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Hybrid high solar share gas turbine systems with innovative gas turbine cycles

Puppe, Michael und Giuliano, Stefano und Buck, Reiner und Krüger, Michael und Lammel, Oliver und Boje, Sven und Saidi, Karim und Gampe, Uwe und Felsmann, Christian und Freimark, Manfred und Langnickel, Ulrich (2015) Hybrid high solar share gas turbine systems with innovative gas turbine cycles. Energy Procedia, 69, Seiten 1393-1403. Elsevier. doi: 10.1016/j.egypro.2015.03.129. ISSN 1876-6102.

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Kurzfassung

In this paper results from an ongoing research project (HYGATE) are presented, which is performed to reduce the levelized cost of electricity (LCOE) and to increase the CO2 reduction potential of the solar-hybrid gas turbine plant concept (SHGT). Key improvements are the integration of thermal energy storage and the reduction of the operating temperature of the gas turbine to 950°C. As a result the solar receiver can provide the necessary temperature for solar-only operation of the plant at design point - without using the auxiliary burner. Annual performance calculations and an economic analysis of four different plant concepts were performed. Those concepts were analyzed using innovative power block processes. In general, such systems offer reliable and dispatchable power with low specific CO2 emissions. A substantial decrease of CO2 emissions has been achieved all along the four variants compared to results of a previous project [1]. Compared to the defined reference molten salt solar tower the solar-hybrid gas turbine plants as of now yield higher plant efficiencies, but have a slightly lower potential for CO2 reduction. Among the SHGT plants the variants including a bottoming Organic Rankine Cycle (SHORCC and SHORCC-R) achieve the highest efficiencies but have significantly higher LCOE, caused by the high costs of the ORC components which are not yet commercially available in the required dimensions. The solar-hybrid combined cycle plant (SHCC) and solar-hybrid gas turbine plant with quasi isothermal compression and recuperation (SHGT-ICR) perform best among the SHGT plants in terms of LCOE, and can be considered an interesting alternative to molten salt tower plants. Taking into account other factors, such as plant complexity and water consumption, an isothermal solar gas turbine plant shows the most potential advantages. However, the SHCC has the highest technological maturity and is a likely candidate for a future demonstration plant.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/91846/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Hybrid high solar share gas turbine systems with innovative gas turbine cycles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Puppe, MichaelMichael.Puppe (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giuliano, Stefanostefano.giuliano (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buck, Reinerreiner.buck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krüger, Michaelmichael.krueger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2187-8678NICHT SPEZIFIZIERT
Lammel, OliverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boje, SvenMAN Turbo AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saidi, KarimMAN Turbo AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gampe, UweUniversität DresdenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Felsmann, ChristianUniversität DresdenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Freimark, ManfredVGB PowerTech e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Langnickel, UlrichVGB PowerTech e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Energy Procedia
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:69
DOI:10.1016/j.egypro.2015.03.129
Seitenbereich:Seiten 1393-1403
Verlag:Elsevier
ISSN:1876-6102
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated Solar Power, Solar Tower, Hybrid Solar Power Plant, Solar Gas Turbines, Solar Hybrid Combined Cycle
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende Solarsysteme (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Punktfokussierende Systeme (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Punktfokussierende Systeme
Institut für Verbrennungstechnik > Verbrennungsdiagnostik
Hinterlegt von: Puppe, Michael
Hinterlegt am:19 Dez 2014 13:33
Letzte Änderung:06 Nov 2023 10:13

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