DLR entwickelt innovatives Konzept für Solarturm-Kraftwerke; Keramikpartikel als Wärmeüberträger und Speichermedium

In dem sich drehenden Receiver werden die Partikel so lange in der Trommel gehalten, bis sie heiß genug sind, um die Dampfturbine eines Kraftwerks anzutreiben, berichtet das DLR in einer Pressemitteilung.

Keramikpartikel sind Wärmeüberträger und Speichermedium in einem
In einem Solarturm-Kraftwerk konzentrieren viele bewegliche Spiegel (Heliostate) die Sonnenstrahlen und reflektieren sie zur Spitze des Turms, wo die Strahlung vom Strahlungsempfänger (Receiver) aufgefangen und in Wärme umgewandelt wird. Bei dem neuartigen Konzept "CentRec" werden die Keramikpartikel direkt im Receiver bestrahlt, absorbieren die Sonnenstrahlen und wandeln sie in Wärme um.
Die heißen Partikel purzeln dann nach und nach aus dem schräg nach unten geneigten waschtrommelartigen Receiver in wärmeisolierte Behälter. Dort kann die solare Wärmeenergie direkt genutzt und zur Stromproduktion in den Kraftwerksprozess eingekoppelt werden. Vorteil des Konzepts sei, dass sich die aufgeheizten Keramikpartikel auch als Speichermedium nutzen lassen, indem sie in drucklosen, isolierten Behältern gelagert werden. Auf diese Wiese kann das Kraftwerk auch nach Sonnenuntergang noch Strom produzieren.

Flexible Einsatzmöglichkeiten
Einen weiteren Vorteil sieht Dr.-Ing. Reiner Buck, Abteilungsleiter für Punktfokussierende Systeme am DLR-Institut für Solarforschung, in der Flexibilität des CentRec-Konzepts: "Durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel lässt sich die Verweildauer der Partikel im Receiver und damit ihre Temperatur beim Austritt bestimmen – je nachdem, für welchen Prozess die Wärmeenergie eingesetzt werden soll."
Die in den Keramikpartikeln gespeicherte Wärmeenergie kann auch als Hochtemperatur-Prozesswärme in der Industrie eingesetzt werden. Die aufgeheizten Partikel, die eine sehr hohe Energiedichte haben, ließen sich ohne großen Aufwand zu ihrem Einsatzort transportieren, betont das Institut.

Besserer Wirkungsgrad durch höhere Prozesstemperaturen
Das bislang in solarthermischen Kraftwerken als Wärmeüberträger eingesetzte Salzfluid kann nur auf 565 °C aufgeheizt werden. "Mit den Keramikpartikeln können die Kraftwerksbetreiber mit höheren Prozesstemperaturen zwischen 600 und 800 Grad Celsius arbeiten und einen höheren Wirkungsgrad im Kraftwerksprozess erreichen", so Buck. Geringere Stromgestehungskosten erwarten die Forscher auch durch die relativ niedrigen Komponentenkosten des Systems, insbesondere des Receivers und der Keramikpartikel.
Der in Stuttgart entwickelte Receiver-Prototyp mit 10 kW wurde im DLR-Hochleistungsstrahler am Sonnenofen in Köln erfolgreich getestet. 2015 wollen die DLR-Forscher das CentRec-Konzept am DLR-Solarturm in Jülich mit einem größeren Zentrifugalreceiver mit 500 kW erproben.

09.05.2014 | Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH