Dampferzeugung für Kraftwerke 23.10.2015, 12:08 Uhr

So experimentiert das DLR mit einem der weltgrößten Wasserkocher

In Südspanien steht einer der größten Wasserkocher der Welt. Erbauer ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Es will die Dampferzeugung mit Sonnenkraft auf ein höheres Niveau heben, um wirkungsvollere Kraftwerke zu ermöglichen. 

Solaranlage des DLR in Südspanien: Auf einer Länge von 1000 m lenken Parabolspiegel Sonnenstrahlen auf sogenannte Receiverrohre, in denen Wasser verdampft.

Solaranlage des DLR in Südspanien: Auf einer Länge von 1000 m lenken Parabolspiegel Sonnenstrahlen auf sogenannte Receiverrohre, in denen Wasser verdampft.

Foto: DLR (Qfly)/PSA

Die Plataforma Solar de Almeria in Südspanien ist eine riesige Experimentiertwiese: Dort haben Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine 1000 m lange Solaranlage für die Direktverdampfung von Wasser gebaut.

Die Anlage besteht aus Parabolspiegeln, die Sonnenstrahlen auf sogenannte Receiverrohre lenkt. Im Inneren befindet sich Wasser, das immer heißer wird und schließlich verdampft. Der Dampf erhitzt sich weiter – auf eine Temperatur von bis zu 550 °C. Im Rohr entsteht dabei ein Druck von rund 100 bar. Und wozu? In einem Kraftwerk könnte dieser überhitzte Hochdruck-Dampf eine Turbine für die Stromerzeugung antreiben.

Wasser hat im Vergleich zu Wärmeträger-Öl einige Vorteile

Parabolrinnen-Kraftwerke sind derzeit die bewährtesten Sonnenkraftwerke. Im Gegensatz zur DLR-Pilotanlage nutzen kommerzielle Anlagen in den Receiverrohren allerdings nicht Wasser, sondern gehen den Umweg über ein synthetisches Öl als Wärmeträgermedium. Der Nachteil: Es lässt sich nur auf Temperaturen bis unter 400 °C erhitzen, was die maximalen Wirkungsgrade limitiert. Wasser als Wärmeträgermedium ermöglicht hingegen Betriebstemperaturen von bis zu 500 °C, sodass sich Kraftwerke noch effizienter betreiben ließen. Anders als Öl ist Wasser zudem günstig, stets verfügbar und weder brennbar noch umweltgefährdend.

Receiverrohre: Im Inneren befindet sich Wasser, das immer heißer wird.

Receiverrohre: Im Inneren befindet sich Wasser, das immer heißer wird.

Quelle: Plataforma Solar de Almeria

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Freie Universität Berlin-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) Technischer Betrieb als Referatsleitung für Betriebstechnik u. bauliche Unterhaltung Freie Universität Berlin
Berlin-Wilmersdorf Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) für Automatisierung und Netzführung Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Mitarbeiter:in (w/m/d) strategisches Stoffstrom- und Anlagenmanagement Berliner Stadtreinigung (BSR)
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Stationsplanung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Betriebsleiterin / Betriebsleiter (w/m/d) Biogasanlage Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Berlin-Ruhleben Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektleiter:in Energietechnik (m/w/d) - FTE 1 Iqony Solutions GmbH
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Metering VIVAVIS AG
Ettlingen / Homeoffice Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im Bereich der Energie- und Wasserversorgung VIVAVIS AG
Vertriebsregion Mitte (Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland) Zum Job 
FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH
Gronau (Leine) Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Bachelor of Science / Bachelor of Engineering / Diplom / FH) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
Braunschweig Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Master, Diplom Uni) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
verschiedene Standorte Zum Job 
Thyssengas GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) Thyssengas GmbH
Dortmund Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Prozesssimulation/Verfahrenstechnik Iqony Solutions GmbH
BIONORICA SE-Firmenlogo
Projektingenieur Gebäudetechnik / TGA (m/w/d) BIONORICA SE
Neumarkt Zum Job 
VTG GmbH Ingenieurbüro-Firmenlogo
Projektleitung Spezialtiefbau und Rohrvortrieb (m/w/d) VTG GmbH Ingenieurbüro
Haar bei München Zum Job 
VTG GmbH Ingenieurbüro-Firmenlogo
Projektleitung Kanalbau / Wasserwirtschaft (m/w/d) VTG GmbH Ingenieurbüro
Haar bei München Zum Job 
Iqony Solutions GmbH-Firmenlogo
Key-Account-Manager:in (m/w/d) Iqony Solutions GmbH
ILF CONSULTING ENGINEERS GERMANY GMBH-Firmenlogo
Lead Ingenieur für Thermische Systeme (m/w/d) ILF CONSULTING ENGINEERS GERMANY GMBH
München Zum Job 
Freie Universität Berlin-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) Technischer Betrieb als Referatsleitung für Betriebstechnik u. bauliche Unterhaltung Freie Universität Berlin
Berlin-Wilmersdorf Zum Job 
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) für Automatisierung und Netzführung Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Berliner Stadtreinigung (BSR)-Firmenlogo
Mitarbeiter:in (w/m/d) strategisches Stoffstrom- und Anlagenmanagement Berliner Stadtreinigung (BSR)
Stadtwerke Essen AG-Firmenlogo
Ingenieur/Techniker (gn) für Kanal- und Entwässerungsplanung Stadtwerke Essen AG

Die DLR-Pilotanlage verspricht weitere Vorteile: Bisherige Direktverdampfungsanlagen arbeiten nach dem sogenannten Rezirkulationskonzept. Dabei durchläuft das Wasser im Solarfeld drei Bereiche – den Verdampferbereich zur Erzeugung von Dampf, die Dampftrommel zur Trennung von flüssigem Wasser und Dampf sowie einen Bereich für den weiteren Temperaturanstieg. „Bei unserem weiterentwickelten Konzept mit Zwangsdurchlauf wird der Dampf für die Turbine in einem durchgehen Strang verdampft und überhitzt“, erklärt Projektleiter Fabian Feldhoff.

DLR-Pilotanlage hat eine Leistung von 3 MW

Ein Vorteil des Durchlaufkonzepts ist die leichte Skalierbarkeit des Kollektorstrangs. Jeder ist identisch aufgebaut und liefert die gleiche Leistung ­– im Falle der Testanlage sind das bei direkter Sonneneinstrahlung gut 3 MW. „Für ein großes Kraftwerk müsste man also einfach so viele Stränge parallel bauen, bis die gewünschte Leistung erreicht ist“, erklärt Feldhoff. „Gerade dieser einfache Aufbau bietet ein hohes Einsparungspotential.“

 DLR-Mitarbeiter auf der Plataforma Solar de Almeria in Südspanien.

 DLR-Mitarbeiter auf der Plataforma Solar de Almeria in Südspanien.

Quelle: Plataforma Solar de Almeria

Auf dem Weg zur Marktreife des Direktverdampfungssystems mit Wasser sind noch Langzeiterfahrungen nötig. „Wir planen ein Folgeprojekt, um die Technik schnell in den Markt zu bringen“, sagt Feldhoff. Eine große Herausforderung im aktuellen Projekt war beispielsweise die schwankende Sonneneinstrahlung. Die Dampftrommel im alten Konzept konnte den Einfluss vorbeiziehender Wolken gut dämpfen. Im neuen Durchlaufkonzept wirken sich Wolken hingegen sehr schnell aus, sodass man die Menge des Wassers im Kollektorstrang stets den aktuellen Einstrahlungsbedingungen anpassen muss.

Das Problem: Man weiß nicht, wann eine Wolke wo. Die Strahlungsmessung ist teuer und zuverlässige Vorhersagen sind gerade erst in der Entwicklung. Deshalb setzen die Ingenieure derzeit noch auf eine Messung der Dampftemperatur zur Erkennung der aktuellen Situation, damit sich Regler automatisch anpassen können. Bei großer Hitze lässt sich die Temperatur des Dampfes schnell durch das Einspritzen von Wasser regulieren. 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitete während seines Studiums der Kommunikationsforschung bei verschiedenen Tageszeitungen. 2012 machte er sich als Journalist selbstständig. Zu seinen Themen gehören Automatisierungstechnik, IT und Industrie 4.0.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.