Das Projekt "Teilprojekt: Design, Optimierung und Test von Receiverkonzepten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Im Projekt VORWAiRTS wird die Technik des offenen volumetrischen Luftreceivers für solare Turmkraftwerke verbessert. Hauptansatz ist eine Modifikation hin zu einem konkav geformten Receiver. Damit sollen der Windeinfluss minimiert, die Rückführrate deutlich erhöht und die Strahlungsverluste reduziert werden. Zudem soll das neue Design eine Erhöhung der Temperatur der Rückführluft erlauben, um so den Umwandlungswirkungsgrad des nachgeschalteten Wasser/Dampfprozesses zu erhöhen. Zur konstruktiven Umsetzung eines konkaven Receivers wird die heutige (HiTRec) (Technologie des offenen volumetrischen Receivers (HiTRec)) Konstruktion bearbeitet. Diese Arbeiten werden unterstützt mit numerischen Simulationen. Zu der neuen Konstruktion wird ein Testreceiver in der Leistungsgröße 500kW gebaut und auf der Forschungsebene des Solarturms Jülich unter Realbedingungen getestet. Vor dem Test dieser neuen Receiverkonstruktion ist geplant, den aktuellen Receiver des Solarturms Jülich intensiv unter Last zu testen, um eine solide Basis an Messdaten für die Weiterentwicklung zu haben. Für eine längerfristige Perspektive zur Umsetzung wird eine neue Receiverkonstruktion entwickelt, mit minimalem Kühlbedarf und quasi vollständig geschlossenem Luftkreislauf. Diese Konstruktionsarbeiten werden unterstützt mit detaillierten FEM (Finite-Elemente-Methode)- und CFD (computational fluid dynamics)-Simulationen, um die Auswirkung von Designalternativen auf die solare Performance einschätzen zu können. Für die neuen HiTRec-Receiverkonstruktionen wird eine technische und wirtschaftliche Systemanalyse durchgeführt, um ihr Marktpotential zu ermitteln. Die Analysen wird gestützt auf computergestützte Simulationen des dynamischen und stationären Betriebs eines Referenzkraftwerks mit neuer Receiverkonstruktion.
Das Projekt "Teilprojekt: Analyse und Dynamische Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Solar-Institut Jülich durchgeführt. Primäres Ziel dieses Vorhaben ist die Weiterentwicklung des offenen volumetrischen Receivers zur Erhöhung des Systemwirkungsgrads. Durch die Optimierung des Designs wird zudem die Skalierung des Receivers auf die am Markt nachgefragten Größenordnungen ermöglicht werden. In dem vorliegenden Teilvorhaben wird das SIJ die gemeinsam definierten Testbetriebe am Solarturmkraftwerk in Jülich, insbesondere auch mit den im Projekt KEST installierten Verbesserungen, zur Verbreitung der Datenbasis unter Volllast durchführen. Zudem wird der Stand der Technik zur HiTRec-Technologie als Referenz für die Weiterentwicklung und Qualifizierung der Technologie erarbeitet. Darüber hinaus erfolgt die Bewertung der neuen vielversprechenden Konzepte für einen volumetrischen Luftreceiver. Basierend darauf wird im Rahmen des Gesamtvorhabens ein neuer volumetrischer Receiver mit gegenüber dem Stand der Technik signifikant gesteigerter Rückführrate entwickelt. Zur Einschätzung des technischen Potentials und des dynamischen Betriebsverhaltens des neu entwickelten HiTRec-Designs werden entsprechende vorhandene Modelle modifiziert und spezifische Simulationstools erstellt. Zur Validierung der Teilmodelle werden eigene Simulationen durchgeführt, um möglichst detailliertes Verhalten des Receivers abzubilden. Zur Verringerung des Rechenaufwandes bei der Simulierung verschiedener Konzepte kommt der Hochleistungsrechner zum Einsatz, (Energieforschungscluster). Die Arbeiten im Gesamtprojekt sind entsprechend der Kompetenzen der einzelnen Partner verteilt. Übersicht des Arbeitsplans des SIJ-Teilvorhabens: 1 Konzeptdefinition 1.1 Designkonzepte 1.2 Vorgaben 2 Evaluation Stand der Technik 2.1 Testbetrieb 2.2 Dokumentation 2.3 Analyse 5 Analyse von Ertrag und Betriebsverhalten 5.3 Dynamische Simulation.