Projektbeschreibung
Mehr Effizienz dank Koppelung von konzentrierter Sonnenenergie mit einem CO2-neutralen Luft-Brayton-Gasturbinenzyklus
Bei hocheffizienten kombinierten Luft-Brayton-Kreisprozessen, wie sie in traditionellen Kraftwerken eingesetzt werden, werden fossile Energieträger unter Zuhilfenahme von Druckluft verbrannt. Das EU-finanzierte Projekt ABraytCSPfuture plant die Entwicklung einer Technologie für luftbetriebene solarthermische Kraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP), die mit einem CO2-neutralen Luft-Brayton-Zyklus gekoppelt werden soll. Die Forschenden werden ein bisher einzigartiges Konzept für einen kompakten thermochemischen Zweibett-Reaktor/Wärmetauscher demonstrieren. Diese Vorrichtung wird die Wärme aus einem nicht unter Druck stehenden Luftstrom an einen unter Druck stehenden Luftstrom übertragen. Zugleich fungiert sie als thermischer Verstärker, der den Druckluftstrom auf die für Brayton-Kreisprozesse erforderliche Temperatur erhitzt. Des Weiteren werden die Forschenden die volumetrische Speicherdichte für Sonnenenergie in solchen solarthermischen Kraftwerken drastisch steigern. Um das zu erreichen, werden sie als Wärmespeichermedium strukturierte Redoxmaterialien auf Perowskitbasis nutzen, die aus kosteneffizienten und reichlich vorhandenen Rohstoffen hergestellt werden.
Ziel
ABraytCSPfuture sets forth an innovative, carbon-neutral way for implementing into future air-operated CSP plants the inherently much more efficient air-Brayton gas turbine power generation cycles in order to achieve higher solar-to-electricity efficiencies, vital for competitiveness of CSP and non-reachable by either PVs or molten salts and thermal oils, significantly increasing in parallel the plants’ storage capability. Both these functionalities will be made possible by developing and demonstrating the integrated operation of a first-of-its-kind, compact, dual-bed thermochemical reactor/heat exchanger design, comprised of non-moving, flow-through porous ceramic structures (honeycombs or foams) based on earth-abundant, inexpensive, non-toxic oxide materials, capable of performing simultaneously the following:
• transferring heat from a non-pressurized air stream to a pressurized one, while operating simultaneously as a “thermal booster”, raising the temperature of the pressurized stream to levels required for gas turbine air-Brayton cycles.
• Increasing significantly the volumetric solar energy storage density of such air-operated CSP plants by rendering their current sensible-only regenerative storage systems to hybrid sensible-thermochemical storage ones, within the same storage volume,
Both these functionalities will be materialized by exploiting reversible reduction/oxidation reactions of such oxides in direct contact with air, accompanied by significant endothermic/exothermic heat effects. The first one in particular, will be achieved by performing the reduction of these oxides with solar-heated air streams under atmospheric pressure but their exothermic oxidation with pressurized air streams. The proposed technology is set forth by an interdisciplinary partnership spanning the entire CSP value chain, comprised of leading research centers, universities, innovative SMEs and large enterprises, including ancillary services providers and technology end-users.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologymechanical engineeringthermodynamic engineeringheat engineering
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrytransition metals
- engineering and technologymaterials engineeringceramics
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyconcentrated solar power
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsKoordinator
51147 Koln
Deutschland