Effektive Überwachungsabläufe in einer solarchemischen Anlage
Die immer weiter zunehmende Erschöpfung fossiler Brennstoffe erhöht den Bedarf an anderen Energiequellen. Solarenergie ist zwar reichlich in der Natur vorhanden, dennoch steht sie nur zeitweise als Energiequelle zur Verfügung. Dieser Herausforderung begegnet das SOLZINC-Projekt, das sich auf die Weiterentwicklung des Konzepts zur Speicherung von Sonnenlicht konzentriert. Dabei wird Sonnenlicht in chemische Energie bzw. Zinkoxid in Zink umgewandelt. Anschließend wird aus Zink ein Energievektor, der Elektrizität in Zink-Luft-Brennstoffzellen erzeugt. Er kann aber auch als Rohstoff verwendet werden. Zu diesem Zweck wurde die technische Realisierbarkeit eines solarchemischen Reaktors untersucht, der aus Zinkoxid Zink gewinnt und Kohlenstoff als Reduktionsmittel in einer 0,5-MW-Anlage produziert. Eines der Ergebnisse ist die Entwicklung eines umfassenden Systems für Überwachungsabläufe in einer solarchemischen Anlage. Das System ermöglicht die Überwachung des Verhaltens der verschiedenen komplexen Einzelsysteme, die teilweise mit Hochtemperatur betrieben werden. Zum Beispiel ist dies der Fall bei Teilen eines chemischen Reaktors mit einer Kapazität von 500kg und einem Kühlsystem mit einer Leistung von 50kg/h für Zinkmetallpulver. Der technische Aufbau ermöglicht eine Überwachung der wichtigsten Betriebsparameter, die für die Funktion der Anlage grundlegend sind. Er bietet mitunter auch Vergleichsmöglichkeiten zwischen dem Verhalten des realen Systems und Verhaltensprognosen von Modelldarstellungen. Mittels der Überwachung von ungefähr 150 Schlüsselparametern erlaubt das System die Optimierung der Abläufe in der Anlage, ohne alle Hilfssysteme einzubeziehen. Zu diesen Parametern zählen auch Niedrig- bis Hochtemperaturparameter von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen, der Gasdruck, Fließgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten und Gasen sowie Echtzeitanalysen der Gasdichte. Das System kann mittels der Datensammlung ausgewertet werden, um eine effektive Prozesssteuerung entweder in Echtzeit oder nach der Analyse zu gewährleisten. Außerdem kann es durch die Verwendung tatsächlicher Abmessungen maßgeblich zur Verbesserung der theoretischen Modelle beitragen und ist auch für weitere Entwicklungs- und Wirtschaftsstudien einsetzbar. Das französische Laboratorium PROMES-CNRS hat seinen aktuellen Wissensstand zu solarchemischer Prozessinstrumentierung und -überwachung bei Hochtemperaturverfahren verbessert. Diese Fachkenntnisse können für die Optimierung anderer Hochtemperaturverfahren eingesetzt werden. Nähere Informationen erhalten Sie auf der Website: http://solar.web.psi.ch/data/research/elprod/elprod.html(öffnet in neuem Fenster)
