Einen wichtigen Schritt zum Einsatz von geschmolzenem Salz als Wärmeträger in Parabolrinnen-Solarkraftwerken haben Ingenieur:innen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemacht.

Gemeinsam mit der Universität Évora und Industriepartnern hat ein Team des DLR-Instituts für Solarforschung erstmalig das Solarfeld der Parabolrinnen-Testanlage Évora in Portugal mit Salzschmelze in Betrieb genommen. Die innovative Technologie trägt dazu bei, dass die Kosten von solarthermischen Kraftwerken weiter sinken. Mit ihren integrierten Speichern sind solarthermische Kraftwerke die einzige Technologie, die rund um die Uhr große Mengen von Solarstrom erzeugen kann, teilt das DLR mit.

Salz statt Öl als Wärmeträgermaterial bringt höhere Wirkungsgrade

Kommerzielle Parabolrinnenkraftwerke nutzen derzeit ein spezielles Thermoöl als Wärmeträgermedium. Das Öl nimmt von Spiegeln konzentrierte Solarstrahlung auf, wandelt sie in Wärme um und leitet sie über Rohrleitungen an einen Wärmespeicher oder eine Dampfturbine zur Stromerzeugung weiter. Für das Übertragen der Wärme vom Öl in den Speicher benötigt das Kraftwerk Wärmetauscher. Dabei geht jedoch ein Teil der Energie für die spätere Umwandlung in Strom verloren. Zudem begrenzt die maximal mögliche Einsatztemperatur des Öls von etwa 400 Grad Celsius den Wirkungsgrad der Energieumwandlung. Forschung und Industrie suchen daher nach Wegen, die Temperaturen in Solarkraftwerken weiter zu erhöhen, um so die Kosten der Stromerzeugung zu senken.

Eine vielversprechende Möglichkeit, die Temperaturen in Parabolrinnenkraftwerken zu erhöhen, bietet der Einsatz von Salzschmelze nicht nur als Wärmespeichermedium, sondern auch als Wärmetransportmedium im Kollektorfeld. Je nach Zusammensetzung der Salzschmelze kann sie mit bis zu 565 Grad Celsius deutlich höhere Temperaturen aufnehmen als Thermoöl. Ein weiterer Vorteil: Die Speicher lassen sich direkt mit der Salzschmelze aus dem Solarfeld füllen, sodass es keinen Wärmetauscher braucht.

Testbetrieb der Anlage bei 300 Grad Celsius verlief erfolgreich

Eine technische Herausforderung bei der Nutzung von Salzschmelze als Wärmeträgerfluid ist die Begleitheizung aller Rohrleitungen: Damit die heiße Salzschmelze bei Befüllung der Anlage nicht erstarrt, müssen elektrische Begleitheizungen alle salzführenden Bauteile vorheizen. Ausgehend von einer Starttemperatur von 300 Grad Celsius wollen die Ingenieur:innen die Betriebstemperatur nach und nach auf 500 Grad Celsius erhöhen. Höhere Temperaturen im Solarfeld ermöglichen höhere Wirkungsgrade bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme und von Wärme in Strom.

„Wir sind sehr zufrieden mit dem Verlauf der ersten Befüllung“, sagt Jana Stengler, Leiterin der Gruppe Fluidsysteme im DLR-Institut für Solarforschung, zu den Ergebnissen des ersten Tests. Das nächste Ziel sei, Betriebserfahrung zu sammeln, um Schritt für Schritt alle weiteren Komponenten mit Salzschmelze zu befüllen, den Regelbetrieb und auch kritische Betriebssituationen zu erproben. Neben dem DLR beteiligen sich Eltherm, Rioglass, RWE, Steinmüller Engineering, TSK Flagsol und YARA an dem Projekt beteiligt.