Energiespeicher - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 596

8.2 Auslegungsverhältnis solarthermischer Kraftwerke

Auf Grund des zeitlich stark schwankenden Leistungsangebots muss für einen wirtschaft-
lichen Betrieb wesentlich auf die Auslegung eines solarthermischen Kraftwerks Einfluss
genommen werden. Insbesondere das Auslegungsverhältnis S V , das der Quotient aus der
thermischen Leistung des Solarfeldes zum Zeitpunkt der Auslegung P th,SF, 0 und der ther-
mischer Nennleistung des Kraftwerksblocks P th,KW ist, muss deutlich größer als eins sein.

= P th , SF ,0

S V

P th , KW .

(8.1)

Die Abb. 8.2 zeigt schematisch das Verhältnis Solarleistung zu Kraftwerksnennleistung
als Funktion der Tageszeit am Sommerbeginn (21. Juni) und am Winterbeginn (21. Dez.).
Ein Wert von S V von eins bedeutet eine Äquivalenz von Solar und Kraftwerkleistung und
ist bei konventionellen Kraftwerken durch die Verfügbarkeit der Erzeugungsquelle an-
zustreben, um einen optimalen Betrieb der aufeinander abgestimmten Komponenten zu
erhalten.
Wird aber für ein solarthermisches Kraftwerk ein S V = 1 zum Auslegungszeitpunkt
21. Juni gewählt, so ist keine Speicherungskapazität seitens des Kraftwerks vorhanden, um
einen thermischen oder anderen Speicher zu beladen. Als Konsequenz ist die zeitliche
Nutzung des Maschinenparks gering. Lediglich ein S V -Verhältnis deutlich größer als eins
erlaubt eine Beladung des Speichers mit einer Entladung im Sommer in die Abendstunden
hinein. Die elektrische Verwertung ist nur bis zu einer gewissen Mindesttemperatur mög-
lich, die einen Dampfprozess erlaubt. Die Nutzung ist am Abend nur bis zur Entladung
bis zu dieser Mindesttemperatur begrenzt. Auch bei guter Isolierung werden bei diesem
Temperaturniveau über Nacht Verluste auftreten. Diese müssen am nächsten Morgen,
wenn die Sonne noch mit geringer Leistung einstrahlt, ausgeglichen werden, bevor ein
Leistungsbetrieb aufgenommen werden kann.
Zu große S V aber sind ebenfalls nicht wünschenswert, da eine Überladung des Speichers
über dessen Kapazitätsgrenze aus mehreren Aspekten (unter anderem Material, Wärme-
verluste) nicht wünschenswert ist. Bei Kraftwerken mit direkt verdampfenden Kollek-
torsystemen müssen in einem derartigen Fall entweder die Spiegel defokussiert oder die
erzeugte Wärmemenge ohne Nutzung in die Umgebung abgegeben werden. Diese dabei
verworfene Energiemenge wird als Dumping bezeichnet (vergl. Abschn. 7.7.4).
Aber auch die Wahl eines großen Auslegungsverhältnisses S V verhindert nicht, dass
im Winter auf Grund des geringeren Angebots die Anlage lediglich über einen kurzen
Zeitraum eine hinreichende Energiemenge zur Stromerzeugung bei Nennleistung zur
Verfügung stellen kann, wie die Abb. 8.2 b illustriert. Die Speicherreserve fällt auf Grund
der solar bereitgestellten geringeren Energiemenge erheblich kleiner aus oder entfällt
gar, wie die Abb. 8.2 b darstellt. Für diesen Zeitraum muss ein anderer Träger zur Ge-
währleistung der energetischen bzw. elektrischen Versorgungssicherheit bereitgestellt
werden.