Post on 12-Oct-2019
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
441
~
AirRecirculationHeliostat Field
Open VolumetricReceiver
Cold Air 120 °C
Steam
HRSG
TurbineThermalStorage
Natural gas
Coolingcycle
Hot Air 680 °C Gas Turbine22
55
33
88
77
66
444411
Schematische Darstellung Jülich TechnologieTechnologie
3.01 5Sonnenkolloquium 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
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8
7
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AirRecirculationHeliostat Field
Open VolumetricReceiver
Cold Air 120 °C
Steam
HRSG
TurbineThermalStorage
Natural gas
Coolingcycle
Hot Air 680 °C Gas Turbine22
55
33
88
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TechnologieSchematische Darstellung „Hybridisierung“
3.01 6Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll
Extrem stabiler Turbinenbetrieb
Starker Einbruch der Strahlung
BetriebserfahrungTechnologie
3.01 7Sonnenkolloquium DLR - Kraftanlagen München GmbH – Gerrit Koll
Typical day
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
hour of day
rel.
load
[ - ]
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
rel.
mas
s flo
w [
- ]
GT generatorST from GT exhaustST solarmass flow from receiver
Nominal day load 03rd april
0,0
0,2
0,4
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
hour of dayre
l. lo
ad [
- ]
0,0
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rel.
mas
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GT generatorST from GT exhaust
ST solarmass flow from receiver
Betriebsstrategien
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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rel.
mas
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w [
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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
2
1
5
6
78
4
43
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
3.01
Vielen Dank!
Kontakt:
KollG@ka-muenchen.de