Andasol

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Andasol
Das Kraftwerk Andasol
Lage
Koordinaten	37° 13′ 3″ N, 3° 3′ 41″ W37.2175-3.0613888888889Koordinaten: 37° 13′ 3″ N, 3° 3′ 41″ W
Land	Spanien
Daten
Primärenergie	Solarenergie
Leistung	150 Megawatt
Typ	Sonnenwärmekraftwerk
Eigentümer	Andasol 1: Andasol 1 Central Termosolar Uno, S.A Andasol 2: Andasol 2 Central Termosolar Dos, S.A Andasol 3: Marquesado Solar S.L.
Betriebsaufnahme	Andasol 1: 2008 Andasol 2: 2009 Andasol 3: 2011
Turbine	Dampfturbinen
Eingespeiste Energie im Jahre	kalkuliert pro Block: 163[1]–180 GWh

Andasol ist ein Komplex aus drei solarthermischen Kraftwerken in der spanischen Provinz Granada, dessen Höchstleistung nach kompletter Fertigstellung etwa 150 Megawatt (MW) beträgt. Die Kraftwerke wurden von dem Erlanger Unternehmen Solar Millennium initiiert und entwickelt.

Der Komplex besteht aus drei Kraftwerken, dem seit Mitte 2009 im Regelbetrieb befindlichen Andasol 1, dem im Testbetrieb Strom ins Netz liefernden Andasol 2 und dem jüngsten der drei Kraftwerke Andasol 3, das seit September 2011 in Betrieb ist.

Der Standort des Kraftwerks-Komplexes liegt im Gemeindegebiet von Aldeire und La Calahorra in der Region Marquesado del Zenete. Er befindet sich 10 km süd-östlich von Guadix in der spanischen Provinz Granada.

Allgemeines

Jedes der drei Andasol-Kraftwerke steht auf einer Grundfläche von etwa 1,95 km² (1300 × 1500 m in Nord-Süd-Ausrichtung). Der Zugang zum Hochspannungsnetz erfolgt durch Anbindung an eine 400-kV-Leitung bei Huéneja in zirka 7 km Entfernung.

Für das Solarfeld wurde die von Solar Millennium entwickelte Parabolrinnen-Technologie „Skal-ET“ eingesetzt. Der Spitzenwirkungsgrad des Solarfelds beträgt rund 70 %, der theoretische Wirkungsgrad im Jahresmittel etwa 50 %. Jedes der drei Solarfelder besitzt 209.664 Parabolspiegel auf einer Solarfeldgröße von 510.120 m² sowie 22.464 Absorberrohre („Receiver“) von je 4 Meter Länge, daneben 624 Sonnensensoren. Die jährliche Direktnormalstrahlung (DNI) beträgt für jedes der drei Solarfelder 2.136 kWh/m².

Der Turbinenkreislauf des Kraftwerks weist folgende Leistungsdaten aus: Die Turbinenleistung beträgt 49,9 MW. Bei jährlich rund 3.500 Betriebsstunden mit Volllast wird eine jährliche Brutto-Stromerzeugung von rund 180 GWh (andere Angabe: 163 GWh^[1]) prognostiziert. Der Spitzenwirkungsgrad des Turbinenkreislaufs beträgt rund 40 %, der Wirkungsgrad im Jahresmittel zirka 30 %.

Der Wasserbedarf eines Andasol-Kraftwerks für die Kühlung des Dampfes beträgt rund 870.000 m³ pro Jahr und wird aus Grundwasser gedeckt, welches aufgrund der Nachbarschaft der Sierra Nevada in für spanische Verhältnisse überdurchschnittlichem Maße verfügbar ist.

Für die Gesamtanlage ergibt sich ein Spitzenwirkungsgrad von etwa 28 % sowie ein Wirkungsgrad im Jahresmittel von rund 15 %. Die Lebenserwartung wird auf mindestens 40 Jahre geschätzt.

Die prognozierte Leistung jeder Andasol-Einheit kann nach Eigenangaben der Betreiber Strom für 200.000 Einwohner (EW) Spaniens substituieren, hinterlegt ist jedoch nur ein privater Haushaltsverbrauch von etwa 850 kWh pro Einwohner und Jahr. Wird der Gesamtstromverbrauch, bestehend aus Privat, Industrie, Infrastruktur, ÖPNV usw. auf den einzelnen Einwohner umgerechnet, so ergibt dies einen Gesamtverbrauch von etwa 7000 kWh pro Einwohner und Jahr^[2]). Jede Andasol-Anlage substituiert damit den Gesamtstrombedarf von etwa 23.000 EW (allerdings bisher nur theoretisch, da noch keine Produktionszahlen vorliegen).

Die drei Kraftwerke im Einzelnen

Andasol 1

Andasol 1 ist das als erstes fertiggestellte solarthermische Kraftwerk der Andasol-Reihe; es ging im Dezember 2008 ans Netz und wurde am 1. Juli 2009 offiziell eingeweiht.^[3] Es ist das erste Solarkraftwerk Europas und mit 510.000 Quadratmetern Kollektorfläche auf einer Grundfläche von 1300 m × 1500 m das derzeit größte Solarkraftwerk weltweit.

Für die Projektentwicklung von Andasol 1 ist das Erlanger Unternehmen Solar Millennium verantwortlich. Die Investitionskosten werden auf 300 Millionen Euro veranschlagt. Partner der Solar Millennium für die Errichtung des Kraftwerks ist der spanische Baukonzern Grupo Cobra, ein Tochterunternehmen des Bau- und Telekommunikationskonzerns Grupo ACS. Die Grupo Cobra verantwortet den Bau des Kraftwerks und hält 75 % der Anteile der Kraftwerksgesellschaft Andasol 1 S.A. Das Technologieunternehmen Flagsol GmbH, eine 100-prozentige Tochtergesellschaft der Solar Millennium, übernimmt die technische Planung, also auch Auslegung, Bauüberwachung und Steuerung für das Solarfeld.

Die Grundsteinlegung fand am 20. Juli 2006 statt. Der Standort liegt auf der Hochebene von Guadix in der Provinz Granada. Nach einer Bauzeit von etwa zwei Jahren wurde im Oktober 2008 der Testbetrieb aufgenommen.^[4] Im Dezember 2008 erfolgte die Anbindung an das Stromnetz; der reguläre Betrieb startete Anfang 2009, wobei die Testphase offiziell noch nicht abgeschlossen war.^[5]

Das Kraftwerk Andasol 1 ist Eigentum der Kraftwerksgesellschaft Andasol 1 Central Termosolar Uno, S.A. mit Sitz in Aldeire in Spanien. Diese Gesellschaft ist zu einem Aktienanteil von 75 % im Besitz der Cobra Sistemas y Redes, S.A. mit Sitz in der spanischen Hauptstadt Madrid. Cobra Sistemas y Redes selbst ist ein Unternehmen in der ACS/Cobra-Gruppe. Die restlichen 25 % der Anteile an der Kraftwerksgesellschaft hielt die Solar Millennium Verwaltungs GmbH, ein am 23. September 1998 gegründetes Tochterunternehmen der Solar Millennium AG mit Sitz in Erlangen. Am 16. Juli 2009 hat Solar Millennium seine restlichen 25 % an die ACS/Cobra-Gruppe veräußert.^[6]

Andasol 1

Geographische Daten:
Standort	Aldeire, 10 km östlich von Guadix, Spanien
Koordinaten	37°13′N 3°04′W
Höhe über NN	1100 m
Kraftwerk:
Kraftwerksname	Andasol 1 [1]
Inbetriebnahme	Ende 2008
Parabolspiegel	209.664
Kollektorfläche	510120 m²
Grundfläche	1300 m × 1500 m
Turbine:
Spitzenwirkungsgrad	rund 40 %
Wirkungsgrad im Jahresmittel	zirka 30 %.
Elektrische Leistung	49,9 MW
jährliche Brutto-Stromerzeugung	rund 180 GWh (prognostiziert)
Kühlturm:
Bauart	Zellenkühler-Hybridkühlturm
Wasserverbrauch pro Jahr	870.000 m³
Gesamtanlage:
Spitzenwirkungsgrad	etwa 28 %
Wirkungsgrad im Jahresmittel	rund 15 %
Erwartete Lebensdauer	mindestens 40 Jahre

Andasol 2

In unmittelbarer Nähe von Andasol 1 begannen im Februar 2007 die Baumaßnahmen für die Errichtung eines weiteren praktisch baugleichen Parabolrinnenkraftwerks Andasol 2, das Mitte 2009 den Testbetrieb aufgenommen hat.^[7] Das Solarfeld ist bereits komplett fertiggestellt.^[4][8][5]

Eigentümer des Kraftwerks Andasol 2 ist die Andasol 2 Central Termosolar Dos, S.A., ebenso wie die Kraftwerksgesellschaft von Andasol 1 mit Sitz in Aldeire. Auch die Anteile dieser Gesellschaft wurden lange Zeit zu 75 % von der Cobra Sistemas y Redes, S.A. und zu 25 % von der Solar Millennium Verwaltungs GmbH gehalten, bis am 16. Juli 2009 Solar Millennium die restlichen 25 % ebenfalls an die ACS/Cobra-Gruppe veräußerte.^[6]

Andasol 3

Das dritte Kraftwerk Andasol 3 entstand seit September 2009 in unmittelbarer Nähe zu Andasol 1 und 2.^[9] Im Juni 2010 wurde die Montage der Parabolrinnen-Kollektoren abgeschlossen.^[10] Die Inbetriebnahme erfolgte im September 2011.^[11]

Andasol 3 befindet sich im Eigentum der spanischen Gesellschaft Marquesado Solar S.L. Hauptgesellschafter und direkt beteiligt sind die Stadtwerke München GmbH mit 48,9 %. Weitere Gesellschafter sind eine Beteiligungsgesellschaft (25,1 %) mit den Gesellschaftern RWE Innogy AG und Rheinenergie AG, sowie eine weitere Beteiligungsgesellschaft (26 %) aus MAN Ferrostaal AG und der Solar Millennium AG.^[12]

Technik

Zum Einsatz kommt bei den Andasol-Kraftwerken die Parabolrinnen-Technologie: Mit Spiegeln wird das Sonnenlicht auf ein Absorberrohr fokussiert, das darin enthaltene synthetische Wärmeträger-Öl wird durch die Sonnenenergie auf 400 °C erhitzt. Dieses Öl erzeugt über einen Wärmeübertrager Dampf, der die Kraftwerksturbinen antreibt. Die drei Kraftwerke der Andasol-Reihe sind nahezu baugleich; hier Daten zu Andasol 1:

Im Betrieb werden bei einer Höchstleistung von 50 MW jährlich geschätzte 176 GWh elektrische Energie erzeugt. Die erzeugte Energiemenge entspricht einer mittleren Leistung von 20 MW. Die reinen Baukosten von 300 Millionen Euro umgerechnet auf eine Laufzeit von 20 Jahren entsprechen einem Strompreis von mindestens 8,5 Cent pro kWh ohne Unterhalts- und Amortisationskosten. Vergütet wird der Strom in Spanien mit 27,8399 Cent pro kWh durch die gesetzlich garantierte Einspeisevergütung.^[13] Der Wirkungsgrad liegt bei 15 Prozent.^[13] Zum Vergleich: An Land erzeugter Windkraftstrom wird im Jahr 2009 in Spanien mit etwa 6 Cent pro Kilowattstunde vergütet, besitzt aber keine Speicherfähigkeit.

Damit das Kraftwerk auch nachts Energie liefert, kann das Wärmeträger-Öl alternativ durch einen Salzspeicher geleitet werden. Dieser thermische Speicher fasst 28.500 Tonnen Salz, seine Kapazität reicht für 7,5 Stunden Volllastbetrieb aus. Verwendet wird ein Flüssigsalzgemisch bestehend aus 60 % Natriumnitrat (NaNO₃) und 40 % Kaliumnitrat (KNO₃). Dieser Salzvorrat muss ständig im geschmolzenen Zustand erhalten bleiben (Bereich von 250° bis 350°). Sinkt die Temperatur unter 240° Celsius, wird das Salz fest und die Anlage wird irreparabel zerstört.^[14] Schmelzsalzspeicher dieser Größenordnung sind ein Novum, das Referenzobjekt Solar Two in Barstow (Kalifornien) war deutlich kleiner. Die Speichergröße betrug dort nur etwa 15 % des Andasol-Speichers. Die Betreiber des Andasol 3-Fonds weisen auf dieses Problem ausdrücklich hin, unter Umständen ist deswegen eine vorzeitige endgültige Beendigung des Betriebs und gesamter "Verlust der Einlagen" möglich.^[15]

Der Salzspeicher jedes Andasol-Kraftwerks befindet sich in jeweils zwei Tanks mit unterschiedlicher Temperatur von 14 m Höhe und 36 m Durchmesser. Im Salzspeicher gibt das Öl über einen Wärmeübertrager seine Wärme an die flüssige Salzschmelze ab. Mit dem erhitzten flüssigen Salz kann dann bei Bedarf über denselben Wärmeübertrager wieder das Öl erhitzt werden. Mit dem heißen Öl wird wiederum Dampf erzeugt, welcher wie in einem Wärmekraftwerk einen Turbosatz antreibt. Im Wesentlichen unter Nutzung von Grundwasser aus Brunnen am Standort wird der Dampf mit Hilfe von Kühltürmen per Verdunstung gekühlt.

Wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, um drohende Salzstarre im Speicher zu verhindern, werden die Speicher mit Erdgas geheizt. Dieser Erdgasverbrauch ist mit ca. 15% der Gesamtenergieproduktion von Andasol kalkuliert (festgelegt in der Vereinbarung über die Einspeisevergütung). Je Andasol-Einheit dürfen jährlich also ca. 25.000 MWh bzw. ca. 30 Millionen m³ Erdgas für die Speicherheizung verwendet werden.^[16]

Betrieb

Andasol-1 produziert seit Anfang 2009, Andasol-2 hat Ende 2009 die Testphase abgeschlossen, Andasol-3 September 2011. Produktionszahlen wurden noch nicht veröffentlicht.

Wasserverbrauch

Zur Kühlung des Dampfes im Generatorkreislauf werden bei jedem Andasol-Kraftwerk rund 870.000 m³ Wasser pro Jahr "verbraucht" (verdampft). Durch die Nähe des Gebirges der Sierra Nevada ist dies an diesem Standort relativ einfach ersetzbar, obwohl gerade im Süden Spaniens Wassermangel herrscht. Die Menge des "verbrauchten" Wassers entspricht nach Angaben des Betreibers in etwa der Menge Wasser, die eine Stadt mit 20.000 Einwohnern pro Jahr braucht oder der Produktion von Weizen auf einer solchen Fläche.^[13][17] Hier ist aber zu beachten, dass Weizen oft Regenwasser, Andasol aber nur hochwertigeres Grundwasser nutzt. Die Wassernutzung von nordeuropäischen Kraftwerken liegt bei ca. 1,9 bis 2,6 l/kWh (Ausnahme hier: AKWs mit 3,2 l/kWh).^[18][19] Der wirkliche Wasser"verbrauch" durch Verdunstung ist im KW Andasol mit ca. 5 l/kWh (errechnet aus Angaben oben, 870.000 m³/176 GWh) wesentlich höher, da hier ausschließlich Kühlung durch Verdunstung möglich ist, nicht wie bei anderen Kraftwerken in Nordeuropa auch "Verbrauch" durch Kühlung im Durchlaufverfahren (Erwärmung von Fließwasser ohne Verdunstung). Am Standort der Andasol-Anlage herrschen andere meteorologische Bedingungen (Umgebungstemperatur und -feuchte) als bei eher nördlich gelegenen Standorte der konventionellen Anlagen mit niedrigerem Wasser"verbrauch". Je wärmer und trockener die Umweltbedingungen sind, umso höher ist der Kühlwasser"verbrauch" eines thermischen Kraftwerks mittels Verdunstung von Wasser. Die Betreiber des Andasol3-Fonds weisen auf dieses Kühlwasserproblem ausdrücklich hin, unter Umständen ist deswegen eine vorzeitige endgültige Beendigung des Betriebs und gesamter "Verlust der Einlagen" möglich.^[15](S. 28 f).

Flächenverbrauch

Andasol überbaut je Einheit ca. 2 km² landwirtschaftliche Fläche (inklusive der Zuwegungen). Umgerechnet auf die ca. 20.000 Einwohner (EW), deren Stromversorgung durch jede Andasoleinheit substituiert wird (gerechnet der tatsächliche Gesamtstromverbrauch und nicht der rein private), wären das ungefähr 2,5 % der Agrarfläche, die diesen Einwohnern Spaniens theoretisch zur Versorgung zur Verfügung steht. Zum Vergleich: Photovoltaik benötigt ungefähr 60% dieser Fläche (PV-Durchschnittertrag in Südspanien ca. 1,6 kWh/a·Wp oder 1600 Volllaststunden), neun Windkraftanlagen des Typs E-126 (Enercon, 7,5 MW) produzieren ebenfalls Strom für 20.000 EW^[20] wie eine Andasoleinheit und benötigen mit rund 0,5 ha pro Anlage^[21] (davon ca. 500m² für die Anlage selbst) wenig bis keine Agrarfläche, da Speicher für Strom (i. d. R. Pumpspeicher-KW) in entfernterer gebirgiger Gegend gebaut werden.

Auszeichnung

Solar Millennium wurde für die Initiierung und Entwicklung der Andasol-Kraftwerke im Mai 2008 mit dem Energy Globe Award in der Kategorie „Fire“ ausgezeichnet. Mit dem Energy Globe Award in dieser Kategorie werden innovative Projekte zur umweltfreundlichen Energieerzeugung prämiert.

Quellen

• Die Parabolrinnen-Kraftwerke Andasol 1 bis 3. Broschüre der Solar Millennium AG, 2008.

Weblinks

• Solar Millennium AG – Entwicklungsfirma von Andasol 1
• Beschreibung von Andasol 1 bis 3 (PDF-Dokument; 1019 kB)
• Video zum Solarkraftwerk Andasol (ZDFmediathek)

Einzelreferenzen

1. ↑ ^{a b c} http://www.solarmillennium.de/upload/Download/Technologie/Andasol1-3deutsch.pdf
2. ↑ Sebastian Barzel: Welt auf einen Blick - Energie - Stromverbrauch - alle Länder, Erdkunde, Wissenschaft, Links, Informationen. Welt-auf-einen-blick.de. Abgerufen am 21. September 2010.
3. ↑ Andasol 1 wird offiziell eingeweiht, Pressemeldung vom 1. Juli 2009 auf der Webseite www.solarmillennium.de
4. ↑ ^{a b} Andasol 1 hat Testbetrieb aufgenommen, Mitteilung vom 15. Oktober 2008 auf der Webseite www.solarmillennium.de
5. ↑ ^{a b} Geschäftsbericht 2007/2008 der Solar Millennium AG, S. 6.
6. ↑ ^{a b} Solar Millennium schließt geplante Anteilsverkäufe von Andasol 1 und 2 erfolgreich ab, Pressemeldung der Solar Millennium vom 17. Juli 2009.
7. ↑ Information auf der Hauptseite der Webpräsenz von Solar Millennium, abgerufen am 26. Juli 2009.
8. ↑ Andasol 2 im Bau - Baufortschritt von Andasol 1 weiter planmäßig, Mitteilung vom 13. April 2007 auf der Webseite www.solarmillennium.de
9. ↑ Solar Millennium: Spanischer Industrieminister gibt Vorregistrierung von Andasol 3 und Ibersol bekannt, Pressemeldung vom 11. November 2009 auf der Seite www.solarmillenium.de
10. ↑ Rohstoff-Welt.de » Unternehmen » Solarkraftwerk Andasol 3: Montage der Parabolrinnen-Kollektoren abgeschlossen
11. ↑ Spanien: Andasol 3 geht ans Netz. In: IWR.de, 30. September 2011. Abgerufen am 30. September 2011.
12. ↑ Stadtwerke München und RWE Innogy realisieren zusammen mit MAN Ferrostaal, RheinEnergie und Solar Millennium Parabolrinnen-Kraftwerk in Spanien, Pressemitteilung der Solar Millennium AG vom 10. Juli 2009.
13. ↑ ^{a b c} Die Parabolrinnen-Kraftwerke Andasol 1 bis 3 (PDF, 1,0 MB), Solar Millennium AG.
14. ↑ Wärmespeicher macht Solarenergie konkurrenzfähig, bei wiwo.de
15. ↑ ^{a b} http://www.solarmillennium.de/upload/Fonds_2009/Emissionsprospekt_Fonds_AS3.pdf (S. 25 f.)
16. ↑ http://www.forum-technikjournalismus.de/fileadmin/pdf/Veranstaltung_Schott/Praesentation_Lars_Schnatbaum-Laumann.pdf (S. 18)
17. ↑ Stadtwerke Aschaffenburg - Das AVG Wassernetz. Stwab.de. Abgerufen am 21. September 2010.
18. ↑ Wasserverbrauch bei der Stromerzeugung. energieverbraucher.de. Abgerufen am 21. September 2010.
19. ↑ http://www.eurosolar.de/de/images/stories/pdf/SZA-3_03_Uexkuell_Wasser_Energie.pdf
20. ↑ new-record-worlds-largest-wind-turbine-7-megawatts, bei metaefficient.com
21. ↑ Windpark Erweiterung Potzneusiedl Abgerufen am 30. September 2011.