von Jülich nach Algerien - DLR Portal · 3. 0 1 Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH...

3.01 1Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll Kraftanlagen München GmbH

Ridlerstraße 31c - 80339 Münchenwww.ka-muenchen.de

3.01

Köln, 12.06.2013

von Jülich nach Algerien

Sonnenkolloquium DLR Dipl. Ing. MBA Gerrit Koll

Kraftanlagen München GmbH

3.01 2Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

HistorieStand der TechnologieStatus des Projekts ALSOLWo wollen wir hin ?

Inhalt

3.01 3Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Historie der Aktivitäten KAM - DLRZeit - Ausdauer - Entwicklungspipeline der Hitrec Technologie- vom 5 kW Labormaßstab zum MW Kraftwerk

1994/96: 5 KWth Receiverentwicklung im Sonnenofen in Köln1997: 200 kWth Hitrec I Entwicklung auf der PSA in Almeria1999: 200 kWth Hitrec II Entwicklung auf der PSA in Almeria2001: 200 kWth Solair I Entwicklung auf der PSA in Almeria2002/3 3000 kWth Solair Entwicklung durch DLR – Fertigung durch KAM2004/6 3000 kWth KOSMOSOL Weiterentwicklung HITREC Receiver2007/10 1,5 MWel Bau & Testbetrieb Solarversuchskraftwerk Jülich 2010: 7 MWel Machbarkeitsstudie Hybrid-Solarturmkraftwerk in Algerien2013/15: 7 MWel ALSOL Projekt in Algerien – BoughzoulAb 2015 10–50 MWel kommerzielle Projekte Nordafrika und Südamerika

10 Jahre gemeinsame Entwicklung KAM-DLR

3.01 4Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

~

AirRecirculationHeliostat Field

Open VolumetricReceiver

Cold Air 120 °C

Steam

HRSG

TurbineThermalStorage

Natural gas

Coolingcycle

Hot Air 680 °C Gas Turbine2

5

3

8

7

6

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AirRecirculationHeliostat Field

Open VolumetricReceiver

Cold Air 120 °C

Steam

HRSG

TurbineThermalStorage

Natural gas

Coolingcycle

Hot Air 680 °C Gas Turbine22

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33

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77

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444411

Schematische Darstellung Jülich TechnologieTechnologie

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AirRecirculationHeliostat Field

Open VolumetricReceiver

Cold Air 120 °C

Steam

HRSG

TurbineThermalStorage

Natural gas

Coolingcycle

Hot Air 680 °C Gas Turbine2

5

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AirRecirculationHeliostat Field

Open VolumetricReceiver

Cold Air 120 °C

Steam

HRSG

TurbineThermalStorage

Natural gas

Coolingcycle

Hot Air 680 °C Gas Turbine22

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TechnologieSchematische Darstellung „Hybridisierung“

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Extrem stabiler Turbinenbetrieb

Starker Einbruch der Strahlung

BetriebserfahrungTechnologie

3.01 7Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Typical day

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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

hour of day

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load

[ - ]

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mas

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- ]

GT generatorST from GT exhaustST solarmass flow from receiver

Nominal day load 03rd april

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GT generatorST from GT exhaust

ST solarmass flow from receiver

Betriebsstrategien

Typical day

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hour of day

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GT generator

ST from GT exhaust

ST solarmass flow from receiver

Base load Demand orientation Grid stabilization

Solar only operation

Gas turbine“Minimum load”

Gas turbine only operation

“GT max. –Solar follow up”

“Solar controlled – GT follow up”

Storage load / unload

Technologie

3.01 8Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Volumetrischer Luftreceiver HITREC

Modulare Technologie -Upscale bis150 MWth untersucht

Hohe Medium Temperaturen bis700°C ohne technische Risikenmöglich und erprobt

Unempfindlich gegen “Schieflast”und “Transienten” bei derBestrahlung – deshalb Reduzierungdes Aufwandes bei Heliostatenmöglich und sehr gutesTeillastverhalten

Arbeitsmedium kostenlos und völligunkritisch (Umwelt, Handling)

„Eigene Receivertechnologie“Technologie

3.01 9Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

„Eigene Speichertechnologie“Technologie

Charging

Discharging

Speichermedium: Keramische poröseStruktur, ähnlich Receiverwerkstoff(kostengünstig, einfach zu handeln)

Modulare upscale einfach möglich bis hinzu sehr großen Speichern

Druckloses System, keine großenWandstäken und aufwändige Behälter, keine Probleme mit Thermospannungen

Keine beweglichen Teile, keine Wartung, höchste Ausfallsicherheit

Keine Phasenwechsel, kein Einfrieren

Hohe Betriebssicherheit

3.01 10Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

“Kleine” 10m² Heliostaten

Einfache Stahlstruktur – lokal zufertigen

KAM’s eigene Betriebssoftware, einfach auf Kundenwünscheanpassbar

Niederspannungs-GleichstromFeldversorgung, Installation durch“einfache” lokale Arbeitskraft möglich

Herstellerunabhängiges design – alleKomponenten können von unterschiedlichen Lieferanten (auchlokal) beschafft werden

„Eigene Heliostatentwicklung“Technologie

3.01 11Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

HITRECTECHNOLOGY

Systemvorteile

Flexible

Efficient

Simple - Reliable

Dispatchable

Local share

Ambient friendlyModular

Technologie

Hybrid options

3.01 12Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Netzintegration von erneuerbaren Energien in AlgerienAlSol Projekt

Elektrische Leistungsanteile im deutschen Netz 2010Elektrische Leistungsanteile im dt. Netz bei Ausbau

3.01 13Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

• PV Ausbau begrenzt, insbesondere in weniger stabilen Netzen.

•In Deutschland nach 10 Jahren PV Ausbau bereits kritisch(„Fall3“)

•In Solarmärkten (z.B. Algerien) bei PV Ausbau Situation sehr viel schneller erreicht

• zur Steigerung des Solaranteils aus PV muss sehr viel Leistung installiert werden (Netzstabilität –Kosten)

•Kombination von PV und CSP ermöglichen sehr hohe Solaranteile der Energieerzeugung & Netzstabilität

Quelle: NREL, „Enabling Greater Penetration of Solar Power via the Use of CSP with Thermal Energy Storage“ (Denholm, Mehos)

Netzintegration von erneuerbaren Energien in AlgerienAlSol Projekt

3.01 14Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

0h 12h 24h

hoher Bedarf

Quelle: CDER

PV für den „Mittags-Peak“und als „Fuel Saver“

CSP alsGrundlastMittellastund für den „Abend-Peak“

Netzintegration von erneuerbaren Energien in AlgerienAlSol Projekt

3.01 15Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Weitere Schritte

Partnerschaftserklärung zum Bau des Technopols unterzeichnet vom BMU und vom alg. Wissenschaftsministerium (Okt. 2012)Zusage der deutschen Mittel durch BMU mündlich erfolgtVerschiedene Anlagenkonzepte (5-22 MW Hybrid - Konzept mit ca. 50% solar share)Verhältnismäßig kleine Skalierungsschritte ermöglichen steigende Wertschöpfungsanteile lokaler SublieferantenAusarbeitung einer Fallstudie für einen im Bezug auf den Aufbau einer lokalen Lieferkette sinnvollen nächsten Skalierungsschritt (10 – 20 MWel)Nächster Schritt: Rahmenvertrag zwischen GIZ und CDER Erste Gespräche mit Sonelgaz bzgl. möglicher FolgeprojektePräqualifikation für ein 150 MW Solarturmprojekt in Algerien erfolgtVertrag CDER/KAM, geplanter Vertragsschluss Ende 2013Baubeginn 2014 möglichLangfristiges Ziel: Konzentration auf Engineering und Schlüsselkomponeten (Receiver, Luftkreislauf, Wasser-Dampf-Kreislauf) bei gleichzeitig hohem „local content“ (Bau, Montage, Heliostatfeld).

AlSol Projekt

3.01 16Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

Wo wollen wir hin ?

50MW

Jülich, 1.5MW

Alsol2.5 MW / 7,1 MW

Upscale des Receiver zu 50 MWel

3.01 17Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

STJ Juelich

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Schritt 1: „AlSol“

Schritt 2: 7 – 22 MW PlantSchritt 3: 50 MW (ggf. multiple)

Wo wollen wir hin ?

3.01 18Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

1 x 50MW

2nd Step

Alsol

1 km

Wo wollen wir hin ?

3.01 19Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll 19

Lokale Wertschöpfung – timeline

CAPEX[€/kWel]

Time (signing)

1st Step: AlsolKAM: EPC2,5/7,1 MWel

2nd Step:7-22 MWel 3rd Step

1st 50 MWel

X times 50 MWel

Long term objective

2013 2016 2018 2020

KAM share

Localpartnershare

Schrittweiser Aufbau der Leistungsgrößen – Lokale Wertschöpfung über Partnering; step-by-step Ansatz

3.01 20Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll

HITREC Technologie an der Schwelle zur Marktreife

Nächster Schritt ALSOL Hybridkraftwerk ab 2013/14

Partnersuche für Internationalisierung

Ziele:volle Leistungsverfügbarkeit mit Solarenergie bereitstellenhohe lokale Wertschöpfungstarke lokale PartnerKAM Technologielieferant“German Technology - Production locally”

Ausblick - Zusammenfassung

3.01 21Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll Kraftanlagen München GmbH

Ridlerstraße 31c - 80339 Münchenwww.ka-muenchen.de

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Vielen Dank!

Kontakt:

KollG@ka-muenchen.de