Charakterisierung der thermo-mechanischen Belastungen eines Parabolrinnen-Solarkraftwerks

Abstract

Um die Wirtschaftlichkeit und die Effizienz der Parabolrinnen-Solarkraftwerke zu verbessern, wird die Direktverdampfung als Ersatz für die mit Thermoöl betriebenen Kraft-werke untersucht. Die Umsetzbarkeit des Rezirkulationskonzeptes wurde mit der Inbetriebnahme der Kraftwerke PE-2 und TSE-1 nachgewiesen. Zur weiteren Kostenreduktion wird das Durchlaufkonzept näher betrachtet, bei dem kein fester Verdampfungsendpunkt vorhanden ist. Ziel dieser Arbeit ist es, zu analysieren, inwiefern die zyklierenden thermischen Spannungen aufgrund Schwankungen in der solaren Einstrahlung eine Reduktion der Lebensdauer der Receiverrohre verursachen. Dazu wird eine Spannungsanalyse im Überhitzerbereich und in der Verdampfungsendzone durchgeführt und eine Methodik zur Lebensdauerabschätzung aufgestellt. Die sich ergebenden Belastungen an beiden Orten weisen auf Dauerfestigkeit hin, sodass keine signifikante Reduktion der Lebensdauer vor-liegt. In der aufgestellten Methodik werden Störungsklassen der Einstrahlung berücksichtigt, die für die Regelung des Kraftwerks erstellt wurden. Ein Aspekt, der zu untersuchen bliebe, ist somit eine geeignetere Anpassung dieser Störungsklassen bezüglich der thermischen Belastungen des Rohres. Des Weiteren ist aufgrund der unkritischen Belastungen im Solarfeld die Untersuchung kostengünstiger Speichermöglichkeiten notwendig, damit die Direktverdampfung mit Thermoöl-Kraftwerken mit großen Speicherkapazitäten langfristig konkurrieren kann.