Energiewirtschaftliche Einordnung
Die Stromerzeugungsinfrastruktur in Deutschland besteht überwiegend aus thermischen Kraftwerken. Hier wird Wärme aus verschiedenen Energiequellen durch Gas- und Dampfkreisprozesse in Strom umgewandelt. Bislang waren dies zumeist Kohle, Erdgas und Kernenergie, zukünftig sollen verstärkt Abfälle, Biomasse, Erdwärme und anderweitig nicht nutzbarer erneuerbarer Strom eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang ist eine drängende Forschungsfrage, wie bestehende Energieinfrastrukturen, zu denen auch die mit Blick auf zentrale Großkraftwerke ausgebauten Stromnetze gehören, durch neue technologische Lösungen für die Energiewende nutzbar gemacht werden können.
Gaskraftwerke haben ein hohes Flexibilitätspotenzial und können einen Beitrag dazu leisten, die fluktuierende Erzeugung aus erneuerbaren Energieanlagen auszugleichen. Auch mittels tiefer Geothermie lässt sich, neben der direkten Nutzung geothermischer Wärme, Wärme bereitstellen und Strom produzieren. Solarthermische Kraftwerke nutzen konzentrierte Sonnenenergie als Wärmequelle. Zwar existieren diese aufgrund der geringen direkten Sonneneinstrahlung in Deutschland nur als Demonstrationsanlagen. Allerdings spielt die solarthermische Nutzung der Sonneneinstrahlung in anderen Regionen der Welt eine wichtige Rolle. Entsprechend sind auch deutsche Unternehmen und Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der solarthermischen Stromerzeugung tätig und verfügen über ein entsprechendes Exportpotenzial.
Strategische Ziele von Forschung und Entwicklung
Zentrale Forschungsziele bestehen darin, neue Kraftwerksprozesse zu entwickeln sowie bestehende zu verändern. Hier gilt es, neuartige Kreisprozesse oder hybride Anlagenkonzepte zu entwickeln und Energiespeicher in den Kraftwerksprozess zu integrieren. Durch Retrofitmaßnahmen sollen veränderte oder neue Brennstoffzusammensetzungen zum Einsatz kommen, auch sollen der Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Betriebsarten erhöht sowie Emissionen gemindert werden. Darüber hinaus sind Werkstoffentwicklung und -weiterentwicklung für kraftwerkstechnische Einsatzbereiche und Komponenten von Bedeutung, die es ermöglichen, CO2 abtrennen und nutzen zu können. Eine konkrete Forschungsfrage betrifft das Speichern von Strom über Power-to-X-Prozesse. Da es derzeit nicht möglich ist, Strom in ausreichendem Maße direkt zu speichern, wird der zu viel produzierte Strom bei Power-to-X eingesetzt, um Wasserstoff oder andere Brennstoffe zu erzeugen. Diese können dann gespeichert und bei Bedarf zum Beispiel in Gaskraftwerken rückverstromt werden. Hierzu muss unter anderem der Einsatz von gasförmigen synthetischen Brennstoffen aus Power-to-X Anlagen weiter erforscht werden.
Allgemein soll die Entwicklung dezentraler, modularer Kraftwerksanlagen mittlerer Leistungsklasse vorangetrieben werden. Darüber hinaus spielt die Vernetzung dezentraler Kraftwerke und Gasmotoren mit Erzeugungsanlagen, die erneuerbare Energien nutzen, und Energiespeichern in Form virtueller Kraftwerke eine Rolle. Um etwa die Exportchancen im Bereich der solarthermischen Kraftwerkstechnologie zu nutzen, braucht es Integrationskonzepte für solarthermische Kraftwerke und Wärmespeicher im Verbund mit anderen erneuerbaren Energiequellen. Technologieübergreifende Konzepte, auch in Kombination mit Photovoltaik, Wind, Biomasse und Biogas, sind generell wichtige Themen für Forschung und Entwicklung im Bereich Thermische Kraftwerke. Speziell für geothermische Kraftwerke besteht zudem Forschungsbedarf im Bereich Wärmeübertragungsanlagen und Kühlprozesse.
Skizzeneinreichung und Kontakt
Um Fördermittel für Ihr Projekt zu beantragen, müssen Sie zunächst Ihren Vorschlag über easy-Online einreichen, ein Portal zur Beantragung von Fördermitteln des Bundes. Natürlich stehen Ihnen bei Fragen zur Antragstellung die Kontaktpersonen bei PtJ auch persönlich zur Verfügung:
Thermische Kraftwerke
Dr. Tarik Schwarzer: 02461 61-9157, t.schwarzer@fz-juelich.de
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