Kombination von PV und Solarthermie ist zukunftsweisend

Solarkraftwerk Khi Solar One in Südafrika. (Foto: Planet Labs auf Wikimedia / CC BY-SA 4.0)

Eine Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt hat die Entwicklung von PV- und solarthermischen Kraftwerken bis 2030 auf Ökologie und Wirtschaftlichkeit untersucht. Die Kombination beider Technologien erweist sich dabei als erfolgreich.

19.10.2016 – Das Projekt THERMVOLT Konzepte untersucht, wie kommerzielle Kraftwerke aus Sonnenenergie kostengünstigen und jederzeit verfügbaren und somit planbaren Strom zuverlässig erzeugen können, und das auch zu Zeitpunkten, wenn die Sonne nicht scheint. Die Ergebnisse wurden vom 11. bis 14. Oktober 2016 auf der SolarPACES Konferenz in Abu Dhabi vorgestellt.

Solarthermische Kraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP) verstärken mittels Spiegeln die Solarstrahlung, wodurch Wärme erzeugt wird. Die Wärme wird entweder gespeichert, oder direkt genutzt, wobei verschiedene Anwendungsbereiche von der Stromerzeugung bis zur Herstellung von Treibstoffen (Wasserstoff) möglich sind. Solarthermische Kraftwerke ermöglichen durch die Integration von thermischen Speichern und/oder der Kombination mit einem mit fossilen Brennstoffen oder in Zukunft auch Biomasse betriebenen Brenner (Hybridisierung) eine von der schwankenden Sonnenstrahlung losgelöste Stromerzeugung. Dadurch kann Solarstrom bedarfsgerecht bereitgestellt und die Grundlastfähigkeit des Kraftwerkes erreicht werden. Diese Kraftwerke sind also in Hinsicht auf ihren Wert im Stromsystem gleichwertig zu konventionellen fossilen Großkraftwerken.

Photovoltaikanlagen fangen das Sonnenlicht mittels ihrer Solarzellen ein und wandeln die Solarstrahlung direkt in elektrischen Strom um. Dieser Strom kann direkt genutzt, oder in Batterien gespeichert werden. Derzeit ist die Speicherung des PV-Stroms in Batterien weniger wirtschaftlich als die Speicherung von Solarthermie. In den letzten Jahren hat die PV-Technologie ihre Stromerzeugungskosten deutlich senken können. Dennoch zählt sie zu den unsteten Stromeinspeisern und kann daher alleine keine Versorgungssicherheit gewährleisten. Es muss zusätzlich ein Backup durch fossile Energieträger im Stromverbundsystem vorgehalten werden.

Aktuelle Studien zeigen, dass bei einem größeren Anteil an regenerativ und fluktuierend erzeugtem Strom die Netze an Ihre Grenzen stoßen und daher der Anteil an erneuerbarem Strom begrenzt werden muss, wenn keine Speicherlösungen zur Verfügung stehen.

Im Laufe der Studie des DLR simulierten die beteiligten Wissenschaftler die Kosten von verschiedenen PV- und CSP-basierten Kraftwerkskonzepten und von Kombinationen beider Technologien unter den gleichen Randbedingungen. Die Kraftwerksgröße lag bei 100 Megawatt und als repräsentative Standorte wurden sonnenreiche Regionen wie Marokko und Saudi Arabien untersucht. Das Rechenmodell umfasste die Jahre 2015, 2020 und 2030.

Effiziente Kombination

Im Ergebnis zeigt sich, dass unter heutigen Voraussetzungen gerade die Kombination von CSP und PV in den meisten Szenarien kostengünstiger ist als die Nutzung von nur einer der beiden Technologien. Dabei liefert der photovoltaische Teil des Kraftwerks vorzugsweise am Tag direkt den Strom ins Netz und der solarthermische Anteil speichert die solare Energie im thermischen Speicher, um diese nach Bedarf, also meist nachts, zu verstromen. Bei hohem Strombedarf während der Nachtstunden sind die CSP-basierten Kraftwerke durch ihren thermischen Speicher im Vorteil. Gleichzeitig lässt sich ein Hybridbetrieb mit fossilen oder alternativen Energieträgern relativ einfach mit geringen Mehrkosten integrieren. Der Abschlussbericht der Studie wird bis Ende des Jahres 2016 vorgelegt. na / DLR 

Kommentare

Eitel Heck am 16.04.2017

+256 Gut Antworten

Deutschland ist im Vergleich mit Ländern in subtrobischen bzw. tropischen Regionen hinsichtlich der Sonneneinstrahlung benachteiligt.

In Marokko und China werden zur Zeit die weltweit größten Solarthermikraftwerke gebaut, die in ersten Ausbaustufen bereits Strom und Wärme produzieren.

Warum nutzt die Europäische Union nicht die Möglichkeit, in der kaum bewohnten Sahara-Wüste Nordafrikas große Solarthermikraftwerke zur Stromversorgung sowohl von nordafrikanischen als auch von EU-Ländern zu bauen?

Nach dem Beispiel der deutsch-norwegischen Energiepartnerschaft, wo das Seekabel Nordlink (623 km, 1.400 MV) beide Länder 2018/2019 verbinden soll zur Versorgung von Deutschland mit norwegischem Wasserkraftstrom, sollte eine ähnliche Kooperation mit nordafrikanischen Ländern realisiert werden.

Aus meiner Sicht hätte eine solche Koopearation zwischen der EU und Nordafrika zum gegenseitigen Nutzen eine positive Auswirkung zur politischen Annäherung von arabischenLändern mit der EU im Gegensatz der früheren Kolonialpolitik.

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