Auslegung und Optimierung eines Solarturmkraftwerkes mit Flüssigsalz als Wärmeträgermedium

Kurzfassung

Aufgrund des weltweit steigenden Energiebedarfs und der immer strenger werdenden Umweltvorschriften ist eine Energiebereitstellung durch erneuerbare Energien unausweichlich. Flüssigsalz-Solarturmkraftwerke stellen eine gute Ergänzung zu Windkraft- und Photovoltaikanlagen dar. Jedoch weisen diese Kraftwerkstypen noch Optimierungspotenzial insbesondere für den Receiver auf. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll die Frage beantwortet werden, wie detailliert die Geometrie und die Randbedingungen einer Receiversimulation gewählt werden müssen, um Aussagen über die Receiverkennwerte treffen zu können. Dazu wird eine Feldauslegung mit dem Programm HFLCAL durchgeführt, zwei Receivermodelle mit ANSYS simuliert, und anschließend bezüglich der Receiverkennwerte ausgewertet. Es werden Vergleiche der beiden Receivermodelle für einen Receiver ohne und mit Modulverschaltung durchgeführt und der Einfluss eines Daches auf dem Receiver für verschiedene Turmhöhen untersucht. Der Vergleich für einen Receiver ohne Modulverschaltung ergibt, dass die Simulationsergebnisse für einen Großteil der Receiverkennwerte nahezu identisch sind. Lediglich die Temperaturen auf der Receiveraußenwand weisen höhere Differenzen auf. Es konnte gezeigt werden, dass der Einfluss eines Receiverdaches auf die Receiverkennwerte zu vernachlässigen ist. Für Turmhöhen zwischen 140 und 250 m konnten lediglich prozentuale Steigerungen des Receiverwirkungsgrades zwischen 0,2 und 0,29 % erzielt werden. Der Modellvergleich beider Receivermodelle mit Mo-dulverschaltung zeigt, dass die Abweichungen der Simulationsergebnisse nur gering sind.