Solarkraftwerk Gemasolar

Das Solarkraftwerk „Gemasolar“ in der Nähe des südspanischen Sevilla erreicht dank innovativer Technologien nicht nur eine höhere Effizienz als andere thermoelektrische Solarkraftwerke, sondern kann auch ohne Sonnenlicht Energie erzeugen. Der Absorber auf einem Turm im Zentrum der Solaranlage und der Schmelzsalzspeicher sorgen dafür, dass auch ohne Sonnenlicht bis zu 15 Stunden lang weiter Elektrizität erzeugt werden kann (im Sommer damit rund um die Uhr). Das heißt, die Gemasolar-Anlage kann auch bei Nacht und bei Bewölkung weiter betrieben werden. Damit wird die Solarenergieerzeugung zum ersten Mal tatsächlich steuerbar und ist in der Lage, auf hohe industrielle Nachfrage zu reagieren.

Fine Tubes arbeitet seit vier Jahren gemeinsam mit SENER an der Entwicklung und Herstellung der korrosionsfesten Wärmetauscherrohre für die Dampfgeneratoren sowie der Hochleistungsrohre für den Absorber des zentralen Turms der Gemasolar-Anlage. Dieser Absorber kann 95% der Solarstrahlung aufnehmen und diese Energie in die Salzschmelze im Innern des Turms übertragen, wo sie gespeichert werden kann.

„SENER weiß den Beitrag von Fine Tubes zu diesem Projekt sehr zu schätzen. Die Betriebsbedingungen für die einzelnen Komponenten erforderten hochwertige und zuverlässige Produkte, was Fine Tubes auch ohne Einschränkung lieferte. Weitere wichtige Punkte während der Fertigung waren die Einhaltung von Lieferterminen und der ständige Informationsaustausch. Zwei Aspekte, in der die Zusammenarbeit mit Fine Tubes für den erfolgreichen Verlauf des Projekts von großer Bedeutung waren.“  Santiago Arias, technischer Direktor für Betrieb und Instandhaltung bei Torresol Energy, und Peru Arribalzaga, Projektleiter bei SENER.


© TORRESOL ENERGY

Hintergrund

Die spanische Unternehmensgruppe SENER ist seit den 80er Jahren im Bereich der Solarenergie tätig. Damals arbeitete man zunächst an der Entwicklung von Solartechnologien, wie u. a. den ersten Heliostaten (Spiegeln zur Reflektion des Sonnenlichts). In den Jahren 2001 bis 2005 arbeitete das Unternehmen an zwei bahnbrechenden Solarkraftwerksprojekten, Solar Tres und Andasol-1, die dem Unternehmen umfangreiche Erfahrung in der Forschung und Entwicklung im Solarenergiebereich verschafften und schließlich zum Gemasolar-Projekt führten.

Das Gemasolar-Projekt selbst begann 2006, als SENER eine Forschungsanlage entwickelte und in der Solar-Plattform in Almería installierte. Mit dieser Anlage konnte die Funktionstüchtigkeit des Absorbers und des Schmelzsalzsystems nachgewiesen werden. Gemeinsam mit dem auf alternative Energien spezialisierten Unternehmen MASDAR aus Abu Dhabi gründete man 2008 das Unternehmen Torresol Energy und begann 2011 mit der kommerziellen Energiezeugung im Gemasolar-Kraftwerk.

Die 185 Hektar große Anlage in der Nähe von Sevilla ist mit 2650 Heliostaten ausgestattet, die die Sonneneinstrahlung zum Absorbersystem am zentralen Turm reflektieren. Die reflektierte Sonneneinstrahlung erhitzt die Salzschmelze im Innern des Turms auf über 500°C. Diese Salze werden direkt als Wärmeträgermedium genutzt. Sie werden vom Tank mit der kalten Salzschmelze zum Absorber oben auf dem Turm gepumpt, wo sie auf extrem hohe Temperaturen erhitzt werden. Danach werden sie in den Tank mit der heißen Salzschmelze oder direkt zum Wärmetauscher geleitet, wo sie Dampf erzeugen. Geht überschüssige Energie ein, z. B. wenn mehr Wärmestrahlung absorbiert wird als gerade benötigt, steigt der Füllstand im Heißtank und die Anlage kann ohne eingehende Sonneneinstrahlung bis zu 15 Stunden lang weiter Elektrizität erzeugen.

Herausforderungen

Da Gemasolar die erste Anlage ihrer Art ist, stellten sich in jeder Phase des Projekts besondere Herausforderungen. Die Anlage ist aufgrund ihrer innovativen Gestaltung und modernster, von SENER entwickelter Ausrüstung (insbesondere der zentrale Turm und Absorber sowie das Solarfeld und das Steuersystem sind hier zu nennen) so einzigartig.


© TORRESOL ENERGY

Der zentrale Absorber ist die Hauptkomponente solcher Thermosolaranlagen. Seine Komponenten müssen unter extremen Bedingungen über die gesamte Nutzungsdauer der Anlage zuverlässig funktionieren. Von Fine Tubes wurden für die Salzschmelze extrem widerstandsfähige Rohre aus einem Material mit hoher Beständigkeit gegen Korrosion, thermo-mechanischer Materialermüdung und guter Kriechfestigkeit erwartet. Hohe Qualität und Langlebigkeit waren bei diesen Rohren besonders wichtig, da der Absorber ununterbrochen in Betrieb ist und eine unglaublich große Menge an Solarenergie aufnimmt, die der Energie von über 1000 Sonnen entspricht.

SENER benötigte zudem Wärmetauscherrohre für den Einsatz in den Einheiten zur Dampferzeugung. Auch hier waren Qualität und Langlebigkeit ausgesprochen wichtig, da die Einheiten unter sehr hohem Druck arbeiten, um über 27.500 Haushalte im Jahr mit Elektrizität zu versorgen.

Lösungen

Für Projekte wie diese gibt es keine Fertiglösungen. Fine Tubes arbeitete daher zunächst gemeinsam mit SENER an Prototypen. Da wir die Standardanforderungen für diese Komponenten übertreffen konnten, entschied sich SENER für Fine Tubes als Exklusivlieferant der Rohre für die Komponenten des zentralen Absorbers. Bislang hat Fine Tubes über 15 km an nahtlosen Hochleistungsrohren mit einem Außendurchmesser von 25 mm für das System gefertigt. Diese Rohre führen die 565°C heiße Salzschmelze (Nitratsalz) im 140 Meter hohen Turm des Gemasolar-Kraftwerks. Die Rohre bestehen aus der korrosionsfesten Nickel-Chrom-Legierung 625 und sind den sehr hohen Temperaturen und extremen Einsatzbedingungen gegenüber sehr widerstandsfest.

Zudem lieferte Fine Tubes über 300 m Wärmetauscherrohre mit einem Außendurchmesser von 19 mm aus derselben Nickel-Chrom-Legierung 625, jedoch mit dickeren Wänden, um dem hohen Druck in den Dampfgeneratoren standhalten zu können.

Das Kraftwerk wurde im Oktober 2011 offiziell in Betrieb genommen. Bereits im ersten Jahr übertraf das Gemasolar-Kraftwerk alle Erwartungen. Seither steigt die Betriebsverfügbarkeit ständig und alle Zielsetzungen werden erfüllt.

Anfang 2012 speiste das Kraftwerk nach einer kurzen jährlich durchgeführten Wartungspause im Winter 12 Tage lang in Folge 24 Stunden pro Tag Elektrizität in das Stromnetz ein. Auch dieses Jahr soll sich die Energieerzeugung weiter positiv entwickeln. Ziel ist es, im Verlauf des Jahres über 110 GWh an Energie zu erzeugen und insgesamt 6450 Stunden auf voller Kapazität zu laufen.

Nächste Schritte

Über den Betrieb einer so einzigartigen Anlage, wie es das Gemasolar-Kraftwerk ist, gibt es immer noch viel zu lernen. Für SENER ist dies erst der Beginn einer Strategie zur Kostenreduzierung im Bereich der Thermosolarenergie. Das Unternehmen ist zuversichtlich, dass künftige Turmkraftwerksprojekte deutlich lukrativer verlaufen werden und dass Sonnenwärmekraftwerke in den nächsten Jahren dank Normierungsanstrengungen in der Branche eine echte Alternative zu herkömmlichen Energiequellen werden können.

Es handelt sich hierbei um eine globale Branche, die weiterhin wachsen wird. Torresol Energy plant, weltweit weitere dieser großen Kraftwerksanlagen zu bauen. Es wird nach neuen Gelegenheiten auf den internationalen Märkten gesucht. Bereits jetzt entwickelt das Unternehmen Solaranlagen in Indien, den USA, der Region Nahost/Nordafrika und in Südafrika. Derzeit stehen mögliche neue Kraftwerke in Aussicht und SENER arbeitet bereits mit Fine Tubes an weiteren Projekten. Jeder Absorber eines neuen Kraftwerks benötigt rund 50 km an Rohren.

SENER wurde von FIDIC, dem internationalen Dachverband der beratenden Ingenieure im Bauwesen, für sein Gemasolar-Projekt ausgezeichnet. Gemeinsam mit elf weiteren großen Bauprojekten in aller Welt wurde das Projekt mit der Verdienstauszeichnung in der Kategorie „Große Bauprojekte“ für seinen „Beitrag zur Steigerung der Lebensqualität“ gewürdigt.

Das Gemasolar-Kraftwerk wurde 2011 mit dem Innovationspreis für den Thermosolarbereich von CSP Today USA ausgezeichnet (dieses Jahr gewann es zudem den Preis für die beste Lastfähigkeit von CSP Sevilla 2012). Torresol Energy wurde mit zwei der europäischen CSP Today-Preise ausgezeichnet: dem Preis für die kommerzielle Technologieinnovation 2011 und dem Preis für die effizienteste Projektentwicklung 2011.

2013 wurde SENER  als Engineering-Unternehmen des Jahres mit dem Europäischen Energiepreis gekrönt. SENER erhielt dieses Preis für innovative Projekte wie zum Beispiel das solarthermische Energiekraftwerk Gemasolar.

SENER

SENER hat große Erfahrung bei der Entwicklung von Prozessanlagen und Kraftwerken, insbesondere in den Bereichen Kombikraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplung, Thermosolarenergie, Atomenergie, Wiederverdampfungsanlagen, Biobrennstoffe, Raffinerien, Chemie-, Petrochemie- und Kunststoffwerke sowie Logistik, Lagerung und Transport von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen.

SENER hat spezialisierte Ingenieurteams in allen wichtigen Disziplinen: Prozess, Instrumentierung, Hoch- und Tiefbau, Leitungsverlegung, Elektrik, Maschinenbau, Materialbeschaffung und Planung und Steuerung. Das Unternehmen bedient alle möglichen Ingenieur- und Bauprojekte und bietet Durchführbarkeits- und Konzeptstudien, Projektplanung, Beschaffung, Arbeitsaufsicht, Personalschulung, Bau und Bauleitung sowie Durchführung von EPC-Projekten.

SENER konnte sich einen erstklassigen Ruf im Bereich Energieerzeugung und -nutzung sowie der chemischen und industriellen Prozessindustrie erarbeiten. SENER wurde 2011 sowohl in Europa als auch in den USA als Ingenierunternehmen des Jahres ausgezeichnet und erhielt ebenfalls 2011 den „Increased Dispatchability Solution“-Preis für sein innovatives Schmelzsalzspeicher-System.

Weitere Informationen

http://www.sener-power-process.com/ENERGIA/solar-power/en
http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/gemasolar-plant/en

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