Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Weiterentwicklung von solaren Partikelreceivern

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines solaren Partikelreceivers. Beim Partikelreceiver handelt es sich um ein Konzept zur Absorption konzentrierter solarer Strahlung mit Hilfe von Feststoffpartikeln. Zunächst wird der aktuelle Stand der Wissenschaft und Technik beleuchtet. In Kapitel 2 werden verschiedene Konzepte für Partikelreceiver beschrieben. Die unterschiedlichen Konzepte werden anhand estgelegter Kriterien bewertet. Der Fallfilmreceiver, bei dem die Absorption der konzentrierten Solarstrahlung in einem Vorhang aus fallenden Partikeln erfolgt, ist vielversprechend für die großtechnische Stromerzeugung. In Kapitel 3 wird der aktuellen Stand der Technik bezüglich der Modellierung von Fallfilmreceivern vorgestellt. Die theoretischen Grundlagen für die Modellierung werden erläutert. Modellparameter und Modellierungsansätze für den Fallfilmreceiver werden diskutiert. Zur Validierung des Teilmodells für die Partikelbewegung wurden Experimente am Fallturm durchgeführt. Diese werden in Kapitel 4 vorgestellt. Die experimentellen Ergebnisse werden mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Für andere Teile des Modells werden Berechnungen zur Verifikation durchgeführt. Ergebnisse der Simulationsrechnung mit dem Gesamtmodell werden in Kapitel 5 präsentiert und diskutiert. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für zukünftige Forschungsschwerpunkte abgeleitet.