HybSol. Entwicklung der Designvoraussetzungen für ein hybrides Solarthermisches Kraftwerk. Abschlussbericht. Berichtszeitraum: 01.03.2007 - 31.10.2010
(German)
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Das Projekt Hybsol - Entwicklung der Designvoraussetzungen für ein hybrides Solarthermisches Kraftwerk hat gezeigt, wie ein Solarturmkraftwerk mit offenem volumetrischen Receiver durch geeignete Maßnahmen hybridisiert werden kann. Beispiel des Solarthermischen Versuchs- und Demonstrationskraftwerks Jülich (STJ) konnte dargestellt werden wie konstruktiv eine Gasturbine an den Luftkreislauf des Kraftwerks angebunden werden kann. Für das STJ, aber auch für neue Kraftwerke wurden Konzepte entwickelt, die Hybridisierungsvarianten beinhalten. Diese sechs Konzepte wurden mit Hilfe von erstellten Simulationsprogrammen untersucht. Diese Programme bestehen aus Einzelmodellen, die im Projektverlauf entwickelt und in MATLAB/Simulink implementiert worden sind. Die Modelle wurden verschaltet, so dass die Kraftwerkskreisläufe für die entsprechenden Konzepte sich ergaben. Für die Konzepte wurden Auslegungen durchgeführt, um Parameter für die Einzelkomponenten zu erhalten. Hierzu zählen insbesondere das Heliostatfeld, der Receiver, der Dampfkreislauf und die Hybridkomponenten, wie Kanalbrenner und Gasturbine. Die Modelle wurden soweit mittels Parameter an die Konzeptvorgaben angepasst. Des Weiteren sind Wetterdaten für den jeweiligen Standort in die Simulation eingelesen worden, um die realen Strahlungsbedingungen abzubilden. Die Simulationsergebnisse der STJ-Hybridvarianten ergaben, dass die Hybridisierung des Kraftwerks mit einer Gasturbine, die im Wechsel betrieben wird, ein hohes Potential besitzt. Der Wechselbetrieb ermöglicht, dass die Anbindung der Gasturbine ohne große technische Anpassungsmaßnahmen im Vergleich zum Parallelbetrieb erfolgen kann. Der Betrieb erbrachte hohe Stromerträge, die zwar geringer ausfielen als die Stromerträge des GT-Parallelbetriebs, jedoch auch einen geringeren Eigenverbrauch als dieser als Ergebnis hatte. Zudem hatte der GT-Parallelbetrieb bei dem verfolgten Konzept den Nachteil, dass ein Abgaswärmestrom ungenutzt in die Umgebung abgeführt werden musste, wodurch diese Hybridisierungsvariante ineffizient ist. Wirtschaftlich gesehen, kann zwar mit dem GT-Paratlelbetrieb ein geringerer Stromgestehungspreis erzielt werden, dies jedoch auch bei der Vorgabe, dass die Einspeisevergütung für den solar erzeugten Strom beibehalten werden kann. Diese Annahme ist jedoch vom Gesetzgeber erst durch einen EEG-Novelle zu bestätigen. Es ist dann eine Beweispflicht voraussichtlich zu erbringen, die den durch Solarstrahlung erzeugten Strom gegenüber dem fossil erzeugten Strom ausweist. Dies ist im Wechselbetrieb eindeutig unterscheidbar, so dass bei diesem Konzept eine höhere Wahrscheinlichkeit für die Beibehaltung der EEG-Vergütung zu erwarten ist. Die Investitionskosten für den GT-Wechselbetrieb fallen zudem geringer aus, da die Anpassungen im Warmluftkanal nicht anfallen, die für einen optimalen Parallelbetrieb nötig sind. Der GT-Parallelbetrieb ist für ein neu zu errichtendes Kraftwerk aber sehr interessant, da die höchste Auslastung mit diesem Konzept erreicht werden kann. Zukünftig wird die Hybridisierung weiterhin in den Projekten Hyperion und Alsol eine wichtige Rolle einnehmen. In Hyperion werden zusätzliche technische Fragen bzgl. der Hybridisierung, insbesondere mit Hauptaugenmerk auf den Kessel, geklärt werden.