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Test operation of a 100 kW pilot plant for solar hydrogen production from water on a solar tower

Roeb, Martin und Säck, Jan-Peter und Rietbrock, Peter und Prahl, Christoph und Schreiber, Heike und Neises, Martina und de Oliveira, Lamark und Ebert, Miriam und Reinalter, Wolfgang und Meyer-Grünefeld, Mirko und Sattler, Christian und Lopez, Antonio und Vidal, Alfonso und Elsberg, Anders und Stobbe, Per und Jones, D. und Steele, Andrew und Lorentzou, A. und Pagkoura, C. und Zygogianni, A. und Agrafiotis, Christos und Konstandopoulos, Athanasios G. (2011) Test operation of a 100 kW pilot plant for solar hydrogen production from water on a solar tower. Solar Energy, 85, Seiten 634-644. Elsevier. DOI: 10.1016/j.solener.2010.04.014.

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Kurzfassung

The present work describes the realisation and successful test operation of a 100 kW pilot plant for two-step solar thermo-chemical water splitting on a solar tower at the Plataforma Solar de Almerı´a, which aims at the demonstration of the feasibility of the process on a solar tower platform under real conditions. The process applies multi-valent iron based mixed metal oxides as reactive species which are coated on honeycomb absorbers inside a receiver–reactor. By the introduction of a two-chamber reactor it is possible to run both process concepts in parallel and thus, the hydrogen production process in a quasi-continuous mode. In summer 2008 an exhaustive thermal qualification of the pilot plant took place, using uncoated ceramic honeycombs as absorbers. Some main aspects of these tests were the development and validation of operational and measurement strategy, the gaining of knowledge on the dynamics of the system, in particular during thermal cycling, the determination of the controllability of the whole system, and the validation of practicability of the control concept. The thermal tests enabled to improve, to refine and finally to prove the process strategy and showed the feasibility of the control concept implemented. It could be shown that rapid changeover between the modules is a central benefit for the performance of the process. In November of 2008 the absorber was replaced and honeycombs coated with redox material were inserted. This allowed carrying out tests of hydrogen production by water splitting. Several hydrogen production cycles and metal oxide reduction cycles could be run without problems. Significant concentrations of hydrogen were produced with a conversion of steam of up to 30%.

Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Test operation of a 100 kW pilot plant for solar hydrogen production from water on a solar tower
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Roeb, Martinmartin.roeb@dlr.de
Säck, Jan-PeterNICHT SPEZIFIZIERT
Rietbrock, PeterNICHT SPEZIFIZIERT
Prahl, ChristophNICHT SPEZIFIZIERT
Schreiber, HeikeNICHT SPEZIFIZIERT
Neises, MartinaNICHT SPEZIFIZIERT
de Oliveira, LamarkNICHT SPEZIFIZIERT
Ebert, MiriamNICHT SPEZIFIZIERT
Reinalter, WolfgangNICHT SPEZIFIZIERT
Meyer-Grünefeld, MirkoNICHT SPEZIFIZIERT
Sattler, ChristianNICHT SPEZIFIZIERT
Lopez, AntonioNICHT SPEZIFIZIERT
Vidal, AlfonsoNICHT SPEZIFIZIERT
Elsberg, AndersNICHT SPEZIFIZIERT
Stobbe, PerNICHT SPEZIFIZIERT
Jones, D.NICHT SPEZIFIZIERT
Steele, AndrewNICHT SPEZIFIZIERT
Lorentzou, A.NICHT SPEZIFIZIERT
Pagkoura, C.NICHT SPEZIFIZIERT
Zygogianni, A.NICHT SPEZIFIZIERT
Agrafiotis, ChristosNICHT SPEZIFIZIERT
Konstandopoulos, Athanasios G.NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:März 2011
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
In Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:85
DOI :10.1016/j.solener.2010.04.014
Seitenbereich:Seiten 634-644
Verlag:Elsevier
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Thermochemical cycle; Hydrogen; Ferrites; Receiver–reactor; Solar tower
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:E SF - Solarforschung (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Solare Stoffumwandlung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung
Hinterlegt von: Dr.rer.nat. Christian Sattler
Hinterlegt am:12 Dez 2011 13:50
Letzte Änderung:12 Dez 2013 21:15

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