Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah

Das Ivanpah Solar Electric Generating System (ISEGS) ist ein Sonnenwärmekraftwerk in der Mojave-Wüste im nordöstlichen San Bernardino County (Kalifornien), 60 km südwestlich von Las Vegas. Mit einer Nennleistung von 392 MW war es Anfang 2014 das weltgrößte Sonnenwärmekraftwerk. 173.500 Heliostaten (mit je zwei Spiegeln) fokussieren die Sonnenstrahlung auf Solartürme. Das Projekt wird durchgeführt von der auf Solarkraftwerke spezialisierten israelischen BrightSource Energy und der amerikanischen Bechtel Corporation.

Ivanpah Solar Electric Generating System
Luftbild der drei Felder Luftbild der drei Felder
Lage
Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah (Kalifornien) Kalifornien, Vereinigte Staaten
Koordinaten	35° 34′ 12″ N, 115° 28′ 12″ W35.57-115.47Koordinaten: 35° 34′ 12″ N, 115° 28′ 12″ W
Land	Vereinigte Staaten von Amerika
Daten
Typ	Solarturmkraftwerk
Primärenergie	Solarenergie
Leistung	392 Megawatt
Betreiber	BrightSource Energy, Bechtel Corporation
Betriebsaufnahme	2013
Turbine	3 Dampfturbinen SST-900 von Siemens
Eingespeiste Energie 2021	740 GWh
Eingespeiste Energie seit Inbetriebnahme	5660 GWh
Website	http://ivanpahsolar.com/
Stand	31. Dezember 2021

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Die Anlage

Für den ersten der drei Kraftwerksblöcke wurde die bisher größte mit Solartechnik angetriebene Dampfturbinen-Generator-Einheit in Auftrag gegeben. BrightSource Energy liefert hierzu die Solarturmtechnologie Luz Power Tower 550 technology (LPT 550). Die verwendete Dampfturbine SST-900 von Siemens leistet 123 MW. Der Baubeginn war im Oktober 2010. Im Oktober 2013 hat der erste Bauabschnitt im Testbetrieb erstmals Strom in das Netz eingespeist, Eröffnungsdatum war der 13. Februar 2014.

Die Leistung von 392 MW setzt sich aus drei Anlagen zusammen: 126 MW und zweimal 133 MW. Die Reflexionsfläche je Heliostat beträgt 15,2 m² und die Gesamtreflexionsfläche 2,6 Mio. m². Der geschlossene Dampfkreislauf benötigt 0,11 Liter Wasser je Kilowattstunde, für Kohlekraftwerke sind es 1,7 bis 2 l/kWh und bei Kernkraftwerken 2,7 l/kWh. Von dem reservierten Land in der Mojave-Wüste, einer niederschlagsarmen Region mit 33 mm Jahresniederschlag, werden bislang nur 8 % für diese Anlage genutzt. Zudem lässt sich mit der angewandten Technologie je Fläche mehr Leistung erzielen als mit einem Photovoltaik-Kraftwerk.

Inbetriebnahme

Nach drei Jahren Bauzeit und einem sechsmonatigen Probelauf ging die Anlage am 13. Februar 2014 ans Netz. Die Kosten betrugen 2,18 Mrd. US-Dollar.

Die benutzte Technologie sollte gegenüber Photovoltaik den Vorteil bieten, dass vorwiegend konventionelle Aggregate und Komponenten verbaut werden, was die Anfangs- und Betriebskosten senken sollte. Mit dem Betriebsstart sollte das Personal aus 65 Mitarbeitern im 24-Stunden-Schichtbetrieb bestehen. Diese Anzahl sollte durch zunehmende Automatisierung mit zunehmender Betriebszeit noch sinken. Es war vorgesehen, dass Roboter die Spiegel reinigen und vor Unkraut und Kleingebüsch schützen.

Der Standort des 16 Quadratkilometer großen Kraftwerksprojekts liegt an der Interstate 15, nördlich der Siedlung Ivanpah, unweit der Grenze zwischen Kalifornien und Nevada. In der Nähe liegen der Nationalpark Mojave National Preserve und die Naturschutzgebiete Mesquite Wilderness und Stateline Wilderness, von dort aus ist das Kraftwerk zu sehen. Der Vorteil der Lage besteht darin, dass das Verteilernetz des Hoover-Kraftwerks und die Großräume Las Vegas und Los Angeles benachbart sind.

Das Energieministerium der Vereinigten Staaten unterstützte das Projekt mit einer Kreditbürgschaft über 1,375 Mrd. US-Dollar, die größte, die je für ein Solarprojekt genehmigt wurde. Die Gesamtkosten des Vorhabens wurden nicht veröffentlicht. BrightSource hat Verträge, nach denen etwa zwei Drittel der erzeugten Energie an die Pacific Gas and Electric verkauft werden und der Rest an die Southern California Edison.

Alle drei Kraftwerke erzeugen nach offiziellen Angaben 1079,2 GWh elektrische Energie pro Jahr. Damit hätten die Kraftwerke ca. 2800 Volllaststunden.

Die Positionierung der Heliostaten auf die Überhitzungskessel in den Türmen stellte sich als wichtigstes Betriebsproblem in den ersten Monaten heraus. Unkontrollierte Spiegelverdrehungen können nur nachts kontrolliert und repariert werden, da die Umgebungshitze Tagesarbeit verhindert. Nach einem Vierteljahr Netzbetrieb sind 3 bis 5 % der Spiegel nicht mehr exakt ausgerichtet. Außer dem Leistungsverlust kann die Fehlreflexion für Außenmitarbeiter und besonders durch Blendung für Autofahrer der nahe gelegenen Autobahn gefährlich sein. Das japanische Unternehmen Nihon Dengyo Kosa hat eine Videoüberwachungslösung entwickelt, um fehlerhafte Heliostaten zu erkennen und der Betriebszentrale zu melden. Die Lösung ist teuer, und es gibt keine Pläne, die Monitoranlage zu installieren.

Entwicklungen

Ein in Betrieb genommener Turm

Durch die Anlage werden vorerst nur 8 % des reservierten Wüstenlandes genutzt. Der Betreiber plant mit den gewonnenen Erfahrungen eine Anlage mit gleicher Technologie in Südkalifornien nahe Arizona mit zwei Einheiten mit 485 MW. Der Bau ist für drei Jahre veranschlagt, aber es gibt Schwierigkeiten mit den erforderlichen Genehmigungen. Zudem sind weitere geeignete Gegenden mit hoher Sonneneinstrahlung weit von den Versorgungsgebieten entfernt, sodass der Betreiber – wie in den USA üblich – sein eigenes Stromtransportnetz teuer und langwierig aufbauen muss. NRG will weitere Erfahrungen mit der vorhandenen Anlage sammeln. Die Einsprüche zu den notwendigen Genehmigungen in Kalifornien mit seiner Umweltgesetzgebung sind vielschichtig.

Umweltauswirkungen

Nach Angaben des Betreiber-Konsortiums wird Ivanpah 13,5 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid in seiner 30-jährigen Lebenszeit einsparen, das entspricht dem Kohlenstoffdioxid-Ausstoß von zwei Millionen Autos. Gegner kritisieren allerdings den großen Flächenbedarf des Projekts und die hohen Baukosten. Während der monatelangen Testphase sind bereits dutzende Vögel gestorben. Unter den Vögeln befanden sich beispielsweise ein Wanderfalke, ein Taucher, zwei Habichte, vier Nachtfalken sowie eine ganze Reihe von Waldsängern und Sperlingen. Einige der toten Vögel haben sich die Federn angesengt.

Vogelexperten gehen davon aus, dass ein Teil der Vögel entweder im Flug mit den Gebäudeteilen kollidiert oder die schimmernden Flächen für einen See hält, sich nach der Landung in den Spiegelstrukturen verfängt und nicht mehr entkommt. Ein großer Teil der Vögel scheint aber durch die große Hitze beim Durchfliegen der gebündelten Sonnenstrahlen zu Tode zu kommen. Diese Tiere haben inzwischen den Beinamen Streamers bekommen, weil einige sogar Feuer fangen und Rauchwolken am Himmel hinterlassen. In einer zweijährigen Studie wollen die zuständigen Staats- und Bundesaufseher die Auswirkungen der Anlage auf die Vogelwelt beobachten. Im April 2014 waren 95 Vögel und im Mai 80 Vögel betroffen. Die Zahl der gestorbenen Vögel muss der Betreiber an die Californian Energy Commission melden. Als erste Gegenmaßnahme sollen Vögel durch Raubvogelrufe vergrämt werden. Laut Welt Online würden Umweltschützer die Zahl der jährlich getöteten Vögel mit bis zu 28.000 angeben, während die Betreiberfirma von höchstens 1000 Vögeln jährlich spricht. Die Behauptung von 28.000 toten Vögeln von Ivanpah, gab Associated Press weiter und so gelangte auf alle Titelseiten eine Alarmmeldung über die Konzentrierte-Solarenergie-Anlage (CSP). Jedoch beruhten diese Angaben nicht auf gemessenen Fakten, vielmehr waren es spekulative Zahlen eines Anlagengegners.

Eingespeiste Energie

Ivanpah speiste folgende Energiemengen in GWh ein.

Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah Eingespeiste Energie (2014–2021)

Jahr	Ivanpah 1	Ivanpah 2	Ivanpah 3	ISEGS Gesamt
	Sonne	Erdgas	Gesamt Werk 1	Sonne	Erdgas	Gesamt Werk 2	Sonne	Erdgas	Gesamt Werk 3	Sonne	Erdgas	Gesamt
2014	151,97	151,97	129,26	129,26	137,86	137,86	419,09	419,09
2015	201,07	8,90	209,98	210,52	8,53	219,04	215,57	8,53	224,10	627,16	25,96	653,12
2016	243,48	12,18	255,66	190,41	9,27	199,68	236,68	11,02	247,70	670,58	32,46	703,04
2017	228,14	11,39	239,53	226,85	9,97	236,82	231,91	11,88	243,79	686,90	33,24	720,14
2018	231,14	11,33	242,48	264,01	13,05	277,05	266,34	9,99	276,33	761,49	34,37	795,86
2019	234,24	8,80	243,04	258,46	13,18	271,64	246,78	10,75	257,54	739,48	32,73	772,21
2020	270,94	14,19	285,13	269,14	13,40	282,55	275,73	12,89	288,62	815,82	40,48	856,30
2021	223,36	11,76	235,15	242,09	10,25	252,35	240,25	11,97	252,22	705,70	34,02	739,72

Das „Fossil Backup“ wird aus Erdgas zur Verfügung gestellt und bietet bis zu 5 % der Gesamtleistung.

Weblinks

Commons: Ivanpah Solar Power Facility – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Kalifornien: Weltgrößtes Solarkraftwerk hat Betrieb aufgenommen, Spiegel online vom 15. Februar 2014
• Groß-Solarkraftwerk mit Kinderkrankheiten, VDI-nachrichten.de, Freitag, 18. Juli 2014, Ausgabe Nr. 29, Technik und Wirtschaft, Energieerzeugung

Einzelnachweise

1. Großsolarkraftwerk mit Kinderkrankheiten. VDI-nachrichten, 18. Juli 2014, Nr. 29/30 2014, S. 14
2. Solar energy plant in California gets new partner in NRG. in Power Engineering International, 28. Oktober 2010
3. BrightSource & Bechtel Partner on 440-MW Ivanpah CSP Project, in RenewableEnergyWorld.com, 10. September 2009
4. Siemens-Presseerklärung: Siemens to supply 123-MW steam turbine-generator set for solar thermal power plant in California
5. Siemens-Information zur Dampfturbine SST-900
6. IWR: Solarthermische Kraftwerke: Neue Testanlage in Jülich und erster Strom bei US-Großprojekt vom 18. Oktober 2013, abgerufen am 21. Oktober 2013.
7. Huge thermal plant opens as solar industry grows. 13. März 2015, abgerufen am 2. April 2015 (englisch). 
8. World’s Largest Solar Thermal Power Project at Ivanpah Achieves Commercial Operation, corporate-ir.net, abgerufen am 13. Februar 2014.
9. BrightSource Files for $250M IPO: A Closer Look. In: www.greentechmedia.com. Abgerufen am 23. Mai 2016. 
10. State of California Energy Resources Conservation and Development Commission (Energy Commission Staff’s Opening Brief) (PDF; 136 kB)
11. CBC: BrightSource solar plant sets birds on fire as they fly overhead Artikel vom 18. August 2014
12. (Memento des Originals vom 28. Februar 2014 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.enveya.com, enveya.com, Artikel vom 20. Februar 2014
13. Zisch, und wieder fällt ein Vogel tot vom Himmel. Welt Online, 23. September 2014, abgerufen am 28. September 2014. 
14. Susan Kraemer: For the Birds: How Speculation Trumped Fact at Ivanpah. 3. September 2014, archiviert vom Original am 15. Februar 2017; abgerufen am 13. April 2017 (englisch). 
15. EIA: Ivanpah 1, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022. 
16. EIA: Ivanpah 2, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022. 
17. EIA: Ivanpah 3, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022. 
18. EIA: Ivanpah 1, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022. 
19. EIA: Ivanpah 2, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022. 
20. EIA: Ivanpah 3, Annual. In: Electricity Data Browser. Abgerufen am 6. März 2022.