Wasserbewirtschaftung für finanziell und ökologisch nachhaltigere Solarkraftwerke
Dampfkraftwerke wie Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie verbrauchen für eine ordnungsgemäße Funktion erhebliche Mengen an Wasser. Solche Anlagen verbrauchen in Gebieten mit Wasserknappheit bis zu 3 000 m3/GWh. Die meisten Anlagen verbrauchen genug Wasser, um pro Tag ein olympisches Schwimmbecken zu leeren. Darüber hinaus sind sonnige Gebiete, in denen Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie am besten funktionieren, in der Regel trockene Regionen. Die Einsparung von Wasser ist daher ein zentrales Thema, wenn Anlagen für konzentrierte Solarenergie finanziell wettbewerbsfähig bleiben und nachhaltig funktionieren sollen. Um den Wasserverbrauch in Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie zu senken, entwickelte das EU-finanzierte Projektteam WASCOP eine flexiblere und anpassungsfähigere integrierte Lösung. Das Instrumentarium besteht aus verschiedenen innovativen Technologien und optimierten Strategien, die Leistungsblöcke kühlen und optische Oberflächen von Solarfeldern reinigen. „Diese ganzheitliche Lösung bietet eine wirksame Verbindung von Technologien, die an jedes Solarfeld, jede Kühlblockkonfiguration und jeden Standort der Anlage für konzentrierte Sonnenenergie angepasst werden können“, sagt Projektkoordinatorin Delphine Bourdon. „Die Innovation unterstützt eine Reduzierung des Wasserverbrauchs im Bereich von 70 bis 90 % sowie eine maßgebliche Verbesserung der Wasserbewirtschaftung von Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie.“
Optimierung der Kühl- und Reinigungsmethoden in den Prozessen der Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie
Die Projektpartner modellierten die Komponenten des Instrumentariums für Kühl- und Reinigungsvorgänge. Im Hinblick auf die Kühlung untersuchten sie Technologien wie verzögertem Wärmeabzug durch verschiedene Arten von Wärmespeichermethoden, einem hybridisierten Nass-/Trockenkühler und einem innovativen vielseitigen Kühler. Sie entwarfen und testeten funktionale Prototypen für jede Methode und statteten diese dann mit numerischen Modellen aus. Diese wurden angewandt, um die Wasser- und Energieeinsparungen jeder Technologie mit den zugehörigen wirtschaftlichen Parametern für jede Art von Anlagenstandort und -konfiguration vorherzusagen. „Der bei der Kühlung von Kraftwerken traditionell erforderliche Wasserverbrauch wird um 90 % gesenkt und die Leistung trockengekühlter Anlagen unter Hochtemperaturbedingungen wird erhöht“, erklärt Bourdon. Für die Reinigung zeigen verschiedene Arten von Laborprototypen für Schmutzsensoren vielversprechende Ergebnisse, indem sie entsprechend genaue Informationen zur Verschmutzung liefern. Diese Daten sollen zusammen mit der Erstellung des entwickelten Verschmutzungs- und Taumodells Anlagenbesitzern dabei helfen, Wasser zu sparen und den Reinigungszyklus auf praktischere Weise zu planen. Darüber hinaus zeigen Staubschutztechniken, die sowohl Staubbarrieren für Solarfelder als auch Verschmutzungsschutzbeschichtungen für Absorberglas und Reflektoren komprimieren, nach der Validierung unter Betriebsbedingungen im Freien erhebliche Wirkung. „Bei Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie, die diese Technologien integrieren, werden Reinigungsvorgänge mit Wasser voraussichtlich halb so häufig sein wie für diejenigen ohne“, sagt Bourdon.
Gewaltige Wassereinsparungen, bessere Energieerzeugung
Das WASCOP-Team hat das Instrumentarium an drei Teststandorten in Frankreich, Spanien und Marokko unter realen Bedingungen erfolgreich getestet und validiert. Die Mitglieder des Teams bewerteten die technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen auf Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie für alle entwickelten technischen Lösungen. Anlagenbetreiber, Anlagenbesitzer sowie Dienstleister haben bereits Interesse an den Technologien bekundet. „WASCOP hat es für die Endnutzung ermöglicht, den aktuellen Wasserverbrauch in Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie und das Potenzial von Technologien für konzentrierte Sonnenenergie sowie deren Anwendungen globaler zu betrachten“, schließt Bourdon. „Es wurden verschiedene Wege zur allgemeinen Verbesserung im Hinblick auf den Wasserverbrauch und das kommerzielle Potenzial ermittelt. Die Ergebnisse werden auch die Entwicklung erneuerbarer Energie für konzentrierte Sonnenenergie in Bereichen unterstützen, in denen der Wettbewerb um den Zugang zu Wasser mit der örtlichen Bevölkerung immer deutlicher wird.“
Schlüsselbegriffe
WASCOP, Wasser, konzentrierte Sonnenenergie, Anlagen für konzentrierte Sonnenenergie, Energie, Kühlung, Stromblock, Solarfeld, Solarenergie
