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Wörterbuch

Globaler Solarmarkt

Konzentrierte Solarkraftwerke werden so genannt, weil sie eine große Anzahl von Spiegeln verwenden, die das Sonnenlicht auf einen kleinen Bereich fokussieren. Die resultierende Wärme wird verwendet, um eine Dampfmaschine zur Erzeugung von Elektrizität zu drehen, oder zum Antrieb einer thermochemischen Reaktion. Einige Anlagen speichern Wärme in Salzschmelzen, wodurch der Stromerzeugungstag um mehrere Stunden verlängert werden kann.

Konzentrierte Solarkraftwerke werden so genannt, weil sie eine große Anzahl von Spiegeln verwenden, die das Sonnenlicht auf einen kleinen Bereich fokussieren. Die resultierende Wärme wird verwendet, um eine Dampfmaschine zur Erzeugung von Elektrizität zu drehen, oder zum Antrieb einer thermochemischen Reaktion. Einige Anlagen speichern Wärme in Salzschmelzen, wodurch der Stromerzeugungstag um mehrere Stunden verlängert werden kann.

Obwohl PV aufgrund von sinkenden Kosten bei der Produktion von PV-Paneelen dominant bleibt, kann CSP einen höheren Wirkungsgrad als PV zeigen, und kann Wärme in geschmolzenem Salz speichern, um die Energieerzeugung nach der Dunkelheit zu verlängern. Weltweit gibt es 4,8 GW installierte Leistung (2016), die in sonnenreichen Gebieten wie Spanien, den USA und Marokko zu wirtschaftlich rentablen Preisen Strom erzeugen.

Im Februar 2014 war die weltweit größte konzentrierte solarthermische Anlage das Solar Electric Generating System von Ivanpah in der Mojave-Wüste, Kalifornien. Seine Bruttokapazität beträgt 392 MW, bereitgestellt von 173.500 Heliostaten, die das Licht auf drei zentrale Solarkraftwerke fokussieren. Zusammen mit 300 Millionen US-Dollar von NRG Energy hat Google 168 Millionen US-Dollar investiert. Das Solarkraftwerk Ouarzazate, Marokko, nutzt Parabolrinnen und wird nach seiner Fertigstellung die größte CSP-Anlage der Welt sein (580 MW).

Ouarzazate
Das Solarkraftwerk Ouarzazate, Marokko, wird nach Fertigstellung 580 MW erzeugen

Weltweite Verbreitung von CSP

Globale Kapazitäten: Im Jahr 2005 waren es 3454 GW CSP, 2016 waren es 4,815 GW, von denen Spanien 2,3 GW Gesamtkapazität besaß, gefolgt von den USA mit 1,74 GW.

Konzentrierte Solarkraftwerke erlebten einen Boom von 2010 (0,97 GWp) bis 2014 (4,3 GWP) und liegen jetzt bei 4,8 GWP (2016). Das Wachstum hat sich aufgrund des Wettbewerbs mit fallenden PV-Preisen, Konzentrator-Photovoltaik (CPV) und fehlender politischer Unterstützung abgeschwächt. Das Interesse an CSP bleibt in erster Linie nur in Entwicklungsländern mit hoher Sonneneinstrahlung erhalten.

Im Jahr 2016 hatten nur 2 Länder mehr als 1 GWp installierte Kapazität: Spanien (2,3 GWP) und USA (1.7GWp). Andere Länder mit CSP: Indien (225 MWp), Südafrika (200 MWp), Marokko (180 MWp) und UAE (100 MWp). China und Australien haben nur 10 MWp bzw. 12 MWp.

Im Jahr 2017 hat SolarReserve in Chile 63 USD / MWh oder 6,3 c pro kWh für eine CSP-Anlage ausgeschrieben, die 24 Stunden am Tag betrieben werden konnte.

Stromerzeugung durch Wärmespeicher erweitert

Salzschmelzen sind eine effiziente Möglichkeit, die Wärme für die Nutzung zu speichern, nachdem die direkte Sonneneinstrahlung nicht mehr verfügbar ist. Dies kann die Stromerzeugung mehrere Stunden nach Sonnenuntergang verlängern, welche stellt einen großen Vorteil von CSP gegenüber PV-Panels dar.

In vielen Fällen hat PV CSP in Leistung-Kosten übertroffen. Dies ist auf die sinkenden Kosten für Paneele zurückzuführen. PV kann weiterhin Strom mit Wolkenabdeckung erzeugen, während CSP ein hohes Maß an konzentriertem Licht aufrechterhalten muss. Dies hat seine Anwendung auf Wüstenregionen beschränkt. Weltweit macht CSP im Jahr 2017 immer noch nur 2% der weltweit installierten solaren Stromerzeugungskapazität aus. Sinkende Preise für CSP-Anlagen führen nun dazu, dass sich die Leistung zu einem ernstzunehmenden Konkurrenten für konventionelle fossile und nukleare Kraftwerke entwickelt. Chile hat eine CSP-Anlage in der Atacama-Region, die eine Grundlast von weniger als 5c pro kWh bietet.

CSP Anlagen-Typen

Parabolrinnen-Systemen

Die USA SEGS (Solar Energy Generating Systems) waren die weltweit ersten kommerziell genutzten Parabolrinnen-Anlagen (Nennkapazität 354 MW = 474.799 PS, 539 GWh im Jahr 2015, 19,2% Kapazitätsfaktor, 75 MWe). Andere Beispiele: Nevada Solar One (Nevada). Andasol (Europas erste). Plataform Solar de Almeria SSPS-DCS (Spanien) Testeinrichtungen.

Die Parabolrinne fokussiert Licht von einem linearen Reflektor auf ein zentrales Rohr entlang der Brennlinie (Empfänger), das ein Arbeitsfluid enthält, üblicherweise geschmolzenes Salz oder Wasser. Der Reflektor kann der Sonne folgen, indem er sich durch eine einzige Achse dreht. Das Arbeitsfluid kann auf 150-350 ° C erwärmt werden und strömt zu einem zentralen Energieerzeugungssystem.

Solar Power Tower

Der Solarturm verwendet eine Reihe von zweiachsigen Nachführreflektoren, die Heliostaten genannt werden, um das Licht auf einen zentralen Empfänger zu konzentrieren, der sich auf einem Turm befindet. Ein Beispiel ist die PS10 (Planta Solar 10) in Andalusien, Spanien (11 MW aus 624 Heliostaten). Das Arbeitsfluid kann Temperaturen von 500-1000°C erreichen. Solartürme können höhere Wirkungsgrade als Rinnensysteme aufweisen und bieten eine bessere Energiespeicherfähigkeit.

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Ivanpah, Mojave-Wüste, Kalifornien. Seine Bruttoleistung beträgt 392 MW, die von 173.500 Heliostaten bereitgestellt werden, die das Licht auf zentrale Solartürme fokussieren.
Andere Designs

Fresnelreflektoren verwenden flache statt parabolische Spiegel. Dies reduziert die Kosten und ermöglicht die Verwendung von mehr Spiegeln, wodurch das verfügbare Sonnenlicht besser genutzt wird.

Der Dish Stirling ist eine einzelne Anordnung von Spiegeln und ein montierter Empfänger. Der Hauptvorteil ist eine hohe Effizienz von 30-34%.