von Jülich nach Algerien

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1 von Jülich nach Algerien Köln, Sonnenkolloquium DLR Dipl. Ing. MBA Gerrit Koll Kraftanlagen München GmbH Kraftanlagen München GmbH Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH Ridlerstraße Gerrit Koll 31c München 1

2 Inhalt Historie Stand der Technologie Status des Projekts ALSOL Wo wollen wir hin? 2

3 Historie der Aktivitäten KAM - DLR Zeit - Ausdauer - Entwicklungspipeline der Hitrec Technologie - vom 5 kw Labormaßstab zum MW Kraftwerk 10 Jahre gemeinsame Entwicklung KAM-DLR 1994/96: 5 KW th Receiverentwicklung im Sonnenofen in Köln 1997: 200 kw th Hitrec I Entwicklung auf der PSA in Almeria 1999: 200 kw th Hitrec II Entwicklung auf der PSA in Almeria 2001: 200 kw th Solair I Entwicklung auf der PSA in Almeria 2002/ kw th Solair Entwicklung durch DLR Fertigung durch KAM 2004/ kw th KOSMOSOL Weiterentwicklung HITREC Receiver 2007/10 1,5 MW el Bau & Testbetrieb Solarversuchskraftwerk Jülich 2010: 7 MW el Machbarkeitsstudie Hybrid-Solarturmkraftwerk in Algerien 2013/15: 7 MW el ALSOL Projekt in Algerien Boughzoul Ab MW el kommerzielle Projekte Nordafrika und Südamerika 3

4 Technologie Schematische Darstellung Jülich Technologie Natural gas 5 Open Volumetric Receiver 2 Hot Air 680 C 3 6 Gas Turbine Steam 7 Thermal Storage Turbine ~ HRSG 8 Heliostat Field Air Recirculation Cold Air 120 C Cooling cycle 4

5 Technologie Schematische Darstellung Hybridisierung Natural gas 5 Open Volumetric Receiver 2 Hot Air 680 C 3 6 Gas Turbine Steam 7 Thermal Storage Turbine ~ HRSG 8 Heliostat Field Air Recirculation Cold Air 120 C Cooling cycle 5

6 Technologie Betriebserfahrung Starker Einbruch der Strahlung Extrem stabiler Turbinenbetrieb 6

7 Technologie Betriebsstrategien Base load Demand orientation Grid stabilization Typical day rel. load [ - ] 1,0 0,8 0,6 0,4 GT generator ST from GT exhaust ST solar mass flow from receiver 1,0 0,8 0,6 0,4 rel. mass flow [ - ] rel. load [ - ] 1,0 0,8 0,6 0,4 Nominal day load 03rd april GT generator ST from GT exhaust ST solar mass flow from receiver 1,0 0,8 0,6 0,4 rel. mass flow [ - ] rel. load [ - ] 1,0 0,8 0,6 0,4 GT generator ST from GT exhaust ST solar mass flow from receiver Typical day 1,0 0,8 0,6 0,4 rel. mass flow [ - ] 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,0 0, hour of day 0,0 0, hour of day 0,0 0, hour of day Gas turbine only operation GT max. Solar follow up Solar only operation Solar controlled GT follow up Storage load / unload Gas turbine Minimum load 7

8 Technologie Eigene Receivertechnologie Volumetrischer Luftreceiver HITREC Modulare Technologie -Upscale bis 150 MWth untersucht Hohe Medium Temperaturen bis 700 C ohne technische Risiken möglich und erprobt Unempfindlich gegen Schieflast und Transienten bei der Bestrahlung deshalb Reduzierung des Aufwandes bei Heliostaten möglich und sehr gutes Teillastverhalten Arbeitsmedium kostenlos und völlig unkritisch (Umwelt, Handling) 8

9 Technologie Eigene Speichertechnologie Speichermedium: Keramische poröse Struktur, ähnlich Receiverwerkstoff (kostengünstig, einfach zu handeln) Modulare upscale einfach möglich bis hin zu sehr großen Speichern Druckloses System, keine großen Wandstäken und aufwändige Behälter, keine Probleme mit Thermospannungen Charging Keine beweglichen Teile, keine Wartung, höchste Ausfallsicherheit Keine Phasenwechsel, kein Einfrieren Hohe Betriebssicherheit Discharging 9

10 Technologie Eigene Heliostatentwicklung Kleine 10m² Heliostaten Einfache Stahlstruktur lokal zu fertigen KAM s eigene Betriebssoftware, einfach auf Kundenwünsche anpassbar Niederspannungs-Gleichstrom Feldversorgung, Installation durch einfache lokale Arbeitskraft möglich Herstellerunabhängiges design alle Komponenten können von unterschiedlichen Lieferanten (auch lokal) beschafft werden 10

11 Technologie Systemvorteile Dispatchable Hybrid options Flexible Local share Modular HITREC TECHNOLOGY Ambient friendly Simple - Reliable Efficient 11

12 AlSol Projekt Netzintegration von erneuerbaren Energien in Algerien Elektrische Leistungsanteile im dt. deutschen Netz bei Netz Ausbau

13 AlSol Projekt Netzintegration von erneuerbaren Energien in Algerien PV Ausbau begrenzt, insbesondere in weniger stabilen Netzen. In Deutschland nach 10 Jahren PV Ausbau bereits kritisch( Fall3 ) In Solarmärkten (z.b. Algerien) bei PV Ausbau Situation sehr viel schneller erreicht zur Steigerung des Solaranteils aus PV muss sehr viel Leistung installiert werden (Netzstabilität Kosten) Kombination von PV und CSP ermöglichen sehr hohe Solaranteile der Energieerzeugung & Netzstabilität Quelle: NREL, Enabling Greater Penetration of Solar Power via the Use of CSP with Thermal Energy Storage (Denholm, Mehos) 13

14 AlSol Projekt Netzintegration von erneuerbaren Energien in Algerien PV für den Mittags-Peak und als Fuel Saver hoher Bedarf CSP als Grundlast Mittellast und für den Abend-Peak 0h 12h 24h Quelle: CDER 14

15 AlSol Projekt Weitere Schritte Partnerschaftserklärung zum Bau des Technopols unterzeichnet vom BMU und vom alg. Wissenschaftsministerium (Okt. 2012) Zusage der deutschen Mittel durch BMU mündlich erfolgt Verschiedene Anlagenkonzepte (5-22 MW Hybrid - Konzept mit ca. 50% solar share) Verhältnismäßig kleine Skalierungsschritte ermöglichen steigende Wertschöpfungsanteile lokaler Sublieferanten Ausarbeitung einer Fallstudie für einen im Bezug auf den Aufbau einer lokalen Lieferkette sinnvollen nächsten Skalierungsschritt (10 20 MWel) Nächster Schritt: Rahmenvertrag zwischen GIZ und CDER Erste Gespräche mit Sonelgaz bzgl. möglicher Folgeprojekte Präqualifikation für ein 150 MW Solarturmprojekt in Algerien erfolgt Vertrag CDER/KAM, geplanter Vertragsschluss Ende 2013 Baubeginn 2014 möglich Langfristiges Ziel: Konzentration auf Engineering und Schlüsselkomponeten (Receiver, Luftkreislauf, Wasser-Dampf-Kreislauf) bei gleichzeitig hohem local content (Bau, Montage, Heliostatfeld). 15

16 Wo wollen wir hin? Upscale des Receiver zu 50 MWel Alsol 2.5 MW / 7,1 MW Jülich, 1.5MW 50MW 16

17 Wo wollen wir hin? STJ Juelich Schritt 1: AlSol Schritt 3: 50 MW (ggf. multiple) Schritt 2: 7 22 MW Plant 17

18 Wo wollen wir hin? 1 km 2nd Step 1 x 50MW Alsol 18

19 Lokale Wertschöpfung timeline Schrittweiser Aufbau der Leistungsgrößen Lokale Wertschöpfung über Partnering; step-by-step Ansatz CAPEX [ /kwel] KAM share 1st Step: Alsol KAM: EPC 2,5/7,1 MWel 2nd Step: 7-22 MWel 3rd Step 1st 50 MWel Long term objective X times 50 MWel Local partner share Time (signing) 19 19

20 Ausblick - Zusammenfassung HITREC Technologie an der Schwelle zur Marktreife Nächster Schritt ALSOL Hybridkraftwerk ab 2013/14 Partnersuche für Internationalisierung Ziele: volle Leistungsverfügbarkeit mit Solarenergie bereitstellen hohe lokale Wertschöpfung starke lokale Partner KAM Technologielieferant German Technology - Production locally 20

21 Vielen Dank! Kontakt: Kraftanlagen München GmbH Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH Ridlerstraße Gerrit Koll 31c München 21