Fraunhofer IWM entwickelt „Fitnesstest“ für Werkstoffe und Bauteile in solarthermischen Kraftwerken

Materialhersteller, Anlagenbauer und Betreiber von solarthermischen Kraftwerken könnten auf diese Weise zuverlässigere und langlebigere Bauteile entwickeln, berichtet das Institut in einer Pressemitteilung.
„Das Neuartige an unserer Methode ist, dass wir die kompletten Belastungen, die eine Komponente aus dem Energiespeicher- beziehungsweise Wärmetransportsystem erfährt, kombiniert abbilden und bewerten können“, erklärt Dr. Elsa Piedra, Projektleiterin am Fraunhofer IWM.

Spannungsrisskorrosion kann zum Versagen von Komponenten führen
Die zur Energiespeicherung eingesetzten „Solarsalze“ sind meist Mischungen aus Natrium- und Kaliumnitrat, die höhere Temperaturen (bis zu 560 °C) als Thermoöle ertragen können. Damit erreichen solarthermische Kraftwerke höhere Wirkungsgrade. Auch die Kosten und die Wärmespeicherkapazität sprechen für die Salze.
Das Problem ist allerdings die chemische Aggressivität der Salze bei hohen Temperaturen und mechanischer Beanspruchung. Darunter leiden Rohre, Ventile, Tanks, Pumpen und Wärmetauscher. Denn durch die dauerhafte komplexe Beanspruchung bilden sich neben dem reinen korrosionsbedingten Materialverlust auch Risse. Diese „Spannungsrisskorrosion“ könne zum kompletten Versagen von Kraftwerkskomponenten führen, betonen die Forscher.

Korrosive, thermische und mechanische Bewertung möglich
Mit der CERT-Prüfung (Constant Extension Rate Test) kann das Fraunhofer IWM nun Werkstoffe im Kontakt mit der Salzschmelze gleichzeitig korrosiv, thermisch und mechanisch bewerten. Ergänzend wird der Verschleiß durch strömende Salzschmelzen in einer Strömungskammer untersucht.
Ebenso können verschiedene Salze hinsichtlich ihrer Verträglichkeit mit der Anlage untersucht werden. „Unsere Anlage ist so aufgebaut, dass wir Aufschlüsse zu den Mechanismen der Korrosion von Stahl im Kontakt mit Salzschmelzen bekommen. Insbesondere der Ablauf, der gefährlichen Variante Spannungsrisskorrosion, ist bis heute noch kaum untersucht, geschweige denn verstanden“, ergänzt Piedra. Ziel der Wissenschaftler ist es, mit geeigneten Werkstoffen dem vielversprechenden Energiespeicher Salz zum Durchbruch zu verhelfen.

30.08.2013 | Quelle: Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH