Konzentrierende Solarsysteme – Strom, Wärme und Brennstoff für eine nachhaltige Energieversorgung Robert Pitz-Paal

Konzentrierende Solarsysteme Parabolrinne Solarturm Dish Stirling Parabolic trough collectors, poweer towers and parabolic dish system are concnetrating solar systems for power production Other than PV systems, they concentrate the sun-light and convert it to heat which is used instead heat from fuel burning to a coneventional power cycel This programm topic focusses only on the first two, becaus they are best suited for low-cost bulk power production

Konzentrierende Solarsysteme Stromerzeugung heute 900 GWh pro Jahr Parabolic Trough Power Tower Deutsche Unternehmen sind führende Hersteller und Entwickler Kraftanlagen Anlagentechnik München und zahlreiche weitere… potentiell 15 GW bis 2020 mit 5- 8 cents/kWh Next Generation Technology New Market Entry neue Kraftwerke weltweit im Bau (15-20 cents/kWh) PS 10 Spanien Nevada Empoli Großtechnische netzgekoppelte Stromerzeugung Energieübertragung im MW - Maßstab These systems consits of single collector units of several 100 sqm of unit and of units of several sqm of high temperture receiver , they transfer Megawatts of power - a constraints which needs the background of large scale research center rathe rthan a university to handle such a developmemt task Today 900 GHW of electrity are feed into the grid every year from the nine commercial power plants in california errected their in the late eighties,According to the Iea statistics this is even today 4 times more electricity that all PV systems on the world feed into the grid. However the first California sucess teh depolyment of the technology cam to ahlt due to decreasing fuel prices and incnetives, so that since than no further power palnt has been built. Now we facxe a new window of opportunity. New incentives in in varies countires like spain, the US , or the wolrd bnakk ahs brought nthe boundary conditions dor a variety ofeconomically sound oopportunities, so that at least 500 w OD ADDITIONAL CAPACITY Aare expected until 06 This is potentiall only the beginning of a further spread of the technology with could at reasonable groth rates provide 15 GW of capacity until 2020 at very competetive prices While the currrent systems are implemented at tmoment at a price level of 15 cents/kWh the next generation technology has to be developed to facilityte the markete entry in broader green pricing market German companies are amaong leading suppliers and developers, backing their R&D needs on the support of Germans only reseach center working on CSP, the DLR

Ziele für die Solarforschung 2004 – 2008 aus der HGF Ziele 1: Kurzfristig Unterstützung der Industrie bei Implementierung von ersten Solarkraftwerken in Europa Ziel 2: Mittelfristig Beiträge zur Kostensenkung und zum nachhaltigen Marktdurchbruch Ziel 3: Langfristig Vorbereitung der langfristigen Option zur chemischen Speicherung von Solarstrahlung (auch Brennstofferzeugung)

Vernetzung ITT Speichertechnik Systemanalyse DLR Center of Excellence „Konzentrierende Solarsysteme“ 2006 – 2008 RWTH Aachen Uni Stuttgart CIEMAT SOLLAB SolarPACES Solarforschung Satelliten fernerkundung Gas turbinen technik DLR Industrie

Direkte solare Dampferzeugung DISS

Direkte solare Dampferzeugung DISS Thermohydraulik

Direkte solare Dampferzeugung DISS Regelung Testsignale Dynamisches Modell

Direkte solare Dampferzeugung DISS Regelung

Direkte solare Dampferzeugung DISS Komponentenoptimierung Absorberrohr (Temperaturaufnahme durch Glashüllrohr) Kompakt-Separatoren

Direkte solare Dampferzeugung DISS Kollektorqualifizierung Messung Ray-Tracing Strahlungsverteilung in der Nähe des Absorberrohrs

Direkte solare Dampferzeugung DISS Gesamtsystem Optimierung

Direkte solare Dampferzeugung DISS Ausblick Entwicklung der Speichertechnik Entwicklung Absorberrohr für 500°C Beteiligung an 5 MW Demokraftwerk in Spanien (neben der PSA)

Solar-hybride Gasturbinen Systeme Rankine  = 16 % (annual) CC  = 25 % (annual)

Solar-hybride Gasturbinen Systeme Receiver

Solar-hybride Gasturbinen Systeme Sekundärkonzentrator

Solar-hybride Gasturbinen Systeme Systemtechnik

Solar-hybride Gasturbinen Systeme Ausblick Demonstration solarer Mikrograsturbinensysteme mit KWK (EU Projekt SolHyco; Lizenzvertrag SHAP) Kostensenkung bei Komponenten Entwicklung von Heliostaten

Thermochemische Wasserspaltung Prinzip MOoxidized 800 °C

Thermochemische Wasserspaltung Prinzip MOoxidized 800 °C 1100-1200 °C MOoxidized O

Thermochemische Wasserspaltung Potential

Thermochemische Wasserspaltung Reaktorentwicklung Bislang 40 Zyklen ohne Degradation Laborwirkungsgrad = 4,5 - 9 %

Thermochemische Wasserspaltung Kinetik: Zeitabhängigkeit der Wasserstofferzeugung

Thermochemische Wasserspaltung Prozessoptimierung

Thermochemische Wasserspaltung Ausblick Verfahrensverbesserung hinsichtlich Umsatz, Zyklenzahl Langzeitstabilität Betriebsstrategie Technisch-ökonomische Bewertung (zusammen mit STB) Scale-up in mehreren Stufen

Zusammenfassung Umfassende Kompetenz zur Bearbeitung mittel- bis langfristiger Entwicklungsaufgaben bei den konzentrierenden Solarsystemen Modelle, Messtechnik und Versuchsanlagen zur Unterstützung der Industrie bei der Produktentwicklung Exzellente Netzwerke um „große“ Entwicklungsaufgaben arbeitsteilig anzugehen