Bewertung der Luftrückführung eines offenen volumetrischen Receivers in Cavity-Bauform mit Hilfe von CFD

Abstract

Zur effizienten Nutzung erneuerbarer Energien liegt ein Fokus der aktuellen Forschung auf konzentrierter Solarstrahlung. Solarturmsysteme mit offenen volumetrischen Receivern in Cavity-Bauform erscheinen hierbei als vielversprechendes Konzept. Als wärmeübertragendes Medium bietet Luft im Vergleich zu den bislang favorisierten Medien Salz und Wasser die Vorteile einer leichten Handhabung sowie die Möglichkeit hoher Prozesstemperaturen. Ziel der Arbeit ist, das Design eines offenen volumetrischen Receivers so zu optimieren, dass der Gesamtwirkungsgrad maximiert wird. Dieser wird unter anderem signifikant von Strahlungsverlusten und der Rückführrate der Warmluft beeinflusst. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf den letztgenannten Aspekt, nämlich eine vergleichende Betrachtung verschiedener Rückführkonzepte der untersuchten Receivergeometrie. Angestrebt wird ein nahezu geschlossener Luftkreislauf durch die Maximierung der Rückführrate. Dazu wird ein aus vorangegangenen Arbeiten bestehendes Modell ergänzt und erweitert, um möglichst belastbare Ergebnisse zu erzielen. Die Simulationen werden mithilfe der Open Source CFD Software OpenFOAM durchgeführt.