ZUKUNFTSINVESTITIONSPROGRAMM (ZIP) DER DEUTSCHEN BUNDESREGIERUNG Forschungsschwerpunkt Hochtemperatur solarthermische Stromerzeugung Abschlussbericht
Seite 0 Inhalt 1. Einleitung... 0 2. Ausschreibung und Vergabe... 0 3. Abwicklung... 0 4. Seminare und Konferenzen... 0 5. Die Vorhaben... 0 5.1 Kostenstruktur... 0 5.2 Technische Ergebnisse... 0 6. Votum... 0 J:\L1\L1bc Asien\L1b2 KC Energie\_Sektor ENERGIE\_Mandate_Sonderthemen\BMU_Solarthermie\Korrespondenz BMU\Schlussbericht_Web.doc
Seite 1 1. Einleitung Im Rahmen des aus dem Erlös der UMTS Lizenzen finanzierten Zukunfts- Investitionsprogramms (ZIP) der Deutschen Bundesregierung förderte der Bereich Umwelt und Erneuerbare Energien des BMU den Forschungsschwerpunkt Hochtemperatur-solarthermische Stromerzeugung mit insgesamt 11 Mio. EUR. Anregungen dazu kamen aus der Industrie und von Forschungsinstituten, die über umfangreiche Erfahrungen auf diesem Gebiet verfügten. Die weltweite Stagnation in der Weiterentwicklung dieser Technologien sollte überwunden und deutschen Anbietern zu einem Vorsprung auf dem Weltmarkt verholfen werden. Tatsächlich sollen die Ergebnisse in Kürze in Spanien im großtechnischen Maßstab umgesetzt werden. 2. Ausschreibung und Vergabe Da solarthermische Kraftwerke nur in sonnenreichen Ländern errichtet werden können und mögliche Standorte größtenteils in Entwicklungs- und Schwellenländern liegen, sollte eine Institution mit Projekterfahrung in diesen Ländern mit der Abwicklung betraut werden. Der KfW wurde am 6. August 2001 die Projektträger Funktion übertragen. In einer öffentlichen Ausschreibung wurden Forschungsvorschläge angefordert. Bis zum 10. September 2001 wurden elf Anträge mit vierzehn Vorhaben eingereicht. Ein Antrag wurde wieder zurückgezogen, vier waren wissenschaftlich nicht tragfähig, sodass Zuwendungen nur an neun Vorhaben vergeben werden konnten. In ihnen waren direkt oder indirekt fünf Forschungsinstitute und direkt zwölf Firmen beteiligt. Ein Auftrag wurde direkt vom BMU vergeben. Bescheide wurden ab Dezember 2001 versandt. 3. Abwicklung Die Abwicklung wurde bei KfW durch ein Abwicklungsteam, bestehend aus je zwei internen und zwei externen Fachkräften, betreut. Nach Bedarf wurden Experten des Hauses insbesondere in juristischen, ökonomischen und Finanzierungsfragen hinzugezogen.. Die Teammitglieder hatten 10 bis 25 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der Solarthermie und waren kompetente Ansprechpartner für die Zuwendungsempfänger und das BMU. Die Vorhaben wurden durch Projektgespräche im Hause KfW und vor
Seite 2 im Hause KfW und vor Ort aktiv mitgestaltet und ihre Durchführung beratend begleitet. 4. Seminare und Konferenzen Für alle Forschungsvorhaben des BMU auf dem Gebiet erneuerbarer Energien im ZIP Programm, fand am 4. und 5.2.2002 in den Räumen des BMU in Berlin ein Einführungsseminar statt, bei dem die jeweiligen Projektträger ihre Vorhaben erläuterten. In zwei Statusseminaren und einem Schlussseminar vom 14.3.2002, dem 21.2.2003 und dem 10.5.2004, die jeweils in der KfW Niederlassung Berlin durchgeführt wurden, stellten die Zuwendungsempfänger ihre Projekte und die Forschungsergebnisse vor. Eine besondere Aufwertung erhielt das Forschungsvorhaben durch internationale Konferenzen, die die Bedeutung solarthermischer Stromerzeugung für die globale Nutzung regenerativer Energien in das Bewusstsein von Entscheidungsträgern brachten. Die erste Internationale Konferenz für Führungskräfte "Expanding the Market for Concentrating Solar Power (CSP) -Moving Opportunities into Projects" wurde wiederum bei KfW Berlin am 19. und 20. Juni 2002 abgehalten. Die Tagung wurde durch das BMU, UNEP-GEF und KfW gesponsert. Über 60 Teilnehmer aus 16 Ländern repräsentierten Regierungen, Finanziers, Geberorganisationen, die Solarindustrie, Projektentwickler und Kraftwerksbetreiber. Die Ergebnisse wurden in der Berlin Declaration festgehalten. Auf dem Johannesburg World Summit on Sustainable Development (WSSD) vom 26.8. bis 4.9.2002 wurde diese Deklaration als WSSD - Type II Partnership registriert. Im Rahmen des BMU Auftrages wurden dazu Broschüren erstellt. Die in Berlin und Johannesburg beschlossenen Initiativen wurden auf einer Tagung in Palm Springs, Kalifornien, vom 21. bis 23. Oktober 2003 in ein Aktionsprogramm umgesetzt. Auf Einladung des damaligen kalifornischen Governors Davis nahmen rd. 100 Teilnehmer aus 14 Ländern und 4 internationalen Organisationen teil. Sponsoren waren hier zusätzlich das amerikanische Energieministerium, die California Energy Commission, IEA (Solar PACES) und die Solarindustrie. Es wurde eine Concentrating Solar Power (CSP) Global Market Initiative (GMI) verabschiedet, der auf der Konferenz in Bonn im Juni 2004 Unterstützung zugesagt wurde. Sie ist darauf gerichtet der Technologie zum
Seite 3 Marktdurchbruch zu verhelfen, indem Hindernisse erkannt und beseitigt und notwendige nächste Schritte identifiziert werden. 5. Die Vorhaben 5.1 Kostenstruktur D ish / Stirling 17% Studien 5% Parabolrinne 64% Solarturm 14% Die prozentuale Verteilung der Zuwendungen macht deutlich, dass fast zwei Drittel der Zuwendungen für die Weiterentwicklung der Parabolrinnentechnologie verwendet wurden. Dies entspricht der Bedeutung, die dieser Technologie kurz- bis mittelfristig zukommt. Es ist eine grundsätzlich erprobte Technik, die seit 20 Jahren erfolgreich betrieben wird. Es fand jedoch nur eine begrenzte Weiterentwicklung statt. Die hier entwickelten Konzepte sollen dazu beitragen, die Anlagen wirtschaftlicher zu machen und damit eines der Hindernisse zur weiteren Verbreitung regenerativer Energien zu mindern. Solarturm und Dish Stirling wurden mit 14 bzw. 17 % mit ähnlichen Anteilen bedacht. Die Turm Technologie ist noch weiter von einem großtechnischen Einsatz entfernt. Dish Stirling Anlagen sind zwar schon lange in Erprobung, mangelnde Zuverlässigkeit und hohe Kosten verhinderten jedoch eine stärkere Verbreitung. Das Förderprogramm sollte beide Technologien der Marktreife näher bringen. In den Studien wurden Unterlagen erarbeitet, die die Verbreitung von solarthermischen Anlagen unterstützen. Die durch Zuwendungen geförderten Vorhaben sind nachstehend aufgelistet. Die beteiligten Firmen haben rd. 6,5 Mio. EUR an Eigenmitteln aufgewendet.
Seite 4 N Vorhaben Beteiligte Firmen 1) 1-1 PARASOL/SKAL-ET Skalierung der EuroTrough Technologie SMAG, Flabeg, SB&P,DLR 1-2 PARASOL/RECEIVER Entwicklung Absorberrohr Schott, Flabeg, DLR 1-3 PARASOL/WESPE DLR, Siempel Weiterentwicklung Feststoffspeicher kamp 1-4 PARASOL/OPAL Optische, mechanische und thermische DLR Qualifi-kation von Solarfeldern 3 HST- Hocheffiziente Solarturm Technologie DLR, KAM, G+H, Ciemat 4 ENVIRODISH SB&P, Solo,Mero, Klein+Stekl, Energy Solo and Environment DLR 5 STIRLING Stirling-Maschine mit thermochemischem Speicher BSR 6A SOKRATES Zuwendung DLR, Wuppertal-Institut, Solartherm. Kraftwerkstechnologie für FhG-ISE den Schutz des Erdklimas 6B SOKRATES Vertrag Ad Hoc Arbeiten DLR 7 FRESNEL Einsatzpotential Konzept-optimierung von Fresnel-Konzentratoren FhG ISE, DLR, E.ON Projektträgerfunktion KfW 1) SMAG = Solar Millennium AG, SB&P = Schlaich Bergermann und Partner, DLR = Deutsche Gesellschaft für Luft und Raumfahrt, KAM = Kraftanlagen München, G+H = Grünzweig und Hartmann, FhG = Fraunhofergesellschaft, Von den neun Forschungsvorhaben konnten sechs termingerecht abgeschlossen werden. Drei Vorhaben wurden auf Antrag der Zuwendungsempfänger verlängert, davon zwei bis September 2004 und eines bis Juni 2005. Die KfW beendete ihre Tätigkeit Ende Juli 2005. 5.2 Technische Ergebnisse Wie im Bereich Forschung und Entwicklung nicht anders zu erwarten, waren nicht alle Teillösungen gleich erfolgreich. Trotzdem wurden die Hauptziele fast alle erreicht. Zusammenfassend werden stichwortartig wesentliche Ergebnisse der Vorhaben aufgezeigt.
Seite 5 SKAL-ET: Ein Testloop mit vielen neuen Detailverbesserungen ist erfolgreich im Solarkraftwerk Kramer Junction (KJC) in Kalifornien in Betrieb. Seine Leistung ist über 10 % besser als alle Vorläufermodelle. Die Realisierung des Solarkraftwerks Andasol in Spanien auf Basis dieser Verbesserungen rückt damit ein gutes Stück näher. Das Vorhaben ist vom Koordinator Solar Millennium AG sowie von allen Partnern in kompetenter Weise ausgeführt worden, obwohl z. B. durch längere Verhandlungen mit dem kalifornischen Kraftwerksbetreiber KJC und durch die Insolvenz eines Partners beträchtliche Zeitverzüge entstanden sind. Trotzdem wurden alle Ziele und Leistungen, ausgenommen die Leichtbauweise der Reflektorarme in Stanztechnik, pünktlich zum Jahresende 2003 erreicht. Das ist ein deutlicher Beweis für Engagement und Zielstrebigkeit der Beteiligten. Der Ausfall wurde durch zusätzliche meteorologische Arbeiten mehr als kompensiert. Insgesamt handelt es sich bei diesem Vorhaben um die entscheidende Schlüsselaktivität zur Markteinführung solarthermischer Kraftwerke unter wesentlicher deutscher Beteiligung. Auch aus diesem Grund sind die vom BMU geleisteten Unterstützungen in hohem Maße angemessen. RECEIVER: Ein neues Absorberrohr mit intelligentem Design und dadurch größerer nutzbarer Länge besserer Absorption und geringeren Verlusten wurde entwickelt und ist in KJC in Erprobung. Die Testergebnisse zeigen für den gesamten Kollektor über die oben unter dem Vorhaben SKAL-ET erwähnte Verbesserung von mehr als 10 % eine weitere um mehr als 2 %. Das Vorhaben Qualifizierung, Fertigungsplanung und Markteinführung von Parabolrinnenreceivern ist vom Koordinator Schott-Rohrglas GmbH sowie den Partnern FLAGSOL und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart, in kompetenter Weise ausgeführt worden. Die erbrachten Leistungen gehen über den ursprünglich geplanten Umfang hinaus, letzte Fertigungen und Tests wurden im Laufe des Jahres 2004 abgeschlossen. Auf Basis eines Wettbewerbsvergleichs wurden die Anforderungen an einen neuen Receiver definiert, eine Neukonstruktion entworfen und ein industrielles Fertigungskonzept erstellt. Neuartige Fertigungsverfahren beseitigten Schwachstellen der bisher üblichen Konzepte bei der Glas-Metallverbindung, verbesserten die Vakuumhaltung, führten zu besseren strahlungsselektiven Absorberschichten auf den Metall-Receiverrohren und wirksameren und dauerhafteren Antireflexbeschichtungen auf den Glashüllrohren. Thermomechanische Prototypen wurden im kalifornischen Solarkraftwerk Kramer Junction getestet. Industrielle Prototypen sind z.zt. dort in weiterer Erprobung. WESPE: ein neuartiger Feststoffspeicher ist in Almería in Erprobung und verspricht höhere Wirtschaftlichkeit als bisher bekannte Konzepte, und das mit billigen Betonzuschlägen und Zusatzstoffen. Zu Projektende sollte auch ein Rohrloskonzept evaluiert werden. Diese Untersuchung ist inzwischen jedoch als nicht durchführbar eingestellt worden.
Seite 6 Das Vorhaben ist vom DLR in kompetenter Weise ausgeführt worden. ; alle Ziele wurden pünktlich zum Jahresende 2003 erreicht und die dazu vorgesehenen Leistungen erbracht. Im abschließenden Testprogramm kam es wegen des Ausfalls des LS3 Kollektors auf der Plataforma Solar de Almería (PSA) zu Verzögerungen. Die maximale Betriebstemperatur von 390 C konnte noch nicht erreicht werden. Dies soll im Folgevorhaben Wanda erfolgen. Das dazu benötigte zusätzliche Finanzierungsvolumen wird im Folgevorhaben von DLR als Eigenleistung aufgebracht. Die Entwicklung von Feststoff-Speichern wird für die künftige Positionierung und Kostengestaltung solarthermischer Kraftwerke große Bedeutung haben. Auch aus diesem Grund ist die vom BMU geleistete Unterstützungen vollkommen angemessen. OPAL: mit neuartigen opto-elektronischen Verfahren konnte die Vermessung und Montagegenauigkeit von Parabolspiegeln deutlich verbessert werden. Patente sind angemeldet. Die laut Antrag und Zuwendungsbescheid vereinbarten Leistungen und Ziele sind ausnahmslos und pünktlich erreicht worden. Die Angemessenheit der Kosten zur Erreichung der Leistungen wurde bestätigt. HST: neue offene und geschlossene Receiver Module für höchste Temperaturen wurden entwickelt. Schwierigkeiten gab es bei der Fertigung eines Keramik Moduls wobei ein Trafoschaden in der Fabrik zu weiteren Verzögerungen führte. Das Vorhaben ist vom Koordinator und seinen Partnern kompetent ausgeführt worden. Auch wenn nicht alle ursprünglich definierten Ziele erreicht werden konnten, sind die vorgelegten Ergebnisse für die zukünftigen Entwicklungsarbeiten auf diesem Gebiet außerordentlich wichtig. Das Vorhaben konnte hauptsächlich wegen Fertigungsproblemen und unerwarteter Versuchsergebnisse nicht in dem ursprünglich geplanten Zeitrahmen abgeschlossen werden. Der Zeitverzug beim Fortschritt der Arbeiten führte zu einer Verlängerung der Laufzeit um 9 Monate. Die während des Vorhabens gegenüber dem Planungsansatz aufgetretenen Kostenüberschreitungen wurden ausschließlich von den Zuwendungsempfängern getragen. Im Teilvorhaben HOST sollte der Nachweis der Funktionsfähigkeit aufgeladener volumetrischer Receiver als Wärmequelle, mit einer für einen effizienten Gasturbinenbetrieb notwendigen Temperatur von ca. 1.100 C, erbracht werden. Luft sollte in drei Stufen erhitzt werden. Die geplanten Leistungen im Zusammenhang mit dem Bau eines Mitteltemperaturmoduls konnten wegen fertigungstechnisch begründeter Undichtigkeiten in der Ausführung in voller Größe nicht erreicht werden, nachdem der 10 kw th - Vorversuch gut funktioniert hatte. Die notwendigen Verbesserungsarbeiten am Modul waren zeitlich und finanziell zu aufwendig, um in diesem Vorhaben realisiert zu werden. Auch im Hochtemperaturmodul ergaben sich Probleme, da eine neue Spaltkühlmethode mit Verdichterluft nur im Temperatur-Bereich bis 763 C erfolgreich eingesetzt werden konnte, da die verwendete Klebeverbindung den auftretenden Temperaturen nicht gewachsen war. Durch den Einsatz teilweise schon erprobter Konzepte (Receiver für Gesamttemperatur-Bereich und äußere Fensterkühlung, entwickelt im EU Projekt SOLGATE) ist dann doch das Ziel mit einer maximalen Receiveraustrittstemperatur von 1.030 C fast erreicht worden. Der ZE erwartet, dass nach Änderung der Fensterbefestigung die innere Kühlung ermöglicht und die Endtemperatur erreicht werden wird. Im Teilvorhaben SCREEN sollte ein Vergleich zwischen den 3 MW TSA-Drahtreceiver Testergebnissen, der in den 90er-Jahren für das so genannte PHOEBUS Projekt vorgesehen war, und den erwarteten ersten Betriebsdaten eines vergleichbaren Keramikreceivers, der ursprünglich für das spanische PS10-Projekt vorgesehen war, wichtige Aufschlüsse für weitere Projekte liefern. Nach der Entscheidung der Projektentwickler des PS10-Projekts, keinen volumetrischen Receiver einzusetzen, wurde die Projektkonzeption dahingehend geändert, dass nunmehr die Ergebnisse des EU Projekts SOLAIR
Seite 7 EU Projekts SOLAIR mit ebenfalls 3 MW thermischer Leistung zum Vergleich herangezogen werden sollten. Für die zukünftige Entwicklung volumetrischer Receiver liefert der vorliegende Bericht kein eindeutiges Resultat sondern gibt interessante Hinweise, denen es unbedingt nachzugehen gilt, wenn man bei der Turmtechnologie diese Richtung bevorzugt und nicht Lösungen mit Flüssigkeiten als Wärmeträgermedium verfolgt. Wesentliche offene Fragen: - Kann durch bessere Werkstoffe Überhitzung des Drahtreceivers verhindert werden, welche Chancen hätte er mit überarbeitetem Design? - Kann die Keramik Lösung sicherer und kostengünstiger gestaltet werden? Wie lassen sich bei beiden Varianten Einheiten zu größeren Leistungen zusammenkoppeln? Insgesamt handelt es sich bei diesem Vorhaben um eine sehr forschungsintensive Tätigkeit, bei der auch negative Ergebnisse a priori nicht auszuschließen waren. In einer Gesamtbeurteilung der erzielten Ergebnisse ist insbesondere der Funktionsnachweis des Receiver-Konzepts bei einer Betriebstemperatur der erhitzten Luft von 1.030 C für den Turbineneintritt als sehr bedeutsam einzuschätzen. Daher ist die vom BMU geleistete Unterstützung trotz der im Vorhaben aufgetretenen Verzögerungen und Schwierigkeiten als angemessen zu beurteilen. ENVIRODISH: neue Fertigungsverfahren, neue Steuerungen, verbesserte Receiver und Detailverbesserungen an Motoren wurden realisiert. In Almería wurden weitere Betriebserfahrungen gewonnen und Länder-Referenzanlagen gebaut. Das Vorhaben ist von den Zuwendungsempfängern Schlaich Bergermann und Partner GbR als Koordinator, sowie von Solo Kleinmotoren GmbH, Mero GmbH & Co. KG, Klein + Stekl GmbH und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v. (DLR) in kompetenter Weise ausgeführt worden. Alle Ziele wurden nach Verlängerung des Vorhabens um neun Monate zum Ende des dritten Quartals 2004 mit gewissen Einschränkungen erreicht. Leistungen wurden in größerem Umfang als vorgesehen erbracht. Bei der Kleinserien-Reifmachung wurden verschiedene Komponenten verbessert und im Hinblick auf Fertigungskosten, Montageaufwand, Leistungsausbeute und Betriebssicherheit weiterentwickelt. Durch die Betriebserfahrungen beim Weiterbetrieb der EuroDish Anlagen in Almería wurde das Betriebs- und Versagensverhalten des Systems analysiert. Es wurden drei statt fünf Länder-Referenzanlagen errichtet. Die Akquisition von geeigneten Partnern zur Aufstellung der Länder-Referenzanlagen erwies sich als schwieriger als erwartet. Schließlich konnten Anlagen in Sevilla (Spanien), Würzburg (Deutschland) und Odeillo (Frankreich) in Betrieb genommen werden. Alle Anlagen werden seither kontinuierlich betrieben und betreut. Wegen der gegenüber dem ursprünglichen Plan verspäteten Errichtung und Inbetriebnahme der Anlagen kann die ausführliche Auswertung der beim Betrieb der Anlagen gewonnenen Erfahrungen erst in einer späteren Phase erfolgen. Im Vorhaben wurde das in vorhergehenden Projekten entstandene Dish/Stirling System in einer Reihe von wesentlichen Komponenten weiterentwickelt. Dish Stirling Systeme werden erst dann eine Alternative für den Einsatz in Entwicklungsländern sein, wenn ein zuverlässiger Inselbetrieb nachgewiesen werden kann. STIRLING: es ist gelungen ein thermochemisches Speicherkonzept in Verbindung mit einem neuartigen Stirlingmotor zu entwickeln. Ein 24 h Dauerbetrieb ist in greif-
Seite 8 greifbare Nähe gerückt und könnte zu einer Alternative zu Batterie gepufferten Photovoltaikanlagen werden. Das Vorhaben ist vom Koordinator und seinen Partnern kompetent ausgeführt worden. Auch wenn nicht alle ursprünglich definierten Ziele erreicht werden konnten, sind die vorgelegten Ergebnisse für die zukünftigen Entwicklungsarbeiten auf diesem Gebiet außerordentlich wichtig. Im Vorhaben traten, von allen geförderten Vorhaben, die stärksten Entwicklungssprünge auf. Das vorhandene neuartige Stirling Motor Konzept wurde, allerdings mit von 5 auf 1 kw reduzierter elektrischer Leistung weiterentwickelt, und mit einem vorhandenen Spiegel getestet. Viele neuartige Detaillösungen mussten gefunden werden. Gegen Ende wurde ein neuer Spiegelprototyp mit festem Brennpunkt (Fix-Focus) und bänderförmigen Fresnel Strukturen, entwickelt. Schwierigkeiten bereitete die Beschaffung des hier erstmals in einer technischen Anwendung eingesetzten Alanats (Natriumtetrahydridaluminat NaAlH4), welches zusammen mit Magnesiumhydrid als Wärmespeicher Medium fungierte. Wärmeein- und -austrag erfolgt durch Verschieben von Wasserstoff. Insbesondere der Zeitverzug beim Beschaffen des Alanats führte zu einer Verlängerung der Laufzeit um 18 Monate. Die Kosten für die Alanat-Entwicklung und Produktion wurden weitgehend vom Zuwendungsempfänger getragen. Insgesamt handelt es sich bei diesem Vorhaben um eine sehr forschungsintensive Tätigkeit. In einer Gesamtbeurteilung der erzielten Ergebnisse ist insbesondere der Funktionsnachweis des Speicher- Konzepts bei einer Betriebstemperatur um 400 C als sehr bedeutsam einzuschätzen. Daher ist die vom BMU geleistete Unterstützung trotz der im Vorhaben aufgetretenen Verzögerungen und Schwierigkeiten als angemessen zu beurteilen. SOKRATES: Solardatenerfassung aus Satellitenmessungen und die Ermittlung von optimalen Standorten für Solarkraftwerke waren die Hauptschwerpunkte. Daneben wurden zahlreiche weitere Arbeiten erstellt wie z. B. Überlegungen zur innovativen Finanzierung von Solarkraftwerken und im Auftrag des BMU wurden Broschüren z. B. für die Konferenz in Johannesburg erstellt. Das Vorhaben ist vom Koordinator Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Stuttgart (DLR) sowie den Partnern Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und PSE GmbH, Freiburg, in kompetenter Weise ausgeführt worden. Alle Leistungen wurden pünktlich bis zum Jahresende 2003 erbracht. Im Rahmen der verfügbaren Zeit und der vorhandenen Mittel konnten, sowohl wegen größerer als vermuteter Komplexität, als auch wegen zusätzlich integrierter Arbeitsschritte nicht alle Ziele im ursprünglich definierten Umfang erreicht werden. Es wurden die Kyoto-Finanzierungsinstrumente untersucht und umfangreiche innovative Finanzierungsmodelle für private Solarkraftwerke vorgelegt. Thermische Solarkraftwerke wurden modelliert, in Satelliten gestützte Datenbanken zur Solarstrahlung integriert und die Evaluierung von Kraftwerksstandorten am Beispiel Marokko erprobt. Um auf dieser Basis politische und wirtschaftliche Entscheidungen treffen zu können, sind nach Meinung der Verfasser weitere verbesserte Daten und Modelle erforderlich. FRESNEL: Die grundsätzliche Richtigkeit des Solarmundo Konzepts wurde bestätigt, Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt und interessante Schaltungsvarianten zur Einbindung von Solarwärme in konventionelle Kraftwerke entwickelt.
Seite 9 Das Vorhaben ist von den Zuwendungsempfängern Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) als Koordinator, sowie von DLR und E.ON Energie AG in kompetenter Weise ausgeführt worden; alle Ziele und Leistungen wurden pünktlich zum Jahresende 2003 erreicht. Es wurden Werkzeuge zur Simulation von Fresnel-Kollektoren erstellt und angewandt. Damit wurden Kollektoroptimierungen durchgeführt, diese ermöglichen Wirkungsgradverbesserungen und bewirken damit eine Kostendegression. Konkrete Anlagen- und Systemintegrationskonzepte wurden für Hybridkraftwerke ausgearbeitet, einschließlich der energetischen, technischen und wirtschaftlichen Bewertung der Dimensionierung einzelner Komponenten. Die von den ZE den Berechnungen zugrunde gelegte Methode zur Aufteilung der gesamten Erzeugung elektrischer Energie in einen solaren und einen fossilen Anteil bei den betrachteten Hybridkraftwerken weicht von der Methode ab, die bei den laufenden GEF Projekten angewendet wird und mit der Weltbank und der KfW abgestimmt war. Die von den ZE für die Fresnel-Technologie benutzte Methode berechnet gegenüber der GEF-Methode einen höheren Solaranteil ( solar share ). Der von den ZE berechnete Solaranteil ist daher nicht unmittelbar vergleichbar mit dem in anderen Publikationen angegebenen Solaranteil. Die Kostenangaben des ZE (die jeweils zum Zeitpunkt der Erstellung der dritten Anlage der gleichen Bauart zu verstehen sind) halten wir für eher optimistisch. Längerfristig können Solar-only und Hybridkraftwerke mit Fresnel-Kollektoren aus technischökonomischer Sicht eine potentiell interessante Alternative zu solchen Kraftwerken mit Parabolrinnen- Kollektoren werden. Da ein Wettbewerb der Technologien weiteren Kostendruck erzeugt, kann sich dies für die Markteinführung nur positiv auswirken.
Seite 10 6. Votum Die Forschungsvorhaben haben die Stagnation in der Entwicklung solarthermischer Anlagen beendet und eine Vielzahl von Neuerungen erbracht. Das Programm kann somit als sehr erfolgreich eingestuft werden. Die technologische und damit wirtschaftliche Situation der Parabolrinnen Technologie wurde wesentlich vorangebracht. Dank einer ausgefeilten steifen Leichtbaukonstruktion für die Spiegel in Verbindung mit neuartigen optischen Messmethoden und eines innovativen deutlich verbesserten Absorberrohrs konnte in der in das KJC Solarkraftwerk integrierten Demonstrationsanlage eine deutlich überlegene Leistung gegenüber herkömmlichen Konstruktionen nachgewiesen werden. Diese Referenz ermöglicht nun den Bau von neuen schlüsselfertigen Parabolrinnen Kraftwerken (z. B. AndaSol in Spanien) mit Hilfe deutscher Technik. Die Forschungsarbeiten an den Turmkonzepten lassen noch keinen endgültigen Schluss zu, welche Konzepte überlegen sind. Global erfolgreich werden Solarkraftwerke nur sein, wenn eine wirtschaftliche Speichermöglichkeit geschaffen wird, die den Betrieb über die Sonnenscheindauer hinaus ermöglicht. Hier konnten neue Wege aufgezeigt werden. Kleinanlagen mit Stirling Motoren im hier untersuchten Bereich von 1 und 30 kw sind für den Netzparallelbetrieb zu teuer; sie haben nur in den üblichen Nischenanwendungen ihre Berechtigung, d. h. überall da, wo eine zentrale Versorgung nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Das Vorhaben Envirodish muss diesen Nachweis noch erbringen. Solche Projekte stehen in Konkurrenz zu Photovoltaikanlagen. Deren Schwachstelle sind aufwändige Batterieanlagen zur Überbrückung sonnenfreier Zeiten. Das Vorhaben Stirling könnte eine Alternative dazu bieten. Die Arbeiten zu dem Fresnelkonzept von Solarmundo haben deutlich gemacht, dass dieses Konzept wert ist, weiter untersucht zu werden. Allerdings zeigten, wohl wegen des ungewissen Ausgangs, deutsche Hersteller bisher daran kein Interesse.
Seite 11 Die in den Studien vorgestellten Konzepte zur Identifizierung von Solarstandorten und zu Auslegungs- und Finanzierungsfragen sind ebenfalls wert, weiter verfolgt zu werden.