Stellio Helliostat
Besonderes Design des „Stellio“
Statt der konventionellen Konstruktion für Heliostaten wurde für den Stellio eine „regenschirmartige“ Tragstruktur entwickelt. Sie zeichnet sich durch höhere Steifigkeit und kleineren Verformungen – und damit höherer optischer Qualität – sowie geringerer Schwingungsanregung durch Wind aus. „Stellio“ zielt auf nachhaltige Kostenreduktion sowie eine verbesserte Leistung besonders im Bereich der Großkraftwerke ab.
Solarthermische Kraftwerke wandeln Sonnenstrahlung in elektrische Energie um. Dank kostengünstiger Hochtemperaturspeicher kann ihr Strom dann ins Netz eingespeist werden, wenn er benötigt wird. Meistsind die Speicher so dimensioniert, dass das Kraftwerk acht bis fünfzehn Stunden lang auch ohne Sonnenlicht seine Nennleistung abgeben kann. Von Turm-Solarkraftwerken versprechen sich viele Experten daher die niedrigsten Stromgestehungskosten für solarthermische Kraftwerke.
Bei den Turm-Solarkraftwerken reflektieren tausende zweiachsig der Sonne nachgeführte Heliostaten die direkte Solarstrahlung auf einen zentral auf einem Turm angebrachten Receiver. Dort wird die Strahlungsenergie in Wärme von knapp 600 °C umgewandelt und an ein Wärmeträgermedium übertragen. Die Wärme wird gespeichert und damit bei Bedarf eine Dampfturbine angetrieben. Die Heliostaten stellen sowohl unter technischen als auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten die wichtigste Komponente von Turm-Solarkraftwerken dar.
Fünfeckige Konzentratorform
Stellios Größe und seine kompakte, polygonale Form stellen ein ausgewogenes Konzept dar, um Kosten zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. Der beinahe kreisförmige Konzentrator minimiert gegenseitiges Verschatten und Blockieren und kann kostengünstig, teilautomatisiert auf Fertigungslehren hergestellt werden. Der Entwurf beinhaltet standardisierte trapezförmige Glaspaneele, deren Format die Standardgröße der Floatglas-Produktion berücksichtigt, so dass praktisch kein Verschnitt entsteht. Die fünfeckige Form mit optimierter Größe reduziert Verluste, die sonst durch den optischen Effekt des Astigmatismus hervorgerufen würden.
Kostenreduktion
Der Fortschritt der Heliostat-Technologie durch die Einführung von geneigten Antriebsachsen und intelligenten Steuerungssystemen im Verbund mit dem neuen rotationssymmetrischen Entwurf resultiert in einer vormals unerreichten optischen Präzision. Ein Indikator für Kosteneinsparungen sind die spezifischen Solarfeldkosten, diese konnten mit ca. 100 € pro Quadratmeter Spiegelfläche eine Reduzierung der Stromgestehungskosten um über 20 Prozent und fünf Prozent durch Reduktion der Spiegelfläche durch höhere Effizienz) verglichen mit den aktuell konkurrenzfähigsten Heliostatmodellen erreichen.
Verwendung
Die Stellio-Technologie wurde bzw. ist erfolgreich in den folgenden Kraftwerken implementiert:
- Jülich (DLR F&E-Projekte HeliokonturPlus, AdaptedHelio 4 Heliostaten.)
- Hami, Xinjiang, China (erste kommerzielle Anwendung), 50 MW, 14500 Heliostaten
- Aksay, Gansu, China, 110 MW, 11960 Heliostaten
- Gonghe, Qinghia, China, 110 MW
Entwicklung der Technologie
Die Stellio Heliostat–Technologie wurde gemeinsam durch das Stellio-Konsortium, bestehend aus sbp, Ingemetal Solar (Spanien) und Masermic (Spanien) entwickelt. Auf einem Versuchskraftwerk in Jülich wurde seit Juni 2017 zunächst vier „Stellio“Heliostaten einer Vorserie getestet. Dies diente der Erprobung und weiteren Verbesserung der solarthermischen Turm-Kraftwerkstechnologie und ihrer Komponenten. Getestet wurden die Struktur, Antriebe und die Steuerung und deren Abstimmung untereinander. Die Erkenntnisse flossen in die Detailverbesserungen für die Serie ein.
Durch die Vorserientests können kostspielige Verzögerungen und Leistungseinbußen bei kommerziellen Projekten vermieden und gleichzeitig die solaren Erträge der späteren Anlagen maximiert werden. Die genaue Kenntnis seiner Eigenschaften und die Betriebserfahrungen der kommerziellen Projekte bedeuten eine hohe Sicherheit für Eigner und Finanzierer weiterer Kraftwerksprojekte, wodurch Risikozuschläge reduziert und somit die Kosten für umweltverträgliche, zuverlässig und planbar bereitgestellte elektrische Energie weiter sinken.