Solarthermie
Die Wärme der Sonne nutzen statt ihrer Photonen. Der entscheidende Vorteil der konzentrierenden Solarthermie (CSP) gegenüber der Photovoltaik ist der integrierte Wärmespeicher — Salzschmelzen, die Solarstrom auch nach Sonnenuntergang planbar machen. Dasselbe Prinzip liefert auch industrielle Wärme und Fernwärme im großen Maßstab.
Die großen Sparten
Parabolrinne, Solarturm, Salzschmelze
Spiegel konzentrieren die Direktstrahlung auf einen Receiver, um ein Fluid auf hohe Temperatur zu bringen. Parabolrinnen folgen der Sonne einachsig; der Solarturm bündelt Tausende Heliostate auf einen Zentralreceiver. Das heiße Fluid treibt einen klassischen Dampfkreislauf an.
Kollektoren, Prozesswärme (SHIP), Fernwärme
Über die Stromerzeugung hinaus liefert die Solarthermie Wärme direkt. Flach- und Vakuumröhrenkollektoren versorgen Warmwasser und Heizung. Solare Prozesswärme für die Industrie (SHIP) deckt Trocknung, Vorwärmung und Niedertemperaturdampf ab; große Kollektorfelder speisen Fernwärmenetze.
Salzschmelze, Planbarkeit, Kapazitätssicherung
Der Wärmespeicher unterscheidet CSP von PV. Heiße Salzschmelzen werden in isolierten Tanks gespeichert und später entnommen, um Dampf zu erzeugen, wenn die Sonne weg ist. Wenige Stunden Speicher verschieben die Erzeugung in den Abend und sichern eine planbare Kapazität.
Zentrale Herausforderungen
- Planbarkeit durch Speicher — der Salzschmelzespeicher ist der Unterschied zur PV: Er verschiebt die Erzeugung in den Abend und sichert eine planbare Kapazität, während PV bei Sonnenuntergang abrupt stoppt.
- Optischer Wirkungsgrad & Sonnenstand-Nachführung — CSP nutzt nur die direkte Normalstrahlung (DNI): Sie ist nur im Sonnengürtel wirtschaftlich. Heliostat-Genauigkeit, Spiegelreinheit und Nachführqualität bestimmen den optischen Wirkungsgrad.
- Integration der Prozesswärme — die Integration solarer Wärme (SHIP) in einen bestehenden Prozess erfordert die Anpassung von Temperaturniveaus, Nachheizung und Pufferspeicher sowie den Umgang mit Intermittenz ohne Produktionsunterbrechung.
- O&M von Spiegeln & Wärmeträger — regelmäßige Reinigung von Spiegeln und Heliostaten, Überwachung der Degradation des Wärmeträgerfluids (HTF), Vermeidung von Salzerstarrung und -kristallisation: der Betrieb ist anspruchsvoller als bei einem PV-Generator.
- Thermodynamischer Kreislauf & Turbine — CSP bleibt ein thermisches Kraftwerk: konzentrierte Wärme erzeugt Dampf, der eine Turbine antreibt. Kreislaufwirkungsgrad, tägliche Anfahrvorgänge und etwaige fossile Nachheizung beeinflussen die Gesamtleistung.
Siehe auch
Solarthermie-spezifische Normen
- IEC 62862 — Reihe für solarthermische Kraftwerke (CSP): Terminologie, Komponenten (Heliostate, Receiver, Fluide) und Gesamtsysteme.
- ISO 9806 — Prüfverfahren für thermische Solarkollektoren: Wirkungsgrad, thermisches Verhalten, mechanische Festigkeit und Dauerhaltbarkeit.
- ISO 9488 — Vokabular der Solarenergie: gemeinsame Definitionen (Bestrahlungsstärke, direkte Normalstrahlung, Konzentration) für die gesamte Branche.
Verwandte Normseiten auf IndustryHub
Hauptakteure
CSP-Technologie & EPC
ACWA Power, SENER, Cobra / ACS, BrightSource.
Receiver, Spiegel & Kollektoren
Rioglass, Absolicon, Savosolar.
Turbinen & Dampfkreislauf
Siemens Energy, GE Vernova.
Entwickler
Abengoa (Erbe), Engie, Masdar.
Prägende Fakten
| Fakt | Jahr | Ort | Lehre |
|---|---|---|---|
| Noor Ouarzazate | 2016-2018 | Marokko | Einer der größten CSP-Komplexe der Welt kombiniert Parabolrinnen und einen Solarturm mit Salzschmelzespeicher und kann so Strom bis in den Abend, nach Sonnenuntergang, liefern. |
| Crescent Dunes | 2015 | Nevada (USA) | Dieser Salzschmelzeturm hatte anhaltende technische Probleme mit seinem Salzsystem — eine Erinnerung an das Risiko des Wärmeträgerfluids und des Betriebs bei einem CSP-Kraftwerk der ersten Generation. |