet im Zusammenhang mit der solarthermischen Kraftwerkstechnik ist die Entwicklung von Speichern, um auch nachts Strom ins Netz zu speisen. Daher arbeiten Hochschulen, wissenschaftliche Institutionen und Industrieunternehmen intensiv an technologieübergreifenden Konzepten und Pilotprojekten, um das Zusammenwirken unterschiedlicher Erneuerbare-Energien-Technologien mit Speichern weiterzuentwickeln. Innovative Digitalisierungskonzepte können darüber hinaus dazu beitragen, den Betriebsablauf mittels moderner Datenauswertung zu optimieren. Denn in solarthermischen Kraftwerken wird eine Vielzahl von Einzelkomponenten verbaut, die über eine große Fläche verteilt sind. Mit Hilfe optischer Messtechnik – etwa mittels Flugdrohnen – lassen sich Betriebs-, Verschmutzungs- und Degradationszustände von kompletten Solarfeldern erfassen und auswerten.
Projektförderung
Im Schwerpunkt Solarthermische Kraftwerke hat das BMWi im Jahr 2017 66 laufende Vorhaben mit rund 7,73 Millionen Euro gefördert. 2017 hat das Ministerium zudem 21 Forschungsprojekte mit einem Fördermittelansatz von rund 5,62 Millionen Euro neu bewilligt (vgl. Abb.).