Entwicklung keramischer, druckaufgeladener Plattensolarreceiver für Hochtemperatur-Solarturmkraftwerke

Abstract

Der Bedarf an elektrischer Energie ist global stetig steigend. Um die Klimaziele zu erreichen wird der Anteil regenerativer Energien zunehmen müssen, darunter auch der des über Sonnenenergie gewonnenen elektrischen Stroms. Die Stromgewinnung über CSP (concentrated solar power) hat gegenüber der relativ günstigen Photovoltaik den großen Vorteil, dass die Wärmeenergie gespeichert und sie zeitverzögert, z.B. in den Nachtstunden, verstromt werden kann. Verschiedene Konzepte solarthermischer Kraftwerke bestehen mit unterschiedlichem Reifegrad, darunter Rinnen- und Turmsysteme. Solarturmkraftwerke zeichnen sich durch ihren hohen Konzentrationsfaktor und das Potentialteil für hohe Betriebstemperaturen aus, die den Systemwirkungsgrad positiv beeinflussen können. Eine zentrale Baugruppe ist jeweils der Receiver, in dem die konzentrierte Solarstrahlung in Wärme umgewandelt wird. Für die Umwandlung kommen verschiedene Solarreceiver zum Einsatz. Bei sogenannten geschlossenen Receiver wird verdichtete Luft aufgeheizt und sie Richtung Turbinen weitergeleitet. Durch die direkt Integration des Receivers in einen Gasturbinenkreislauf, können zusätzliche verlustbehaftete und kostenintensive Wärmeaustauscher entfallen. Das Projekt CERREC hatte die Entwicklung eines neuartigen druckbeaufschlagten, vollkeramischen Plattensolarreceivers zum Ziel, der in Solarturmkraftwerken die solare Luft- Vorwärmung in Gasturbinenprozessen in effizienter Weise und robuster Form bewerkstelligen kann. Die Receiver sollen bei Mediumsdrücken ≥ 10 bar eingesetzt werden können und sollen Auslasstemperaturen von bis zu 1000°C ermöglichen, wobei zugleich geringe Druckverluste angestrebt werden.