Energie-Reporter Oliver Pfrommer berichtet aus Spanien

Die Plataforma Solar de Almería (PSA) ist ein Forschungsstandort für die konzentrierende Solarenergie (concentrated solar power – CSP) in der Wüste von Tabernas in der Provinz Almería in Andalusien, Spanien. Die PSA wurde 1980 als Kooperationsprojekt von neun internationalen Ländern gegründet. Eigentümer und Betreiber der PSA ist das spanische Forschungszentrum CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas). Die direkte jährliche Sonneneinstrahlung beträgt mehr als 1900 kWh/(m2 Jahr) mit über 3000  Sonnenstunden pro Jahr. Dies bietet optimale Bedingungen für Forschung im Bereich der konzentrierenden Solarenergie. Die PSA ist aufgrund ihrer trockenen Landschaft, ihrer Größe und der Vielfalt ein weltweit einzigartiger Forschungsstandort. Auf dem 100 Hektar großen Testgelände sind unterschiedlich geformte Spiegel mit einer Fläche von 20 000 Quadratmetern installiert. Das deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) forscht und qualifiziert in Kollaboration mit CIEMAT Techniken zur Nutzung der konzentrierenden Solarenergie.

Technologien und Forschungsprojekte der konzentrierenden Solarenergie:

Parabolrinnenkraftwerke:

Parabolrinnenkraftwerke verwenden lineare Parabolspiegel zur Reflexion und Konzentration der einfallenden Direktstrahlung auf ein Receiverrohr. Die Solarstrahlung wird vom Receiverrohr absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt.  Ein Wärmeträgerfluid transportiert die thermische Energie aus dem Kollektorfeld, um diese beispielsweise in einem Clausius-Rankine-Prozess in elektrische Energie zu wandeln.

Das aktuelle Forschungsprojekt SING[1] zielt darauf ab, Grundlagen der Anwendung von silikonbasierten Wärmeträgern in Parabolrinnenkraftwerken zu entwickeln. Silikonbasierte Wärmeträgerfluide sind vielversprechend, da diese höhere Betriebstemperaturen von bis zu 430 °C und damit einen höheren Wirkungsgrad und geringere Stromkosten ermöglichen. Zudem weisen sie eine bessere Handhabung und Umweltverträglichkeit auf als der aktuelle Stand der Technik, welcher auf einem Ölgemisch basiert und bis 400 °C betrieben werden kann. Die Fluideigenschaften werden an der PROMETEO Testanlage demonstriert.

[1] https://www.dlr.de/sf/de/desktopdefault.aspx/tabid-9315/22254_read-73739/

Solarturmkraftwerke:

Solarturmkraftwerke bestehen aus hunderten bis zehntausenden von Heliostaten (Spiegeln), die in zwei Achsen der Sonne nachgeführt werden. Die Heliostaten reflektieren und konzentrieren die Solarstrahlung auf einen Receiver an der Spitze eines Turms. Der Empfänger an der Spitze des Turms absorbiert das einfallende konzentrierte Sonnenlicht und wird dadurch erhitzt. Diese thermische Energie wird gesammelt und über eine Wärmeträgerflüssigkeit an den Boden des Turms transportiert, damit diese gespeichert oder in elektrische Energie gewandelt werden kann.

Abbildung 4: Solarturmkraftwerk (Eigentümer und Betreiber CIEMAT) auf der Plataforma Solar de Almería

Das Forschungsprojekt HelioPoint-II[1] befasst sich mit der Weiterentwicklung eines luftgestützten Verfahrens zur Charakterisierung von Heliostatfeldern. In Solarturmkraftwerken muss die Orientierung und Ausrichtung jedes einzelnen Heliostaten kalibriert werden, was sehr zeit- und kostenaufwendig ist. Ein innovatives Verfahren setzt Flugdrohnen ein, welche das gesamte Heliostatfeld optisch erfasst und die Spiegel in wesentlich kürzerer Zeit kalibriert.

Links:

CIEMAT: https://www.psa.es/en/

Laufende Projekte DLR auf PSA: https://www.dlr.de/sf/de/desktopdefault.aspx/tabid-9315/

[1] https://www.dlr.de/sf/de/desktopdefault.aspx/tabid-9315/22257_read-74616/

Almeria zeichnet sich durch geologische Besonderheiten aus, die ideale Voraussetzungen für die Nutzung von Geothermie bieten, besonders in den südlichen Ausläufern der Sierra de Alhamilla. Neben der Nutzung der Geothermie für Bäder und Heilzwecke, die in der Menschheitsgeschichte weit zurückreicht, wird die Erdwärme zukünftig zur Beheizung von Gewächshäusern und Wandlung zu elektrischer Energie genutzt.

Cardial Recursos Alternativos, ein Unternehmen mit Sitz in Almeria, hat bereits mit der Arbeit an der ersten geothermischen Anlage zur Beheizung von Gewächshäusern in Campo de Níjar begonnen. Die Anlage deckt den Bedarf von 24 Hektar Gewächshäusern. In einer durchschnittlichen Tiefe von 1.600 Metern herrscht eine Durchschnittstemperatur von 100 °C. Das heiße Wasser wird durch eine Förderbohrung nach oben gepumpt und thermische Energie entnommen, bevor es mit geringerer Temperatur durch eine Injektionsbohrung wieder in das Reservoir zurückgeführt wird.

Geothermie zur Beheizung von Gewächshäusern.

Durch die geothermische Wärmeversorgung kann die Temperatur im Gewächshaus konstant und unabhängig von den Wetterbedingungen kontrolliert werden. Vor allem im Winter, können die ohnehin schon vorteilhaften Anbaubedingungen in Almería durch eine Erhöhung der Temperatur verbessert werden und damit der Ertrag pro Anbaufläche erhöht werden (Abbildung 2). Somit kann durch die emotionsfreie Nutzung der Geothermie die Klimabilanz der Gemüseerzeugnisse verbessert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die thermische Energie auch zur Entsalzung von Meerwasser genutzt werden kann, um Gewächshäuser zu bewässern.

Bedeutung für die Region Almería

Zusätzlich zur emotionsfreien Wärme, wird die Agrarindustrie durch die Investition in die Zukunft gestärkt. Die Agrarindustrie macht 15 % des andalusischen BIP aus und mehr als 500 000 Menschen in Andalusien sind dort beschäftigt. Insgesamt fördert Andalusien mit 60 Millionen Euro rund 44 Projekte (darunter fünf in Almeria) zur Nutzung von Geothermie im Agrarsektor.

Quellen:

[1]https://ruc.udc.es/dspace/bitstream/handle/2183/30370/MartinGomez_Alejandro_TFM_2021.pdf?sequence=2&isAllowed=y

[2] https://www.thinkgeoenergy.com/geothermal-plant-supplying-heat-to-greenhouses-in-almeria-spain/

[3] https://r-schlatter.ch/wp-content/uploads/2019/12/1.-Diagramm-Photosynthese-768×413.jpg

[4] https://www.niusdiario.es/espana/andalucia/asi-funcionara-primera-planta-geotermica-climatizar-invernaderos-almeria_18_3279421400.html

[5] https://www.energias-renovables.com/geotermica/pedro-sanchez-visita-en-almeria-la-central-20220207