Solarthermie

Modularer Druck-Receiver für solarunterstützte fossile Gasturbinen- und Kombikraftwerke

Um in Solarhybrid-Kraftwerken optimale Wirkungsgrade zu erzielen, ist eine Kopplung der Solarenergie an Gasturbinen erforderlich. Projektziel ist die Weiterentwicklung der bisher realisierten Technik druckbeaufschlagter Receiver zu einer Clusterbauweise, um auf die dafür erforderlichen Arbeitstemperaturen skalieren zu können. 

 

Zusammenfassung

Kombinierte Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke (GuD-Kraftwerke) zeichnen sich durch besonders hohe Wirkungsgrade und geringe Emissionen bei der Stromerzeugung aus.

Solarhybrid-Kraftwerke, in denen solarthermische Systeme mit GuD-Kraftwerken gekoppelt werden, sind eine neuartige Kombination von regenerativen mit fossilen Energiesystemen, die große Zukunftsperspektiven besitzt. 

Von Parabolrinnenkollektoren gebündelte Direktstrahlung trifft dabei auf einen zentralen Absorber, der ein Fluid erwärmt, welches wiederum im GuD-Kraftwerk genutzt werden kann. Aufgrund der derzeit maximal erreichbaren Temperaturen kann die Solarenergie allerdings nur in den Dampfkreislauf eingebracht werden. 

In dem Forschungsvorhaben wird angestrebt, Solarenergie zur Brennluftvorwärmung der Gasturbinen zu nutzen, da diese Anlagenkomponente einen wesentlich höheren Wirkungsgrad aufweist. Wegen der erforderlichen hohen Arbeitstemperaturen eignen sich für dieses Konzept nur Solarturmanlagen. Als Strahlungsabsorber bieten sich druckbeaufschlagte volumetrische Receiver an, da sie an das erforderliche Druckniveau der Gasturbine angepasst werden können. 

Der Schwerpunkt  der Arbeiten in diesem Projekt lag insbesondere auf der Entwicklung, dem Bau und dem Test druckbeaufschlagter Receiver in modularer, erweiterbarer Clusterbauweise.

 

Ergebnisse:

  • Ein neu entwickelter Sekundärkonzentrator mit einem Übergang von einer sechseckigen Eintrittsapertur auf eine 18-eckige Austrittsapertur wurde erfolgreich getestet.
  • Die neuen Receiver und Sekundärkonzentratoren für ein Cluster, bestehend aus 3 Modulen, wurden ausgelegt, gefertigt und mit einer Kleingasturbine bei Absorbertemperaturen bis über 800°C erfolgreich gefahren.
  • Bei Gesamtleistungen bis 750 kW wurden für die einzelnen Module Wirkungsgrade über 80 % gemessen.
  • Verbindungsrohre zwischen den Receivermodulen wurden ausgelegt und gefertigt. An ihnen sowie an einigen Verbindungsflanschen traten noch zu hohe Verluste auf.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Modularer Druck-Receiver für solarunterstützte fossile Gasturbinen- und Kombikraftwerke (REFOS-2)

Projektnummer: 0329695A

Projektzeitraum: 2000 - 2002

Projektort: Deutschland (Baden-Württemberg)

Projektansprechpartner:

Herr Dr.-Ing. Buck

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)