Konzentrierende Solarenergie plant heimlichen Angriff auf fossile Brennstoffe

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Interessengruppen im Bereich der Kernenergie haben das Geschehen auf der COP 28-Klimakonferenz bejubelt, wo sich die USA einem neuen Versprechen von 20 Nationen angeschlossen haben, die Kernenergiekapazität bis 2050 zu verdreifachen. Ob sie dieses Ziel erreichen oder nicht, hängt vom Interesse der Investoren ab, und zwar von vielen Auch andere Akteure im Bereich der Dekarbonisierung konkurrieren um Aufmerksamkeit. Dazu gehört auch das US-Startup Heliogen, das sich auf Solarstrom konzentriert und ein neues partikelbasiertes System einführt, mit dem Ziel, fossile Brennstoffe aus schwer zu dekarbonisierenden Industrien zu verdrängen.

Konzentrierende Solarenergie vs. Kernenergie

Die Kernenergie nimmt in der modernen Energielandschaft einen besonderen Platz ein. Abgesehen von Unfällen und Sicherheitsrisiken bieten sie den Umfang und die Verfügbarkeit rund um die Uhr, die von fossilen Kraftwerken erwartet werden, ohne CO2-Emissionen.

Ihre Rolle als Dekarbonisierer wird jedoch durch Wind- und Solarenergie untergraben. Neue Energiespeicher- und Smart-Grid-Technologien ermöglichen es Windturbinen und Solarpaneelen, schwerere Aufgaben zu übernehmen, was die Begründung für den Bau neuer Kernkraftwerke untergräbt.

Konzentrierende Solarstromanlagen sind für eine umfassende Dekarbonisierung besonders gut geeignet, da ihre Energiespeicherkapazität eingebaut ist. Konzentrierende Systeme nutzen Sonnenlicht, um ein Übertragungsmedium zu erhitzen, typischerweise geschmolzenes Salz oder ein Spezialöl, das gleichzeitig als Energiespeicherplattform dient (siehe mehr). CleanTechnica CSP-Abdeckung hier).

Bereits 2015 zogen Forscher des Imperial College in London eine Bestandsaufnahme des wirtschaftlichen Wettbewerbs zwischen Konzentrationen Solar- und Kernenergie. Am Beispiel eines 15-Jahres-Zeitraums in Südafrika stellten sie fest, dass die wirtschaftlichen Argumente für eine Konzentration der Solarenergie auf die Kosten sprechen, mit zusätzlichen Vorteilen in Form von „geringeren Investitions- und Umweltrisiken“.

„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kernkraft zwar eine wichtige emissionsarme Energietechnologie in Regionen mit wenig Sonne sein könnte, CSP im Fall Südafrikas jedoch in der Lage sein könnte, eine stabile Grundlastversorgung zu geringeren Kosten als Kernkraft bereitzustellen, und dies möglicherweise auch getan hat.“ andere nicht kostenbezogene Vorteile“, schlussfolgerten sie.

Bau eines besseren (und kostengünstigeren) konzentrierenden Solarkraftwerks

Wenn Sie auf neuere Studien gestoßen sind, schreiben Sie uns eine Nachricht im Kommentarthread. Abgesehen von den Kosten haben sich konzentrierende Solarsysteme in Übersee schneller durchgesetzt als hier in den USA, wo eine Reihe von fünf Vorzeigeprojekten aus der Obama-Ära keine Folgedynamik bei den Investoren entfachen konnten.

Dennoch hält das US-Energieministerium weiterhin an der Konzentration von Solarenergie fest. Die Agentur ist insbesondere an der Möglichkeit interessiert, solarthermische Kraftwerke als Ersatz für fossile Brennstoffe in der Stahlerzeugung und anderen Schwerindustrien mit hohem Wärmebedarf einzusetzen.

Die Energieabteilung hat unter anderem mit Heliogen zusammengearbeitet, um die Herausforderung der hohen Hitze zu bewältigen. Das Unternehmen brach 2019 mit einem modularen Ansatz aus dem Tarnmodus aus, der darauf abzielte, emissionsfreie Solarenergie für Stahl-, Zement- und andere Industrieanwender bereitzustellen. Je nach Bedarf der Industrie kann die Anlage Strom, grünen Wasserstoff oder Prozesswärme produzieren.

„Die modulare Lösung von Heliogen ist darauf ausgelegt, den Einsatz fossiler Brennstoffe in anspruchsvollen Betrieben zu ersetzen. Durch die Kombination von KI-gesteuerter Konzentration Solarthermische Technologie Mit der Langzeitspeicherung thermischer Energie kann Heliogen regelbare erneuerbare Energie für wärme- und energieintensive Betriebe bereitstellen“, erklärt das Unternehmen.

Im Jahr 2020, CleanTechnica nahm zur Kenntnis, dass Heliogen überkritisches Kohlendioxid für sein Energiesystem verwendet. Anstelle von geschmolzenem Salz oder Öl verwendet das Unternehmen auch Keramikpartikel als Energieübertragungs- und Speichermedium. Letztes Jahr erhielt das Unternehmen vom Energieministerium einen Preis in Höhe von 39 Millionen US-Dollar für den Bau einer 5-Megawatt-Demonstrationsleistung der neuen Technologie in Zusammenarbeit mit der Firma Woodside Energy.

Bei der neuesten Entwicklung hat Heliogen Validierungsdaten von Drittanbietern für seine neue automatisierte Heliostat-Steuerungssoftware erhalten, die darauf abzielt, die Effizienz der Heliostat-Nachführung in konzentrierenden Solarkraftwerken zu maximieren.

Eine Geheimwaffe für konzentrierende Solarkraftwerke

Für diejenigen unter Ihnen, die mit dem Thema noch nicht vertraut sind: Unter Tracking versteht man die Anpassung der Position von Solarmodulen, damit diese im Laufe eines Tages der Sonne folgen können. Der Betrieb der Tracking-Ausrüstung erfordert zwar Energie, diese wird jedoch durch den Effizienzgewinn bei der Solarumwandlung mehr als ausgeglichen.

Eine ähnliche Dynamik ist bei der Verfolgung von Heliostaten am Werk, und Heliogen blickt über das Potenzial hinaus, seine eigenen Abläufe zu maximieren. Die Software ist heliostatunabhängig. Heliogen geht davon aus, eine Lizenz für die Nutzung durch andere bestehende und geplante konzentrierende Solarkraftwerke zu erhalten.

„In einem kürzlich durchgeführten Test wurde die Closed-Loop-Software von Heliogen auf Heliostaten von Drittanbietern eingesetzt, was ein Novum in der Branche darstellt“, erklärte das Unternehmen in einer Pressemitteilung mit Bezug auf den Sandia-Validierungsprozess.

„Diese Technologie ist von entscheidender Bedeutung für die Erkennung optischer Ungenauigkeiten und die Einleitung einer autonomen Korrektur, die die Effizienz bestehender CSP-Anlagen weltweit erheblich verbessern kann“, fügten sie hinzu. „Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Beseitigung der Hauptursachen für historische Ungenauigkeiten bei der Heliostatenausrichtung innerhalb der bestehenden Infrastruktur konzentrierender Solarenergieanlagen dar.“

Heliogens Ziel für den Sandia-Test bestand darin, den Spurfehler auf weniger als 1 Milliradian zu reduzieren. Ein Milliradiant ist die Maßeinheit, die zur Beurteilung sehr kleiner Winkel verwendet wird, wie sie zum Beispiel beim Einstellen der Zielvisierung von Schusswaffen verwendet werden.

Die Software hat dieses Ziel erreicht und noch einiges mehr erreicht, denn sie erreichte einen Trackingfehler von nur 0,33 Milliradian.

Was die weitreichende Wirkung betrifft, betonte Christie Obiaya, CEO von Heliogen, wie die Software dazu beitragen könnte, die Energiewende zu beschleunigen.

„Diese Entwicklung ist von entscheidender Bedeutung für die Erweiterung des Anwendungsbereichs unserer proprietären Technologie, die ihre Anwendung in der Regierung, in der Industrie sowie bei neuen oder bestehenden Solarprojekten ermöglicht und so die Dekarbonisierung von Sektoren vorantreibt, in denen es schwierig ist, CO2-Emissionen zu reduzieren“, sagte Obiaya.

Mehr CSP für die USA

Heliogen hatte in diesem Jahr eine holprige Haushaltsgeschichte, es sind jedoch Anzeichen einer Erholung erkennbar. Zusätzlich zur erfolgreichen Validierung seiner Tracking-Software gewann das Unternehmen letzten Monat einen Platz unter acht anderen Halbfinalisten im American-Made Heliostat Prize-Wettbewerb des Energieministeriums. Im Oktober gab Heliogen außerdem den Abschluss zweier wichtiger Meilensteine ​​zur Unterstützung seines Demonstrationskraftwerks für konzentrierende Solarenergie bekannt: das Capella-Projekt.

Der Heliostate-Preis-Wettbewerb zielt darauf ab, Innovatoren aus dem privaten Sektor zu motivieren, dazu beizutragen, die Kosten für die Konzentration von Solarenergie zu senken. „Die Senkung der Kosten für Heliostaten unterstützt die Erreichung der Ziele ein dekarbonisierter Energiesektor bis 2035 und eine Netto-Null-Wirtschaft bis 2050, die den Einsatz flexibler und steuerbarer Erzeugungs- und Energiespeichertechnologien erfordert, wie etwa konzentrierende Solarthermie (CSP) mit thermischer Energiespeicherung und Hochtemperatur-Prozesswärme“, erklärt das Energieministerium.

Heliogen gewann einen Platz im Wettbewerb für seine Arbeit bei der Bewertung drahtloser Heliostat-Steuerungssysteme unter Verwendung weit verbreiteter, handelsüblicher Kommunikationssysteme.

Zu den von den anderen Halbfinalisten entwickelten Kostensenkungsmaßnahmen gehören Strategien zur Reduzierung der Kosten der Heliostatenstruktur durch die Einführung neuer Designs, Herstellungsverfahren und Materialien.

Die Finalisten werden im April nächsten Jahres bekannt gegeben, also bleiben Sie dran, um mehr darüber zu erfahren.

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Foto (beschnitten): Heliostaten für konzentrierende Solarstromsysteme, mit freundlicher Genehmigung von Heliogen.