By Csaba Singer
Csaba Singer untersucht die Kostensenkungspotenziale bei der Stromerzeugung mit solarthermischen Turmkraftwerken. Sein Ziel ist die Steigerung des Receiverwirkungsgrades und das Aufzeigen und Bewerten kritischer Aspekte von innovativen Receivertechnologien. Zunächst erfolgt eine Konzeptstudie, die dazu dient, den Stand der Technik der Solarturmkraftwerke mit ausgewählten Receiveroptionen für die Erhöhung der Dampfprozesstemperaturen zu vergleichen. Diese Studie zeigt, dass die Direktabsorption auf der inneren Mantelfläche des Receivers mit nach unten geöffneter Apertur und Flüssigfilmkühlung die höchsten Potenziale zwischen den verglichenen Optionen aufweist. Daraufhin erfolgt die detaillierte strömungsmechanische und thermodynamische Modellbildung dieses Receiverkonzepts im Maßstab 1:1, mit der die examine der Machbarkeit und der Funktionalität erfolgt.
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Tamaura [76] (s. - 35 -) vorgeschlagen. Beim Receiver nach Epstein handelt es sich um einen zylindrischen und doppelwandigen Receiver, in welchem das WTM zwischen den Wänden von unten nach oben geführt wird. Die Strahlungsabsorption findet an der inneren Seitenfläche der inneren Wände statt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt einen zylindrischen Receivertank dar, welcher mit einer semitransparenten Salzschmelze gefüllt ist. Am Boden des Tanks sind Absorptionslamellen angebracht, während sich der Einlass für das WTM im unteren Bereich der Receiverseitenfläche und der Auslass im oberen Bereich der Receiverseitenfläche befinden.
Das innovative Receiverkonzept des BDS orientiert sich an den Receiverkonzepten von Epstein [75] und Tamaura [76], welche in Abbildung 11 dargestellt sind. (a) (b) (c) g Einstrahlung doppelwandige Cavity Auslass CPC Tank Flüssigfilm transparentes WTM Einlass Abbildung 11 Lamellen natürliche und erzwungene Konvektion Rohre mit WTM BD-Receiver mit a) doppelwandiger Absorberstruktur, b) vergrößerter Absorberfläche, c) doppelseitig gekühlter Absorberstruktur Die Modellskizze des hier untersuchten Receivers veranschaulicht Abbildung 12.
Am Rand der oberen Receiverfläche tritt das WTM in den Receiver ein und kühlt die Absorberstruktur indem es als ein Flüssigkeitsfilm an den Absorberwänden herunter fließt. Eine am unteren Rand des Receivers angebrachte Rinne fängt das erwärmte WTM wieder auf und transportiert die Nutzwärme durch ein Leitungssystem zum Boden, wo sich das thermische Speichersystem und die Kraftwerkskomponenten befinden. g R R Ap m F GF q ek F ( r , M , z ) q abs F ( r , M , z ) H q sol ( r , M , z ) vF APERTUR z r q rad ( r , M ) Bei der Optimierung des Heliostatenfeldes für den q fk ( r , M ) q refl ( r , M ) vorliegenden IDAR wird dessen kreisförmige Abbildung 10 IDAR-Modellskizze Aperturfläche als zusätzlicher Optimierungsparameter berücksichtigt.