Energiespeicher - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 602

Abb. 8.5 Realisierte thermi-
sche Salzschmelzenspeicher für
solarthermische Kraftwerke.
a SEGS-2-Solarturmkraftwerk
(National Renewable Energy
Laboratory 2000 ) b Parabolrin-
nenkraftwerk Andasol (Solar
Millennium AG 2008 )
kuliert, über einen Wärmetauscher erhitzt wird (vergl. Abb. 8.6 ). Die Beladung des ther-
mischen Energiespeichers erfolgt durch die Übertragung des Wärmeträgers aus dem So-
larfeld oder -turm über einen Wärmetauscher an das Salz. Das kalte flüssige Salz wird
hierzu aus dem kalten Speicherbehälter gefördert und im Gegenstrom durch den Wär-
metauscher transportiert und erwärmt sich dabei. Das erwärmte Salz wird schließlich im
heißen Tank eingespeichert. Bei Anforderung der Speicherenergie wird das System in um-
gekehrter Richtung betrieben. Das Salz erwärmt das Wärmeübertragungsfluid, das den
Dampferzeuger speist, mit dessen Dampf eine Turbine den Strom erzeugt. Man bezeichnet
dieses Konzept als indirekt, da es zwei verschiedene Fluide für Speicherung und direkten
Anlagenbetrieb im Solarfeld nutzt.
Mehrere Parabolrinnenkraftwerke in Spanien nutzen dieses Speicherkonzept, da es
mehrere Vorteile kombiniert. Zum einen gibt es hinreichend Erfahrung mit Thermoöl
betriebenen Anlagen, eine gute Verfügbarkeit der Komponenten und die erforderlichen
Salzspeicher benötigen keinen speziellen Bauaufwand hinsichtlich der Druckfestigkeit.
Demgegenüber steht der zusätzliche apparative Aufwand für Wärmetauscher und Pum-
pen mit der damit verbundenen Regelungstechnik. Der Kostenaufwand der Speicherung
bei diesem Konzept beruht auf dem Einsatz der Wärmetauscher und der relativ geringen
Temperaturdifferenzen zwischen dem kalten und dem heißen Fluid in das Speichersystem.
Daher konzentriert sich gegenwärtig die Entwicklung hauptsächlich auf die Reduktion der
Komponenten mit dem Ziel der Verringerung der Kosten der Energiespeicherung (Kelly
und Kearney 2006 ).
Eine weitere Option ist die Speicherung in einer Einzeltankthermokline, in der in
einem Einzeltank sowohl das heiße wie auch das kalte Fluid gespeichert wird. In einer
Thermokline ist das heiße Speicherfluid oben und das kalte unten angeordnet. In der Zone
dazwischen ergibt sich ein Bereich, in der die Temperatur von der hohen auf die niedrigere
übergeht. Dieser Temperatursprung wird als Thermokline bezeichnet. Dieser Ausdruck
wird meist im Zusammenhang mit der Temperaturschichtung in Ozeanen verwendet.
Die Abb. 8.7 zeigt die schematische Einbindung einer Einspeicherthermokline in ein
solarthermisches Kraftwerk. Ein Thermoklinenspeicher hat den wesentlichen Vorteil, dass