CSP-RetrofitDürnrohr – CSP – Retrofit kalorischer Dampfkraftwerke mit HELIOtubes

Trotz intensiver weltweiter Anstrengungen zum Ausbau regenerativer Energieformen ist keine der aktuell verfügbaren nachhaltigen Technologien zur Stromerzeugung in der Lage, die nötigen Installationen (Ersatz von Altanlagen plus Deckung von Wachstumsraten im Stromverbrauch) zu wirtschaftlich wettbewerbsfähigen Kosten zu decken. Auch in den nächsten Jahren und Jahrzehnten müssen daher weiterhin weltweit Kraftwerke auf Basis fossiler Brennstoffe errichtet werden. Dieses Projekt untersucht einen sehr aussichtsreichen Ansatz, mit dem in der Übergangsphase von fossiler zu mehrheitlich regenerativer Energieversorgung (2010 – 2080), die CO2 Emissionen fossiler Kraftwerke reduziert werden können. Als Ergänzung zu den bekannten Ansätzen wie biogenes Zufeuern (Co-firing) und CCS (Carbon Capture and Storage) stellt das solare Zufeuern (Solar Co-firing, bzw. Solar Boosting) einen ökonomisch sehr attraktiven Ansatz dar. Das dieses Projekt beantragende Konsortium, bestehend aus 3 Unternehmen (HELIOVIS AG, EVN AG, Einsiedler Solar) und der TU Wien (Institut für Thermodynamik und Energieumwandlung) hat ein Konzept entwickelt, wie sowohl bestehende als auch künftige fossile Kraftwerke (Retrofit + Greenfield) durch Sonnenkonzentratoren so ergänzt werden können, dass es zu einer Reduktion sowohl der spezifischen CO2 Emissionen als auch der Stromgestehungskosten kommt. Das Konzept basiert einerseits auf einer hoch-innovativen Bauweise der Sonnenkonzentratoren (aufblasbare, nur aus Polymerfolien bestehende HELIOtubes) und andererseits auf einem neuartigen, speziell auf den Hybrid Betrieb (fossil-solar) zugeschnittenen Hydraulikkreislauf, der die für wechselnde Sonneneinstrahlungsbedingungen nötige Robustheit aufweist. Neben Kohlekraftwerken ist dieses Konzept besonders attraktiv für Gas-Dampf Kraftwerke in den Ländern des Südens. Dies erklärt sich dadurch, dass eine Gasturbine bei hoher Umgebungstemperatur (welche meist mit hoher Solarstrahlung korreliert) zufolge verringerter Dichte der Umgebungsluft an Leistung verliert und einen verringerten Luftmassenstrom umsetzt. Dadurch wird die nachgeschaltete Dampfturbine nicht voll ausgelastet. Diese freie Kapazität kann nun durch den von den Sonnenkonzentratoren produzierten Dampf genutzt werden. Die solar produzierte Dampfmenge ist genau dann groß, wenn auch die Leistungsreduktion der Gasturbine ein Maximum erreicht, nämlich wenn die Sonnenstrahlung intensiv ist und zu einer Lufterwärmung führt. Dadurch fallen Produktion von solarem Dampf und die freien Kapazitäten der Dampfturbine zeitlich zusammen, was die solare Dampfeinspeisung besonders wirtschaftlich macht. Das Marktpotential für das in diesem Projekt zu untersuchende Konzept ist signifikant, da die Technologie für alle bestehenden und neu zu errichtenden kalorischen Kraftwerke an Standorten mit ausreichenden Strahlungsbedingungen und verfügbarem Platz eingesetzt werden kann. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, dieses innovative Konzept an einer proof-of-concept Anlage zu untersuchen, welche an das Kohlekraftwerk der EVN AG in Dürnrohr angeschlossen wird. Diese Erweiterung des Kraftwerkes Dürnrohr wird aus ca. 10 HELIOtube-Sonnenkonzentratoren mit Direktverdampfung und Zwangsumlauf bestehen. Zusammen mit den beteiligen Unternehmen, der technischen Leitung des KW Dürnrohr und der TU Wien werden verschiedene Experimente und Tests durchgeführt, welche sowohl die einzelnen Komponenten also auch die Grundlagen für den Hybridbetrieb untersuchen.