Advances in Receiver Technology for Parabolic Troughs

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1 Forum Technikjournalismus: CSP Technologie Advances in Receiver Technology for Parabolic Troughs 20. November 2009 Dr. Nikolaus Benz SCHOTT Solar CSP GmbH SolarPACES Conference March 4-7, 2008 N.Benz, Z.Hacker, M. Möllenhoff, J.Schulte-Fischedick, K.Silmy (SCHOTT Solarthermie GmbH) W.Graf, Ch.Hildebrandt (Fraunhofer ISE)

2 Die Nutzung konzentrierter Sonnenenergie ist nicht neu... Burning Mirrors, invention of Archimedes, BC Wall painting from the Stanzino delle Matematiche in the Galleria degli Uffizi (Florence, Italy). Painted by Giulio Parigi ( )

3 CSP Technologie Optische Systeme zur Konzentration von Solarstrahlung Linear Fresnel

4 CSP-Technik liefert nachhaltige, saubere und zuverlässige Energie von 10 MW bis 250 MW Parabolic Trough: - Size: MW - proven utility scale technology - commercial operation since preferred technology for new plants in USA/Spain/MENA Solar Tower: - Size: MW - Demo plants built in 80 s - First commercial 10 MW plant in operation in Spain - New 20 MW almost completed - Larger projects announced in USA Linear Fresnel Linear Fresnel: - Size MW - in development Dish Stirling: - Size 25 Dish kw Stirling: (modular) - few installations - Size 25 kw (modular) operating - applications - few installations competing operating with PV - applications competing with PV

5 Führende Technologie: Parabolrinnen-Kraftwerke Bewährte Technik, seit 25 Jahren im Betrieb Laufzeiten von 40 Jahren möglich Gesicherte Stromeinspeisung durch thermische Speicher und/oder Hybridisierung In Einheiten von bis zu 250 MW el zu bauen

6 Erstes Parabolrinnenkraftwerk in Ägypten (1914) Collector Field an Power Block designed by Shuman in Meadi near Cairo (1914) 5 rows with 62 m, steam turbine 120 HP (technisches Archiv des Deutschen Museums)

7 Solarkraftwerke liefern seit 25 Jahren erfolgreich Strom Nine solar power plants have been producing electricity in California for over 20 years SEGS I 14 MWel Since 1984 SEGS II 30 MWel Since 1985 SEGS III 30 MWel Since 1986 SEGS IV 30 MWel Since 1986 SEGS V 30 MWel Since 1987 SEGS VI 30 MWel Since 1988 SEGS VII 30 MWel Since 1988 SEGS VIII 80 MWel Since 1989 SEGS IX 80 MWel Since 1990 Total capacity: 354 MWel

8 Parabolrinnenfeld mit Direktverdampfung

9 SCHOTT Solar PTR70 Receiver Innovative glass-tometal seal new material combined with adjusted coefficients of thermal expansion AR-coated cover tube ensures high transmittance Design with reduced bellow length Vacuum insulation gas heat conduction suppressed Steel tube absorber with highly selective coating

10 Solarturm Erfahrung aus ersten Anlagen, die Dampf oder Salzschmelze als Wärmeträger nutzen GuD-System in erster Erprobung Spitzenwirkungsgrad 25-35%

11 Heutige und zukünftige Märkte Source: Solar Millennium AG, Erlangen excellent good suitable not suitable

12 Langfristige, wirtschaftliche Potentiale für die Stromerzeugung in EUMENA Biomass Geothermal Wind Hydro Solar Typical Yield (GWh el /km²/y) EUMENA Potential (TWh/y) Every 10 km² in MENA yield 15 million barrels of fuel oil per year in form of solar energy

13 Großes Potential in Nord Afrika weniger als 4% dersahara reichen aus, um den Weltstrombedarf zu decken (300km x 300km) Die Quadrate zeigen den Flächenbedarf um den Strombedarf der Welt, EU25 und Deutschland zu decken.

14 Großes Potential im Südwesten der USA Huge power demand meets excellent solar resource Potential of identified areas: Ł 200 GW generation capacity Ł 470 TWh electricity per year ( 17% of total U.S. consumption) (Source: NREL)

15 Nevada Solar One Power Plant Boulder City, NV Size: 64 MW solar only annual capacity: 130 GWh mirror area: 357,200 m² Project developed by SolarGenix/Acciona On grid since June 2007

16 Spanien: Turmkraftwerke von Abengoa Solar PS 10 (11MW) und PS 20 (20 MW) ingesamt 1878 Heliostaten (je 120 m²) Turmhöhe 100 m und 160 m 73 GWh/a für die Versorgung von Haushalten

17 Spanien: Andasol Andasol 3 Andasol 2 Andasol 1 Entwickelt von ACS-Cobra und SolarMillennium größtes Parabolrinnenkraftwerk 3x 50 MW mit 7.5 h Speicherung (je to Salzschmelze) ~ 1.5 Mio m² Spiegelfläche 3 x 180 GWh/year

18 Spanien: Puertollano Entwickelt von IBERDROLA / IDAE 50 MW, 114 GWh/a

19 MENA Erste Projekte in einem vielversprechenden Zukunftsmarkt ISCCS Plants in Marokko, Ägypten und Algerien mit kleinem Solaranteil Projekt in Abu Dhabi in Planung 150 MW ISCC at Hassi R Mel 470 MW ISCC at Ain Beni Mathar 146 MW ISCC at Kuraymat 100 MW in Abu Dhabi

20 ISCC Kraftwerke in Algerien und Marokko ISCC in Algerien 150 MWe 150 MW in Hassi- R mel Erstes GuD-Kraftwerk mit Solarfeld im Bau 20 MW solar, Rest Erdgas 180,000 m 2 Spiegelfläche Entwicklung und Bau: Abengoa Solar und NEAL ISCC in Marokko 470 MWe 470 MW in At Ain Beni Mathar Größtes GuD-Kraftwerk mit Solarfeld 20 MW solar, Rest Erdgas 183,000 m 2 Spiegelfläche Projekt von Weltbank gefördert (50 Mio USD) Entwicklung und Bau: Abengoa Solar

21 Solarplan für das Mittelmeer aus dem Energieprogramm der Mittelmeerunion ist klares Bekenntnis zu den EE geworden b i s Gigawatt Kraftwerkskapazität auf Basis EE im südlichen Mittelmeerraum Realisierung von Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragungsleitungen (HGÜs) 20, ,5 installed capacity [GW] 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 CapEx [Mio Euro] , total investment: Mio Euro

22 20 GW erneuerbare Kraftwerksleistung bis 2020 realistisch? Strom kann mit HGÜ über weite Strecken verlustarm transportiert werden Zahlreiche Leitungsprojekte in Planung

23 PV versus CSP Stromgestehungskosten von CSP sind im unteren Bereich der PV an vergleichbaren Standorten. Es ist anzunehmen, das die CSP-Kosten um mindestens 50% verringert werden. CSP kann dank möglicher Speicherung und Hybridisierung gesichert Strom einspeisen. Dies stabilisiert die Netze, benötigt weniger back-up Kapazität und verringert damit die Kosten CSP wird damit wettbewerbsfähig mit konventionellen Spitzenlastkraftwerken PV Data: EPIA, September 2008 CSP according to LOCE 2009 (see diagr. MAN) and expectations of ESTELA LCOE in ct/kwh for 2008 Parabolic Parabolic Trough plant Trough plant 200 MW 200 MW Parabolic Trough Parabolic Trough Plant at location Plant at location with medium with high irradiation irradiation DNI 2200 W/m² DNI 2800 W/m² (MAN Ferrostaal, 2009, based on Study of BCG)

24 Zusammenfassung Vorteile von CSP: Planbare elektrische Energie im Kraftwerksmaßstab erhöhte Zahl an Volllaststunden durch thermische Speicher und Hybridisierung mit Brennstoffen vergleichsweise niedrige Stromgestehungskosten Parabolrinnen: erprobte Technologie Für einen schnellen Ausbau sind nötig: Verläßliche Ziele für den Ausbau erneuerbarer Energien Verläßliche Rahmenbedingungen für Investitionen (z.b. Einspeisegesetze) Win-Win-Bedingungen für den Stromimport aus Nordafrika Ausbau von Stromnetzen für den Import von Solarstrom (HGÜ, Supergrid) FuE-Förderung und Risikobeteiligung für neue Technologien und deren Demonstration im großtechnischen Maßstab

25 Danke für ihre Aufmerksamkeit Page 25 of 31