Festpartikel zur Nutzung der Sonnenenergie
Solarenergie ist eine wichtige alternative erneuerbare Ressource, die zur Milderung der negativen Umweltauswirkungen von Kohlendioxid-Emissionen beiträgt. Concentrated Solar Power (CSP) verwendet Spiegel, um Sonnenlicht zu konzentrieren und sie als Wärme erfassen, die dann einen Motor oder Turbine antreibt. Einer der wichtigsten Vorteile von CSP in Bezug auf hochvariable erneuerbare Stromerzeugungstechnologien wie Photovoltaik oder Windkraft ist die Kapazität, den Strom dank thermischer Speicher planbar zu liefern. Aber um Strom auf einer wettbewerbsfähigen Basis zu produzieren, müssen Effizienz und Kosten für CSP-Anlagen verbessert werden. Einer der möglichen Wege CSP-Leistungen zu verbessern, erfolgt durch Erhöhung der Arbeitstemperatur des Wärmeübertragungsfluids (HTF) und des Speichermediums. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts CSP2 (Concentrated solar power in particles) schlugen Wissenschaftler ein alternatives HTF vor, das auf der dichten Suspension von Festpartikeln beruht. Dies kann bei 750 ° C mit einer Effizienz von 70-90% arbeiten, und damit übertrifft sie state-of-the-art-CSP-Anlagen, bei denen geschmolzenes Salz als HTF verwendet wird. Die Mitglieder des Konsortiums entwickelten und betrieben erfolgreich einen Pilotsolarempfänger mit 100-150 kW Wärmeleistung, der in den Brennpunkt eines 1 MW-Solarofens des Nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS), mit Sitz in Frankreich, eingebaut wurde. Der Solarkreislauf wurde 8 Stunden bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,7 bis 1,8 Tonnen pro Stunde getestet. Der Solarempfänger bestand aus 16 ein Meter langen senkrechten Rohren, in denen die dichte Gas-Partikel-Suspension (DPS) vertikal nach floss. Das HTF, das durch die Rohre fließt, ist ein DPS. Die gebündelten Rohre bilden den Solarabsorber (Empfänger), der an der Spitze eines zentralen Empfänger-CSP-Systems steht. Das neue HTF ist völlig sicher und wird bei niedrigen Temperaturen nicht fest. Es verhält sich wie eine Flüssigkeit, obwohl es Arbeitstemperaturen von mehr als 550 ° C und bis zu 750 ° C ermöglicht. Die Festphase besteht aus einem beliebigen partikelförmigen Mineral, das hohen Temperaturen standhält. Darüber hinaus kann es als Energiespeichermedium aufgrund seiner guten Wärmekapazität verwendet werden. Große Mengen der Partikel können mit geringen Kosten ohne chemische Prozessentwicklung leicht hergestellt werden. Die Projektmitglieder führten auch Scale-up-Studien für industrielle CSP-Einrichtungen durch. Wirtschaftliche Beurteilungen erlaubten den Vergleich dieser neuen DPS-Technologie mit der Schmelzsalztechnologie. Die CSP2-Lösung, bei der Feststoffpartikeln in einem Solarempfänger verwendet werden, ist eine radikale Alternative zu den bisher verwendeten Flüssigkeits- oder Gas-HTF. Da die erhöhten Temperaturen weniger Wärmeübertragungsmaterial erfordern, ermöglicht DPS eine Kraftwerkskonfiguration, die thermodynamische Zyklen mit hohem Wirkungsgrad nutzen, wie überkritisches CO2 und kombinierte Zyklen und das führt zu einer Kostensenkung.
Schlüsselbegriffe
Festpartikel, konzentrierte Solarenergie, Wärmeträgerflüssigkeit, dichte Gas-Partikel-Suspension, Hochtemperatur-Wärmespeicher
