Solarstrom

Absorberrohre für solare Hochtemperaturanwendung

Die Projektbeteiligten beschäftigen sich mit der Entwicklung solarer Absorberrohre für solarthermische Turmkraftwerke. Um die Umsetzung der Solartechnologie im großen Maßstab weiter voranzutreiben bedarf es vor allem einer Optimierung des Materialeinsatzes für Absorberrohre. Die Projektbeteiligten entwickeln Prototypen dieser Rohre und prüfen sie auf Testständen. 

 

Zusammenfassung

Erneuerbare Energien können nachhaltig den steigenden Energiebedarf decken und Klimaerwärmung sowie Ressourcenverknappung entgegenwirken. Besonders in der solaren Kraftwerkstechnologie liegen große Potentiale. In Turmsolarkraftwerken können durch die Bündelung der Strahlung auf einen Receiver Temperaturen erzeugt werden, die eine direkte Einkopplung des Solarempfängers in einen Gasturbinenprozess erlauben. Durch die hohe Energieausnutzung zweistufiger Umwandlungsprozesse (GuD-Prozesse) besteht das Potential, kostengünstigen Solarstrom zu produzieren, der im Kostenbereich konventioneller Kraftwerke liegt.

Eine Problematik der Solarenergie besteht in der hohen thermischen sowie mechanischen Belastung der Absorberrohre, welche die Wärme der Sonnenstrahlung speichern und weiterleiten. Ein wichtiger Schlüssel in der Umsetzung der Solartechnologie ist deshalb der effiziente und kostenoptimierte Materialeinsatz der Absorberrohre.

Für die Entwicklung metallischer Absorberrohre wurden innerhalb des Projekts Prototypen hergestellt, welche anhand eines eigens entwickelten Teststands auf ihre thermohydraulischen Eigenschaften untersucht wurden.

 

Ergebnisse:

  • Eine Rippenstruktur auf der Innenseite der Rohre verbessert den Wärmeübergang.
  • Durch Strukturierung im Innenrohr kann kompakter gebaut werden, wodurch sich Wärmeverluste reduzieren lassen.
  • Die Reinheit des Kupfers hat einen signifikanten Einfluss auf das Ausdehnungsverhalten der Rohre.
  • Mehrschichtige Absorberrohre aus mehreren Materialien bieten gute Stabilität und gute Wärmeisolierung. Das Problem der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien konnte jedoch nicht zufriedenstellend gelöst werden.
  • Drallung mehrschichtiger Rohre führt zu Hohlraumbildung und somit zum Verlust der isolierenden Wirkung.
  • Aus ökonomischer Sicht ist ein kostengünstiger Receiver mit schlechtem Wirkungsgrad wirtschaftlicher als ein teurer Receiver mit gutem Wirkungsgrad.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Absorberrohre für solare Hochtemperaturanwendung

Projektnummer: 01LY1008A-B

Projektzeitraum: 2010 - 2012

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Herr Dr. Gahl

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+49 (0) 2373 1769-211

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)