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Modellierung und Optimierung eines solarthermischen Turmkraftwerks mit Partikelspeicher und Hochtemperatur-Fließbettkühler

Krüger, Michael and Bartsch, Philipp and Pointner, Harald and Zunft, Stefan (2015) Modellierung und Optimierung eines solarthermischen Turmkraftwerks mit Partikelspeicher und Hochtemperatur-Fließbettkühler. Jahrestreffen der Fachgruppe "Hochtemperaturtechnik" 2015, 19.-20. Feb. 2015, Rheinfelden.

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Abstract

Solarthermische Kraftwerke sind die kostengünstigste Option, im MW-Maßstab großtechnisch Strom aus direkter Solarstrahlung zu gewinnen. Im Unterschied zu anderen regenerativen Technologien bietet sich in solarthermischen Kraftwerken die Möglichkeit, thermische Energie zu speichern und damit Strom bedarfsgerecht zu produzieren. Unter den verschiedenen solarthermischen Kraftwerkskonzepten versprechen Solarturmkraftwerke auf Grund höherer Dampfparameter deutlich höhere Turbinenwirkungsgrade bei der Stromerzeugung und eröffnen wegen der nutzbaren hohen Temperaturdifferenzen Optionen für eine wirtschaftlichere Energiespeicherung. Beim DLR wurden in der Vergangenheit zahlreiche neuartige Speicherkonzepte untersucht. Hierbei wurde ein Direktkontaktverfahren mit Schüttgütern zur Speicherung sensibler Wärme als eine technisch herausfordernde Langfristlösung identifiziert, bei dem ein Hochtemperatur-Fließbettkühler zum Einsatz kommt. Ziel der Arbeit war es, ein physikalisches Modell zur Auslegung eines kompletten Speichersystems mit Hochtemperatur-Fließbettkühler zur Speicherung sensibler Wärme in Schüttgütern zu erstellen und eine Systemsimulation des Kraftwerks-prozesses aufzubauen. Alle relevanten Komponenten des Speichersystems, wie der Hochtemperatur-Fließbettkühler, Luft-Sand-Wärmeübertrager, Speicherbehälter, Transportsystem etc. wurden erfasst, in einem entsprechenden mathematischen Modell abgebildet und im Software-Tool EBSILON Professional implementiert. Anschließend wurde das Systemmodells aufgebaut und Parameterstudien durchgeführt, mit deren Hilfe die Dimensionierung der Einzelkomponenten und die Ermittlung des technischen Optimums für verschiedene Betriebsparameter vorgenommen werden konnte. Die optimalen Betriebsparameter wurden anschließend verwendet, um verschiedene Referenztage gegenüber zu stellen und eine Jahresgangrechnung durchzuführen, um u.a. den Einfluss des Speichers auf den Stromertrag zu untersuchen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/96153/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Modellierung und Optimierung eines solarthermischen Turmkraftwerks mit Partikelspeicher und Hochtemperatur-Fließbettkühler
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Krüger, Michaelmichael.krueger (at) dlr.deUNSPECIFIED
Bartsch, Philippphilipp.bartsch (at) dlr.deUNSPECIFIED
Pointner, Haraldharald.pointner (at) dlr.deUNSPECIFIED
Zunft, Stefanstefan.zunft (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:2015
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Fließbettkühler, Partikelspeicher
Event Title:Jahrestreffen der Fachgruppe "Hochtemperaturtechnik" 2015
Event Location:Rheinfelden
Event Type:national Conference
Event Dates:19.-20. Feb. 2015
Organizer:DECHEMA e.V.
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Efficient Energy Conversion and Use (old)
HGF - Program Themes:Energy-efficient Processes (old)
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E EV - Energy process technology
DLR - Research theme (Project):E - Thermochemical Processes (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Engineering Thermodynamics > Thermal Process Technology
Deposited By: Krüger, Michael
Deposited On:11 May 2015 13:55
Last Modified:11 May 2015 13:55

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