Solarthermische Kraftwerke Europas erstes kommerzielles Parabolrinnenkraftwerk ANDASOL 1 am Netz

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1 Solarthermische Kraftwerke Europas erstes kommerzielles Parabolrinnenkraftwerk ANDASOL 1 am Netz Fritz-Dieter Doenitz Solar Millennium AG Erlangen Anwenderforum Power Plant Technology Hannover, 22. April 2009

2 Solarenergie ist unerschöpflich Die Sonne schickt jährlich Terawattstunden Energie auf die Erde das fache des Weltstrombedarfs. Die Solarenergie hat damit das größte Potenzial unter allen erneuerbaren Energien. Einführung Seite 2

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4 Standorte gibt es nahezu unbegrenzt Weniger als drei Prozent der Fläche der Sahara reichen aus, um mit Parabolrinnen-Kraftwerken den Weltstrombedarf zu decken. Einführung Seite 4

5 Solare Einstrahlung (pro Jahr) in den Regionen des globalen Sonnengürtels Südspanien : kwh/m² Sahara / Nord Afrika : kwh/m² Mojave Wüste/ Kalif. : kwh/m² Atacama / Chile : bis zu kwh/m²

6 Konzentrator Receiver Solarfeldverrohrung Metallstruktur Seite 6

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9 Formabweichungen am Parabolspiegel Seite 9

10 Parabolrinnenreceiver Umwandlung der konzentrierten solaren Strahlung in Nutzwärme. Arbeitstemperatur: 390 C. Länge: 4m. Effizienz: 60% Bruchfeste Glas-Metall-Verbindung: durch neue Werkstoffkombination mit angepassten Ausdehnungskoeffizienten Hüllrohr mit hochtransparenter AR-Beschichtung Transmissionsgrad = 96% Hohe Abriebfestigkeit Absorber aus Stahl Mit hocheffizienter Beschichtung Solarer Absorptionsgrad = 95%, Emissionsgrad = 14% Vakuumisolation Druck < 10-3 mbar unterdrückt Gaswärmeleitung Design mit verkürztem Kompensator: durch kompakte Bauform Aperturlänge > 96% Seite 10

11 Selektiver Absorber mit Multilayer-Cermet für höchste Srahlungsausbeute Leistungsdaten: Temperaturstabilität bis 500 C 1,0 Solare Absorption >= 96% Thermische Emission <= 13% bei 400 C 0,9 0,8 α = 0,95 ε = 400 C Gewährleistet durch: Polierten Edelstahl als Substratmaterial Multilayer-Cermet-Beschichtung auf Mo - und Al - Basis AR Layer Al 2 O 3 Refexionsgrad 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 AM 1.5 (norm.) Cermet Mo / Al 2 O 3 IR-mirror Barrier Mo XX-Oxid 0,2 0,1 0,0 BB, 400 C (norm.) 0,4 0,6 0, Wellenlänge / µm Steel / 316L Seite 11

12 Neuer Glas-Metall Metall-Verbund erhöht ht Bruchfestigkeit Bruchanfälligkeit der sog. Housekeeper-Verbindung ist Hauptursache für Reveiverausfälle in den existierenden Parabolrinnenkraftwerken Neuer Ansatz mit angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) von Glas und Metall ergibt spannungsarmen Verbund Housekeeper- Verbindung Edelstahl CTE=16*10-6 /K Glas 8330 CTE= 3.3*10-6 /K Metall CTE=5.5*10-6 /K Glas 8800 s CTE= 5.5*10-6 /K SCHOTT- Lösung Seite 12

13 Erfolgreiche Pioniertätigkeit: Andasol 1-3 Solar Millennium hat die ersten Parabolrinnen-Kraftwerke Europas zugleich die größten Solarkraftwerke der Welt entwickelt; Solar Millennium Projekte haben Vorbildfunktion für den Weltmarkt Über m2 Kollektorfläche pro Kraftwerk Thermische Speicher für den Betrieb der Kraftwerke von 7,5 Stunden; damit kann die Stromproduktion nahezu verdoppelt werden Rund 540 GWh Stromproduktion versorgen ca Menschen mit Strom Einsparung von rund Tonnen CO2 im Vergleich zu einem modernen Steinkohlekraftwerk Strategische Positionierung Seite 13

14 ANDASOL 1 (Herbst 2006) Seite 14

15 Transport der vorgefertigten Rinnensegmente Seite 15

16 ANDASOL 1 ( Mai 2007 ) Seite 16

17 Solarfeld ANDASOL 1 Seite 17

18 Salzspeicher und Solarfeld in ANDASOL 1 Seite 18

19 ANDASOL 1 ( Frühjahr 2008 ) ANDASOL 1 Parabolrinnenkraftwerk (50 MW el ) mit Thermoöl als Wärmetransportmedium und Salzspeicher (7.5 h) Seite 19

20 Andasol 1 Andasol 3 (April 2008) Andasol 3 Andasol 2 Andasol 1 Strategische Positionierung Seite 20

21 Solarthermische Anlagen entsprechen Marktbedarf Stromangebot solarthermischer Kraftwerke passt ideal zur Stromnachfrage in sonnenreichen Ländern (siehe Grafik) Typische Stromnachfrage in sonnenreichen Ländern (Kosten pro kwh) Bereits heute zu Spitzenlastzeiten bei marktgerechter Vergütung wettbewerbsfähig (siehe Grafik) Stromproduktion auch in Zeiten ohne Sonnenstrahlung mit Hilfe thermischer Speicher; somit netzstabile Stromproduktion Spitzenlast Mittellast Grundlast Tagesverlauf Technologie Seite 21

22 Solarthermische Anlagen ideal für Umwelt Geringster spezifischer Flächenbedarf Einsparung CO 2 eines Andasol- Kraftwerks im Vergleich zu einem modernen Steinkohlekraftwerk: t energetische Amortisationszeit Solartherm. Kraftwerke: ca. 5 Monate Windkraft: 4-7 Monate PV in Mitteleuropa: 2-5 Jahre Atom, Erdgas, Kohle, Öl: nie Flächenbedarf Flächenbedarf am Bsp. des texanischen Strombedarfs (State Energy Conservation Office) CO 2 -Emissionen Treibhausgasemissionen (BMU 2002) Technologie Seite 22

23 Vorteile der Solarthermischen Kraftwerkstechnik Die STKT nutzt die am meisten vorhandene und am gleichmäßigsten verteilte erneuerbare Energie Die STKT erzeugt den mit Abstand billigsten solaren Strom Die STKT hat mit 2 ha zumeist ungenutzten Bodens pro MWel den geringsten Landverbrauch unter den erneuerbaren Energien und zieht keine sozialen, ökologischen oder politischen Folgen nach sich Der inhärente Vorteil der STKT ist ihre einzigartige Integrierbarkeit in konventionelle Wärmekraftwerke als solarer Brenner in beliebiger Abstufung, parallel zur fossilen Beheizung Mit thermischer Speicherung oder fossiler Zusatzheizung stellen solarthermische Kraftwerke ohne back-up von außen und ohne zufallsbedingte Schwankungen eine verlässliche Kapazität bereit Seite 23

24 Zukünftige Energiebilanz für f r Deutschland Seite 24

25 Import von Solarstrom ist sinnvoll + machbar 2050 können solarthermische Kraftwerke im Mittelmeerraum zweimal soviel elektrische Energie liefern wie Wind, Photovoltaik, Biomasse und geothermische Kraftwerke zusammen. (Med-CSP-Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, DLR) 2050 können rund 15 % des Stromverbrauchs in Europa durch Import von Solarenergie aus Nordafrika und dem Nahen Osten abgedeckt werden. (Trans-CSP-Studie des DLR) Wir müssen die Chancen kluger Solar-Politik weltweit nutzen, um die wirtschaftliche Entwicklung auf nachhaltige Art und Weise zu fördern. Um damit mittelfristig zu verhindern, dass Konflikte um Rohstoffe oder Wasser außer Kontrolle geraten (Bundesaußenminister Steinmeier) Marktpotenzial/-erschließung Seite 25

26 Hohes Wachstumspotenzial im Markt MW solarthermische Kraftwerke Parabolrinnen-Kraftwerke (Typ Andasol) Kraftwerke 100 Kraftwerke Studien Greenpeace/ESTIA 2005 Sarasin 2007 Greenpeace/EREC 2007 US Energiebehörde IEA min. IEA max Marktpotenzial/-erschließung Seite 26

27 Roadmap für die Kostenreduktion bei der Solarthermischen Stromerzeugung Was senkt die Kosten? Innovationen bei Systemen u. Komponenten PV, Spain Verbesserung der Produktionstechnik Verbesserung der Gesamteffizienz Erhöhung der Zahl der Operationsstunden Größere Kraftwerksblöcke Verringerung der O & M-Kosten Lernkurve in der Konstruction Sale Price (ct/kwh) kwh/m² DNI (Spain) 3%/a cost reduction Range between 2% and 5% cost reduction per year Wind, Spain 2600 kwh/m² DNI (MENA) 3%/a cost reduction Ökonomie der Menge Wettbewerb Year Seite 27

28 Attraktive Erträge vor allem im Golden End volle Einspeisevergütung 25 Jahre Beispiel Spanien Gewinn reduzierte Einspeisevergütung Finanzierungskosten (Anfangsinvestition) Strompreis O&M-Kosten bereits heute geringer als Strompreis Steigende Gewinnmarge im Golden End Betriebs- und Wartungskosten (O&M) Finanzierungsphase: Ca. 20 Jahre Post-Finanzierungsphase: Golden End Lebensdauer > 40 Jahre Marktpotenzial/-erschließung Seite 28

29 Derzeitige Märkte und Marktentwicklung Spanien als derzeitiger Hauptmarkt mit langfristig geregelter Einspeisevergütung Italien/Griechenland/Portugal: Rechtlicher Rahmen für Einspeisevergütung bzw. Einspeisegesetz in Vorbereitung USA als Markt mit stark wachsender Bedeutung und extrem großem Potential; Renewable Portfolio Standards (RPS) and Investment Tax Credits (ITC) zur Vergütung Naher Osten und Nordafrika (MENA) als neue Märkte mit Ausschreibungen und ersten im Bau befindlichen Anlagen Einwicklung des Markts in China: Hier wurde die Förderung erneuerbarer Energien gesetzlich festgeschrieben. Steigendes Interesse an solarthermischen Kraftwerken und Ankündigung verstärkter Förderung von erneuerbaren Energien in vielen Ländern in Asien, Südamerika, Südafrika, Nahem Osten und Australien Marktpotenzial/-erschließung Seite 29

30 Solar Millennium begegnet Herausforderungen zukünftiger Energieversorgung Ständige Weiterentwicklung existierender und neuer Technologien Kontinuierliche Investitionen in die Entwicklung der Parabolrinne: Kostensenkung und höhere Effizienz (z.b. durch Direktverdampfung) Erweiterung der Standortmöglichkeiten (z.b. durch Trockenkühlung) Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten (z.b. Meerwasserentsalzung) Stromproduktion rund um die Uhr (z.b. Hybridbetrieb Solar/regeneratives Gas) Strategische Positionierung Seite 30

31 Das erfolgreiche Geschäftsmodell ermöglicht Solar Millennium Konzern Technologie Kraftwerksbau Projektentwicklung Projektfinanzierung Kraftwerksbeteiligungen Standortsuche, - qualifizierung, Genehmigungsverfahren, Landsicherung Finanzierung von Kraftwerksprojekten und Veräußerung von Kraftwerksbeteiligungen Minderheitsbeteiligungen an Kraftwerksgesellschaften Technologiegeber bei Planung und Bau von Kraftwerken Schlüsselfertiger Bau von Solarkraftwerken oder Teilen davon Strategische Positionierung Seite 31

32 Willkommen im Solar Millennium! Seite 32

33 Nichts ist unmöglich! Nichts ist unmöglich! Seite 33

34 Andasol Thermal Storage - Facts Type: 2-Tank Molten Salt Storage Storage Fluid: Nitrate salt mixture (60% NaNO 3 and 40% KNO 3 ) Melting Point of Fluid: 223 C Storage Capacity: 1010 MWh (~7.5 hrs full load operation) Storage Tank Size: 14 m height 37 m diameter Salt Mass: tons Flow Rate: 953 kg/s Cold Tank Temp: 292 C Hot Tank Temp: 386 C 292 C 386 C 14 m Ø 38,5 m Seite 34