Das Projekt "Ökonomische Chancen für die deutsche Industrie resultierend aus einer weltweiten Verbreitung von CSP (Concentrated Solar Power) Technologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. Die vorliegende Studie untersucht den ökonomischen Effekt einer weltweiten Verbreitung von CSP-Technologien für deutsche Unternehmen. Für diese Zielsetzung sind folgende Fragestellungen von Relevanz: - Welche Technologiepfade umfasst die Option CSP und wie ist der aktuelle Stand ihrer Entwicklung, Demonstration, Markteinführung und Kommerzialisierung? - Welche Länder sind Schlüsselmärkte und/oder Vorreiter in der Entwicklung, Demonstration und Kommerzialisierung von CSP-Technologien? - Welche Aktivitäten weisen deutsche Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette von CSP-Technologien bislang auf? - Wie ist die Marktstellung deutscher Unternehmen im Vergleich zu führenden internationalen Unternehmen zu bewerten? - Welches Potenzial wird CSP-Technologien in Energieszenarien zugerechnet? - Welche messbaren ökonomischen Effekte für deutsche Unternehmen, z.B. zusätzliche Wertschöpfung und die Schaffung neuer Arbeitsplätze, resultieren aus den genannten Potenzialen. Schlussfolgerungen der Studie: - Deutschlands CSP-Industrie ist international gut positioniert. Dies gilt insbesondere für hoch spezialisierte Komponentenzulieferer wie Schott Solar oder Flabeg. Deutsche Generalunternehmer, wie z.B. Solar Millennium, sind zwar an bestehenden und geplanten CSP-Kraftwerken beteiligt, spielen jedoch im Vergleich zu starken spanischen und U.S.-amerikanischen Unternehmen eine eher nachrangige Rolle. Der Ausbau hoch speziali sierten Know-hows mit Blick auf strategisch wichtige und umsatzstarke Komponenten impliziert daher das größte zukünftige Wertschöpfungspotential für deutsche Technologieanbieter. - Um die prognostizierte Nachfrage nach CSP-Technologien befriedigen zu können, müssten deutsche Marktakteure ihre Produktionskapazitäten deutlich ausbauen. Wie in Kapitel 3 dargestellt, verfügt beispielsweise Schott Solar als derzeit weltweit führender Anbieter der Receivertechnologie über eine Produktionskapazität von lediglich 400 MW, und Sie mens benötigt lange Lieferzeiten, um Aufträge für Turbinen für solarthermische Kraftwerke zu erfüllen. - Der weltweite Ausbau von CSP könnte deutschen Unternehmen enorme Wertschöpfungschancen bieten. Das gesamte Wertschöpfungspotential deutscher Unternehmen beim Bau neuer Kraftwerke im Zeitraum von 2010 bis 2050 summiert sich im moderaten Szenario auf 269-1.102 Mrd. €, im ehrgeizigen Szenario auf 476-1.952 Mrd. €. - Der CSP-Ausbau geht mit einem hohen Beschäftigungsvolumen einher. Weltweit wären im Jahr 2050 zwischen 357.000 (moderates Szenario) und 582.000 (ehrgeiziges Szenario) Arbeitskräfte für den Bau Solarthermischer Kraftwerke notwendig, um die skizzierten Ausbaupfade zu realisieren. Davon könnte die Zahl der Arbeitsplätze unter dem Dach deutscher Unternehmen im moderaten Szenario zwischen 36.000 und 146.000 und im ehrgeizigen Szenario zwischen 58.000 und 238.600 betragen. Sind deutsche Unternehmen auch in den Betrieb dieser Kraftwerke involviert, würden weitere Arbeitskräfte hinzu kommen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hirschmann Laborgeräte GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Hirschmann GmbH & Co. KG ist Komponentenhersteller für Geräte und Systeme in der Blutanalytik, DNA-Analytik, Gasspürtechnik und der einzige deutsche Hersteller von Präzisionsglaskapillaren. In einem gemeinsamen Projekt mit der Firma KACO Gerätetechnik GmbH und dem DLR, Institut für Technische Thermodynamik planen wir die Entwicklung eines durchgängig optimierten solaren Receiverreaktors, der einfach und kostengünstig mit neuen kommerziellen Katalysatorbeschichtungen ausgestattet werden kann. Unsere Arbeiten umfassen dabei die Entwicklung der Beschichtungsverfahren und der beschichteten Glasrohre sowie des Receivers an sich. Dazu sind unter anderem Dichtkonzepte, Dichtungen, Verteilerstrukturen, Sammler und weitere Einzelkomponenten zu entwickeln und in ein Receiversystem zu integrieren.
Das Projekt "Grundlagenuntersuchung zur Schwefelsaeurespaltung in einem volumetrischen Solarreceiver" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fakultät Maschinenwesen, Institut für Thermodynamik, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik durchgeführt. Entwicklung numerischer Modelle zur Berechnung der Strahlungsaustauschvorgaenge (insbesondere: Gasstrahlung); - Untersuchung der Waerme- und Stoffaustauschvorgaenge in einem volumetrischen Solarreceiver zur integrierten Verdampfung und Zersetzung der vorkonzentrierten Schwefelsaeure; - Simulation der Vorgaenge zur ersten waermetechnischen Auslegung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Hochtemperatursensorik zur Bestimmung von Viskosität und Wärmeleitfähigkeit bei Wärmeträgerfluiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von flucon fluid control GmbH durchgeführt. Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Betrieb der Pilotanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Synhelion Germany GmbH durchgeführt. Ziel des industriegeführten Forschungsprojekts SolarFuels ist der Aufbau und Betrieb einer Pilotanlage zur Produktion synthetischer Kraft- und Grundstoffe für die chemische Industrie mittels solarer Reformierung von Methan. Durch die solare Aufwertung lassen sich die Treibhausgas-Emissionen um mehr als 30% senken. Die Pilotanlage wird weltweit zum ersten Mal die gesamte integrierte Technologiekette vom Sonnenlicht bis zum synthetischen, flüssigen Kraftstoff abdecken. Für das Projekt haben die Heliokon GmbH als Tochter der Synhelion SA, das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt e.V. (DLR) und das Solarinstitut Jülich an der FH Aachen (SIJ) ihre Kompetenzen gebündelt. Gemeinsam werden drei Schlüsselkomponenten für die konzentrierende Hochtemperatur-Solartechnik optimiert, skaliert und in industriell relevantem Maßstab demonstriert: Der solare absorbierende Gas-Receiver für Temperaturen bis zu 1500 Grad Celsius, ein entsprechender thermischer Speicher sowie der indirekt beheizte Reformierungsreaktor. Alle drei Hauptkomponenten werden auf dem Multi-Fokus-Turm des DLR in Jülich getestet, bevor sie auf der Pilotanlage im Brainergy Park Jülich mit dem neu zu errichtenden Hochfokus-Heliostatfeld in Betrieb genommen werden. Die Errichtung der Pilotanlage ist ein wichtiger Meilenstein für die Entwicklung einer deutschen Wertschöpfungskette für solare Hochtemperatur-Chemieanlagen. Perspektivisch ist die Erweiterung der Technologie zur solaren Wasserstoff-Produktion geplant, welche in Zukunft einen noch größeren Beitrag zu einer CO2-neutralen Mobilität leisten wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KACO new energy GmbH durchgeführt. Die KACO GERÄTETECHNIK GmbH entwickelt, produziert und vertreibt Stromversorgungen aller Art sowie die dazugehörige Systemtechnik. Ein besonderer Schwerpunkt der Geschäftstätigkeit liegt im Bereich Photovoltaik. In einem gemeinsamen Projekt mit der Hirschmann Laborgeräte GmbH & Co. KG und dem DLR, Institut für Technische Thermodynamik, planen wir die Entwicklung eines durchgängig optimierten solaren Receiverreaktors, der einfach und kostengünstig mit neuen kommerziellen Katalysatorbeschichtungen ausgestattet werden kann. Insbesondere soll der Reaktor durch modulare Bauweise leicht installierbar sein, geringe Druckverluste aufweisen für den effizienten Betrieb und ggf. erforderliche Wartungsarbeiten mit geringem Aufwand ermöglichen. Unsere Entwicklungen umfassen u.a. eine energetisch optimierte Anlagenperipherie, eine SPS-basierte Steuerung und die Messtechnik. Weiterhin werden wir eine an die Reaktormodule angepasste Aufständerung entwickeln und Anlagenteile aufbauen. Daneben werden wir auch mögliche Anwender recherchieren und Wasserproben für Labor- und Prototypentests beschaffen. Eine praktische Beteiligung der Fa. KACO bei den Tests ist zur Gewährleistung des Wissenstransfers vorgesehen. Neben den Entwicklungsarbeiten werden wir auch die Projektkoordination übernehmen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF) durchgeführt. Ziel des Vorhabens SolPur ist die Entwicklung einer neuen solaren Receiverreaktortechnik, die durch den Einsatz neuer kommerzieller Photokatalysatorsole mit photokatalytisch aktiven Beschichtungen ausgestattet werden kann. Durch Entwicklung hinreichend aktiver und dauerstabiler Beschichtungen soll die zu den fortgeschrittenen Oxidationsverfahren zählende solare Photokatalyse hinsichtlich Energie- und Betriebsmittelbedarf in ökonomischer und ökologischer Sicht optimiert werden. Mit der neuen Solartechnik sollen industrielle Abwässer unter Einsatz von Sonnenlicht als Energieträger mithilfe des fixierten Photokatalysators (Beschichtung) und Sauerstoff als Quelle für Oxidationsäquivalente aufbereitet werden. Die Leistungsfähigkeit der neuen Beschichtungen sollen in Labortests und anhand von Realproben bewertet werden. Um die Entwicklung einer robust beschichteten solaren Receiverreaktortechnik zu gewährleisten, werden geeignete Katalysatorsole zunächst ausführlich im Laborversuch hinsichtlich Aktivität, Aktivitätserhalt unter verschiedenen Bedingungen, Reaktivierung und Abrieb getestet. Eine Modultechnik wird aus den beschichteten Glasrohren entwickelt, die zur skalierbaren Gestaltung von Behandlungsanlagen dienen soll. Diese soll bis in den Maßstab von Prototypen entwickelt werden. Neben der Qualifizierung einer aus Modulen erstellten prototypischen Behandlungsanlage soll durch umfangreiche Tests mit Realabwässern aus laufenden Prozessen bspw. der Textilveredlung u. a. Bereichen Daten zur Bewertung der Anwendbarkeit und der Anlagenauslegung gewonnen werden, um die Wirtschaftlichkeit der Technik abschätzen zu können. Die beschichteten Kollektormodule sollen von den beteiligten Firmen in ein Produkt weiterentwickelt und für die weitergehende Wasserbehandlung vermarktet werden. Der Einsatz ist bspw. zur Aufbereitung von Waschlaugen aus Gaswäschern, der Aufbereitung von sonstigen Prozesswässern oder auch zur Entkeimung und Entgiftung von Trinkwasser vorgesehen.
Das Projekt "Teilprojekt: Anpassung der Design- und Simulationtools an ein neues HTF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TSK Flagsol Engineering GmbH durchgeführt. Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Herstellung der Prozesstechnologie für die katalytische Pilotanlage, sowie Aufbau und Inbetriebnahme der Anlage in einem CSP Kraftwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Protarget AG durchgeführt. Parabolrinnenkraftwerke sind die am weitesten verbreitete solarthermische Kraftwerkstechnik. Weltweit sind etwa 80 Anlagen mit einer Leistung von über 4 GW im Betrieb. Als Wärmeträger ist ausschließlich die eutektische Mischung von Biphenyl und Diphenylether im Einsatz, deren maximale Betriebstemperatur mit 400 Grad Celsius angegeben wird. Bereits unterhalb dieser Temperatur neigt das Material zur Alterung, bei der unter anderem Wasserstoff entsteht. Dieser kann durch Permeation in den evakuierten Ringspalt der Solarreceiver eindringen. Die Ansammlung in dieser Vakuumisolierung wird durch sogenannte Getter verhindert, die das Gas binden. Ist die Getterkapazität erschöpft, steigt der Wasserstoffdruck in den Receivern an und es kommt zu hohen Wärmeverlusten, wodurch die Stromerzeugung in den Solarkraftwerken sinkt. Damit diese Situation nicht innerhalb der geplanten Anlagenbetriebsdauer eintritt, muss die Wasserstoffkonzentration eng begrenzt werden. Im Projekt HyConSys wurden die Bildung, die Verteilung und der Austrag von Wasserstoff in einem Kraftwerk untersucht und simuliert. Ferner wurde eine innovative Technik zur Analyse des Wasserstoffgehalts vor Ort im Kraftwerk entwickelt. Eine weitere Innovation aus HyConSys ist ein nanostrukturierter Katalysator, der zum Abbau von Wasserstoff eingesetzt werden kann und der im Labor unter simulierten Kraftwerksbedingungen erfolgreich getestet wurde. Hyrec3 zielt nun vor allem auf die Weiterentwicklung und Skalierung des neuen Abbauverfahrens von Wasserstoff auf der Basis des Katalysators und auf einen Test in der realen Kraftwerksumgebung in einem relevanten Maßstab. Hierdurch soll die Minderung der Wasserstoffkonzentration in der Anwendungsumgebung nachgewiesen und der Vollmaßstab vorbereitet werden. Ferner wird das Simulationstool zur Wasserstoffkontrolle weiter ausgebaut und es soll ein neues Messverfahren entwickelt werden, das es erlaubt den Sättigungsgrad der Getter zerstörungsfrei im Feld zu bestimmen.
Das Projekt "Aktive Wasserstoffkontrolle in solarthermischen Parabolrinnenanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Parabolrinnenkraftwerke sind die am weitesten verbreitete solarthermische Kraftwerkstechnik. Weltweit sind etwa 80 Anlagen mit einer Leistung von über 4 GW im Betrieb. Als Wärmeträger ist ausschließlich die eutektische Mischung von Biphenyl und Diphenylether im Einsatz, deren maximale Betriebstemperatur mit 400 Grad Celsius angegeben wird. Bereits unterhalb dieser Temperatur neigt das Material zur Alterung, bei der unter anderem Wasserstoff entsteht. Dieser kann durch Permeation in den evakuierten Ringspalt der Solarreceiver eindringen. Die Ansammlung in dieser Vakuumisolierung wird durch sogenannte Getter verhindert, die das Gas binden. Ist die Getterkapazität erschöpft, steigt der Wasserstoffdruck in den Receivern an und es kommt zu hohen Wärmeverlusten, wodurch die Stromerzeugung in den Solarkraftwerken sinkt. Damit diese Situation nicht innerhalb der geplanten Anlagenbetriebsdauer eintritt, muss die Wasserstoffkonzentration eng begrenzt werden. Im Projekt HyConSys wurden die Bildung, die Verteilung und der Austrag von Wasserstoff in einem Kraftwerk untersucht und simuliert. Ferner wurde eine innovative Technik zur Analyse des Wasserstoffgehalts vor Ort im Kraftwerk entwickelt. Eine weitere Innovation aus HyConSys ist ein nanostrukturierter Katalysator, der zum Abbau von Wasserstoff eingesetzt werden kann und der im Labor unter simulierten Kraftwerksbedingungen erfolgreich getestet wurde. Hyrec3 zielt nun vor allem auf die Weiterentwicklung und Skalierung des neuen Abbauverfahrens von Wasserstoff auf der Basis des Katalysators und auf einen Test in der realen Kraftwerksumgebung in einem relevanten Maßstab. Hierdurch soll die Minderung der Wasserstoffkonzentration in der Anwendungsumgebung nachgewiesen und der Vollmaßstab vorbereitet werden. Ferner wird das Simulationstool zur Wasserstoffkontrolle weiter ausgebaut und es soll ein neues Messverfahren entwickelt werden, das es erlaubt den Sättigungsgrad der Getter zerstörungsfrei im Feld zu bestimmen.
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