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Operation of HELISOL®5A in a parabolic trough test loop

Hilgert, Christoph und Jung, Christian und Schickedanz, Kai und Saliou, Guillaume und Schlierbach, Anne und Röger, Marc und Valenzuela Gutierrez, Loreto und Schaffer, Erich und Wasserfuhr, Christoph (2025) Operation of HELISOL®5A in a parabolic trough test loop. Solar Energy, 290, Seiten 1-16. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2025.113301. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X25000647

Kurzfassung

Polydimethylsiloxanes (PDMS / silicone oils) are commonly used as heat transfer fluids (HTF) at temperatures up to 400 ◦C in various industries, but the applications in large scale parabolic trough collector fields for thermal power generation has not been established due to higher prices compared to the commonly used mixture of diphenyl oxide and biphenyl. This paper describes the first system prototype demonstration in operational environment (loop scale) of a new silicone-based heat transfer fluid called HELISOL® 5A available at a competitive price level compared to the state of the art. Technical details of the parabolic trough test loop operated with HELISOL® 5A are presented. Solar operation at the state-of-the-art temperature of 400 ◦C for 150 h and at 425 ◦C for 480 h, demonstrated HELISOL® 5A’s loop scale functionality in analogy to DIN 51528. The tolerance of HELISOL® 5A to temperatures above 425 ◦C was demonstrated by an operation period of 50 h at 450 ◦C. The degradation of the HTF is determined by the degree of cross-linking between macromolecules. Based on accompanying HTF analysis correlated with sample-based gas analysis, no measurable HTF degradation after 480 h at 425 ◦C was found. Only the stress test at 450 ◦C reveals an onset of moderate thermal degradation reaching 0.1 % mole fraction of cross-linked molecules. The heat transfer performance of HELISOL® 5A was confirmed at 400 ◦C by solar blind infrared absorber tube temperature measurements indicating a steady temperature increase of 0.2 K/m along the receiver tubes at 6.2 kg/s mass flow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215066/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Operation of HELISOL®5A in a parabolic trough test loop
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hilgert, ChristophChristoph.Hilgert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9985-7367NICHT SPEZIFIZIERT
Jung, ChristianChristian.Jung (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5893-4979187657077
Schickedanz, KaiWacker Chemie AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saliou, Guillaumesalioug (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlierbach, Anneanne.schlierbach (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Röger, MarcMarc.Roeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0618-4253NICHT SPEZIFIZIERT
Valenzuela Gutierrez, LoretoPSA-CIEMATNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schaffer, ErichWacker Chemie AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wasserfuhr, ChristophTÜV NordNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 März 2025
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:290
DOI:10.1016/j.solener.2025.113301
Seitenbereich:Seiten 1-16
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Solar Energy 290 (2025) 113301
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CSP Silicone-based heat transfer fluid, Prototype demonstration, Parabolic trough test loop, HELISOL®5A, PDMS
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Neue Wärmeträgerfluide
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Future Fuels > Chemische und physikalische Grundlagen
Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Hilgert, Christoph
Hinterlegt am:10 Jul 2025 11:37
Letzte Änderung:10 Jul 2025 11:37

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