SolarRetrofit - Solarthermische Wärme für Kraftwerke und Industrie; Teilvorhaben: Receiver-Entwicklung und Projektierung Pilotanlage + Teilvorhaben: Receiver-Entwicklung, Solartest und Systemanalyse

Abstract

Der solarthermischen Energieumwandlung mit 'Concentrated Solar Power' (CSP) kann eine bedeutende Rolle zukommen, denn die in CSP-Anlagen erzeugte Wärme ist kostengünstig speicherbar, um sie zu einem späteren Zeitpunkt nach Bedarf abzurufen. Daher können CSP-Anlagen die Stromnetze bei zunehmend fluktuierender Energieerzeugung aus Photovoltaik (PV) und Wind stabilisieren. Es gibt eine Vielzahl von Ansätzen für die Konfiguration von CSP-Anlagen. Dennoch fehlt es bislang an einem Konzept, dass derart universell, robust und zugleich kostengünstig ist, dass es im industriellen Maßstab mit ähnlichen Beiträgen zum Einsatz kommen kann, wie sie bereits von PV und Windenergie erzeugt werden. In dem Vorhaben 'SolarRetrofit' wurde ein neuartiges Receiver-Konzept umgesetzt, bei dem drucklose Luft in einem heißseitig geschlossenen System als Wärmeträgermedium dient. Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad, ermöglicht die Verwendung eines Feststoffspeichers und ergibt eine sehr robuste Konfiguration für CSP-Anlagen. Die Entwicklung des Receivers erfolgte mit iterativen Schritten für Berechnung, Konstruktion, Herstellung und Erprobung. Ferner wurden technisch-wirtschaftliche Betrachtungen zu den sich ergebenden Strom- und Wärmegestehungskosten durchgeführt. Zunächst wurde ein einzelnes Receiver-Modul ausgelegt, konstruiert, im 3D-Druck aus Kunststoff und anschließend zweifach aus Keramik und Stahl hergestellt. Es folgten Messungen mit Kaltluft und unter Wärmebestrahlung. Anschließend wurde ein weiteres einzelnes Receiver-Modul im 3D-Druck aus Kunststoff und schließlich acht Receiver-Module aus Keramik und Stahl hergestellt. Ein Prüfstand für sieben Receiver-Module wurde in der künstliche Sonne Synlight des DLR errichtet. Die numerischen Berechnungen konnten mit den Messwerten zu dem einzelnen Receiver-Modul in Einklang gebracht werden. Die Verwendbarkeit des neuen Receiver-Konzepts ist umfassend und beinhalten sowohl die Wärme- als auch die Stromerzeugung mit CSP-Anlagen.