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Größtes Solarkraftwerk voll in Betrieb

Das Solarturmkraftwerk Ivanpah in der Wüste Kaliforniens, hat am 13. Februar 2014 seinen kommerziellen Betrieb aufgenommen. Seit Oktober 2013 lief es bereits im Testbetrieb. Ivanpah hat eine Leistung von 396 Megawatt und ist damit derzeit das größte Solarturmkraftwerk weltweit.

Teilvorhaben: Optimierung von Design und Betrieb der Solar Island

Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierung von Design und Betrieb der Solar Island" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital-Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine-Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet (Text abgebrochen)

Teilvorhaben:Qualifizierung von Materialien und Systemen für Salzschmelzeanwendungen von Parabolrinnen und Turmkraftwerke

Das Projekt "Teilvorhaben:Qualifizierung von Materialien und Systemen für Salzschmelzeanwendungen von Parabolrinnen und Turmkraftwerke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Stuttgart durchgeführt. Die Verwendung von Salzschmelzen als Wärmespeicher und Wärmeträgermedium in CSP-Kraftwerken bietet das Potenzial für höhere Betriebstemperaturen im Solarfeld, bringt aber auch technische Herausforderungen mit sich. Das ADVIAMOS-Konsortium konzentriert sich auf salzschmelzenspezifische Aspekte beim Betrieb von Parabolrinnen- und Zentralreceiver-Anlagen mit dem Ziel, die Betriebs- und Wartungsabläufe zu verbessern und damit die Kosten zu senken. Die Partner verfolgen einen mehrstufigen Ansatz, der von Aspekten der Materialien und Komponenten bis hin zur Systemebene reicht. BrightSource und Solarlite, zwei weltweit führende Anbieter von kommerziellen CSP-Systemen, bringen ihre Erfahrungen bei der Entwicklung, der Installation und dem Betrieb von Solarturm- bzw. Parabolrinnen-CSP-Anlagen ein. BrightSource wird spezielle Beschichtungsmuster zur Verfügung stellen, die in den vom DLR in Auftrag gegebenen Power Towers verwendet werden, und steht beratend zur Seite. Zusammen mit Ductolux, die den Bereich der Prozesssteuerung abdeckt, und Steinmueller Engineering, die ihr Know-how über maßgeschneiderte Dampferzeugungssysteme einbringen, deckt das Konsortium alle Aspekte des industriellen Betriebs von CSP mit Salzschmelze ab. Die Industriepartner schließen sich mit zwei Universitäten, der Universität von Extremadura und der Universität Complutense de Madrid, und einer großen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, dem DLR, zusammen, die über komplementäres Know-how zu den Grundlagen und Technologien der Salzschmelze verfügen. Gemeinsam mit der Universität von Évora verwaltet und betreibt das DLR die Évora Molten Salt Platform (EMSP). Diese einzigartige Konstellation ermöglicht es den Projektpartnern, gemeinsam entscheidende Aspekte beim Betrieb von CSP-Systemen auf der Basis von Salzschmelze anzugehen, von Materialaspekten wie Salzdegradation und Korrosion bis hin zu Aspekten auf Systemebene wie verbesserte Prozesskontrolle und Automatisierung.

Teilvorhaben: Demonstration und Validierung der Receiver- und Heliostatfeldüberwachungsmethoden

Das Projekt "Teilvorhaben: Demonstration und Validierung der Receiver- und Heliostatfeldüberwachungsmethoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSP Services GmbH durchgeführt. Das Ziel von LEIA ist es, smarte Steuerungsstrategien sowie Lösungen für Betrieb und Wartung auf einem vorkommerziellen Entwicklungsniveau am Beispiel eines kommerziellen Solarturmkraftwerks in Chile zu kombinieren und zu integrieren. LEIA wird sich technologischen und industriellen Hindernissen in Bezug auf den zentralen Receiver sowie das Heliostatfeld stellen. Durch die Verwendung intelligenter Kalibrierungsverfahren sollen Kosten gesenkt und dadurch strategische Vorteile auf dem Markt für punktfokussierende Systeme (solare Turmkraftwerke) geschaffen werden, die wiederum gesteigerte Attraktivität für Investoren schaffen. LEIA ist ein internationales Verbundvorhaben mit den deutschen Partnern DLR und CSP Services, dem assoziierten Partner Siemens Energy, sowie vier spanischen Partnern aus Forschung und Industrie. Außerdem steht zu Demonstrationszwecken das chilenische Kraftwerk Cerro Dominador zur Verfügung. In mehreren Arbeitspaketen werden Kalibrier-, Monitoring- und Charakterisierungsverfahren aus der Forschung auf den Stand von Prototypen gebracht, welche im Anschluss von der Industrie zur Produktreife kommen sollen. Genauer handelt es sich um die indirekte Messung der Flussdichte auf der Receiveroberfläche, der Messung der ortsaufgelösten Temperatur des Receivers, der Receivereffizienz, sowie der ortsaufgelösten Verschmutzung des Solarfelds. Im zweiten Teil des Vorhabens werden diese Entwicklungen getestet und es wird evaluiert, auf welche Weise diese Entwicklungen in ein Gesamtsystem zur intelligenten Steuerung und Wartung von Solarturmkraftwerken einfließen können.

Optimierter Betrieb von Solarturm-Receivern

Das Projekt "Optimierter Betrieb von Solarturm-Receivern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von John Cockerill UVK GmbH durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet.

Teilvorhaben: Online-Monitoring-System

Das Projekt "Teilvorhaben: Online-Monitoring-System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mondas GmbH durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital-Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine-Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet.

Teilvorhaben: Entwicklung eines neuartigen Überwachungssystems und Optimierung der verschiedenen Betriebsphasen für Heliostaten-Solarturmkraftwerke

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines neuartigen Überwachungssystems und Optimierung der verschiedenen Betriebsphasen für Heliostaten-Solarturmkraftwerke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von John Cockerill UVK GmbH durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet.

Teilvorhaben: Entwicklung und Verifizierung aktiver nicht-invasiver Temperatursensierung im Hochtemperaturbereich

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Verifizierung aktiver nicht-invasiver Temperatursensierung im Hochtemperaturbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SONDEV GmbH durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital-Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine-Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet.

Teilvorhaben: Infrarotbasierte Oberflächentemperaturmessung

Das Projekt "Teilvorhaben: Infrarotbasierte Oberflächentemperaturmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von InfraTec GmbH Infrarotsensorik und Meßtechnik durchgeführt. In OPTOP werden Design und Betrieb des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island eines Solarturmkraftwerks verbessert. Dafür wird innovative Messtechnik in ein Monitoringsystem basierend auf Machine Learning und Digital Twin integriert. Das Projekt OPTOP hat drei Kernthemen: a) Sensorik für Receiver: In einem integralen Messkonzept für den Receiver wird die verbesserte Erfassung der Receiveroberflächentemperatur mittels Infrarotkameras, eine nicht-invasive Erfassung der Fluidtemperatur im Receiver, eine betriebsbegleitende Strahlungsdichtemessung und die kamerabasierte Reflexionsgradvermessung des Receivers implementiert. Die Sensordaten werden gemäß den Prinzipien von Industrie 4.0 und dem IoT aufbereitet und für die Betriebsoptimierung und das Receivermonitoring bereitgestellt. b) Receivermonitoring und intelligente Betriebsstrategien: Basierend auf dem umfassenden Sensorinput und einem parallellaufenden Digital-Twin-Modell des Receivers wird ein Monitoringsystem entwickelt, das mittels Machine-Learning-Methoden ein Überschreiten der Receiver-Betriebsgrenzen im Voraus erkennt und dem Betreiber einen sicheren Betrieb erleichtert. Darauf aufbauend wird mit dynamischen Zielpunkt- und Defokussierstrategien und O&M-Zyklen eine intelligente Betriebsstrategie entwickelt, die den Betrieb der Solar Island sowohl energetisch als auch ökonomisch optimiert. c) Transientes Receiverdesign: Eine Methodik für das Design des Receivers als zentraler Schnittstelle der Solar Island wird entwickelt, welche das integrale System für maximalen Ertrag im transienten Kraftwerksbetrieb optimiert. Dafür wird der Einsatz variabler Flussschemata untersucht, für welche - um die Grenzen des erlaubten Einsatzbereichs nicht zu überschreiten - die umfassende Kenntnis des Receiverzustands im Betrieb basierend auf Sensorik und Digital Twin notwendig ist. Die entwickelte Sensorik und Simulations-Methodik wird im Labor und im Turmsystem Cerro Dominador in Chile implementiert und getestet.

Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen

Das Projekt "Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KSB SE & Co. KGaA durchgeführt. Ziel der Entwicklung stark flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen ist es, die Anforderungen an Pumpensysteme für stark schwankende Betriebs-bedingungen - wie z.B. in Dampfkraftwerken sowie in chemischen und verfahrentechnischen Prozessen mit hydraulischen Kreisläufen - hinsichtlich der Erhöhung ihrer Flexibilität bei gleichzeitiger Steigerung des Teillastwirkungsgrades und unter Beibehalt oder Erhöhung ihrer Lebensdauer abzuleiten. Diese Anforderungen sind durch die Entwicklung hochflexibel betreibbarer Pumpensysteme umzusetzen. Solche Pumpensysteme werden u.a. in flexiblen GuD-Kraftwerken und solar betriebenen Dampfkraftwerken, aber auch in vielen industriellen Prozessanwendungen benötigt für die Erweiterung des Teillast-Betriebsbereichs, für höhere Lastgradienten und für höhere Wirkungsgradanforderungen im Teillast-Betriebsbereich. Dazu müssen entsprechende Entwicklungsschritte durchgeführt werden, um die Verfügbarkeit der benötigten instationär zu betreibenden Pumpensysteme zu gewährleisten. Dies gilt für alle chemischen und verfahrenstechnischen Prozesse mit hydraulischen Kreisläufen sowie (unabhängig von der Art der eingebrachten Primärenergie) vor allem für alle Dampfkraft-Prozesse (Wasser-Dampf-Kreislauf, Kühlwasserkreislauf, Schmier- und Hydrauliköl-Kreislauf) und ihre vor- und nachgeschalteten Prozesskreisläufe (Salzschmelze-Kreislauf im Solarturmkraftwerk, Entschwefelungskreislauf im kohlegefeuerten Dampfkraftwerk, CO2-Abscheide/Transport/Einspeicher-Prozesse im CCS-Kraftwerk), die ebenfalls teillastflexibel zu betreiben sind. Dazu sind alle Komponenten der hydraulischen Systeme, v.a. die Pumpen und ihre elektrischen Antriebe, aber auch Pumpen-Überwachungs- und Regelungssysteme, gemäß den definierten Vorgaben dieser hydraulischen Anwendungsprozesse hinsichtlich betrieblicher Flexibilität, Effizienz- und Lebensdauer-Optimierung zu entwickeln.

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