Carnotisierung von CSP: Punktfokussierende Systeme

Transkript

1 Carnotisierung von CSP: Punktfokussierende Systeme Dr. Reiner Buck, SF-PN 14. Kölner Sonnenkolloquium , Jülich

2 Struktur Abteilung Punktfokussierende Systeme Systeme und Konzentratoren Stefano Giuliano Receiver Ralf Uhlig Simulation und offene Luftreceiver Peter Schwarzbözl 4 MA ST 9 MA ST 3 MA KP + JL Folie 2 / Sonnenkolloquium 2011

3 Ziele der Abteilung Punktfokussierende Systeme Kostenreduktion von solarthermischen Kraftwerken durch Ausnutzung der Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung, die Solarturmkraftwerke bieten höhere Konzentration der punktfokussierenden Solarturm- Technologie ermöglicht höhere Receivertemperaturen bei hohen Receiverwirkungsgraden höhere Temperatur des WTM: effizientere Kraftwerksprozesse Verbesserung des Betriebsverhaltens optimierte Fahrweise (Zielpunktstrategie, dynamisches Verhalten) Studien belegen hohes Kostenreduktions-Potenzial der Solarturm-Technologie Folie 3 / Sonnenkolloquium 2011

4 Aktuelle Schwerpunkte Solarturmsysteme mit Luft als WTM offene volumetrische Receiver (Jülich-Konzept) Druckreceiver, Einkopplung in Gasturbinen-Prozesse Solarturmsysteme mit flüssigen WTM Flüssigsalz, Flüssigmetalle Solarturmsysteme mit festen WTM Partikel Einkopplung in Dampfprozesse oder Gasturbinen-Prozesse Komponenten-Entwicklung Receiver Heliostate Folie 4 / Sonnenkolloquium 2011

5 Solarturm-Systeme mit Luft-Receivern mit offenem volumetrischem Receiver Solarturmkraftwerk Jülich Folie 5 / Sonnenkolloquium 2011

6 Solarturm mit offenem volumetrischem Luftreceiver Weiterentwicklung volumetrischer Absorberstrukturen Optimierung des Luftreceiver-Systems Luftrückführung Luft-Verteilsystem Unterstützung der Markteinführung Entwicklung skalierbarer Systeme Auslegung von Prototyp-Anlagen Know-how Transfer an Industrie Folie 6 / Sonnenkolloquium 2011

7 Solarturmsysteme mit Luft-Receiver mit Druckreceiver, für Gasturbinen-Systeme Rohrreceiver druckbeaufschlagte volumetrische Receiver Solare Gasturbine solar-angepasste Gasturbinen rein solarer Betrieb im Designpunkt Speicher-Integration HTF Solare Gasturbine 30 MWe Luft Receiver-Temperaturen 448 C C 61,7 MW th Verbrennungstemperatur bar η El, 48,6% Solar 100% Folie 7 / Sonnenkolloquium 2011

8 Solarturm-Systeme mit Flüssigmedien GEMASOLAR Anlage, Spanien Leistung: 19 MW Flüssigsalz als WTM und Speicher (15 h) Folie 8 / Sonnenkolloquium 2011

9 Solarturm-Systeme mit Flüssigmedien Flüssigsalz Erhöhung der Receivertemperatur zur Einkopplung in superkritische Dampfprozesse (620 C, η~50%) 565 C 640 C direkt-absorbierende Receiver Erhöhung Receiverwirkungsgrad reduzierte Kosten Flüssigmetalle Speicherkonzepte? Folie 9 / Sonnenkolloquium 2011

10 Solarturm mit Partikelreceiver Partikelfilm absorbiert Solarstrahlung direkt auf Innenseite einer Dose Fallfilm oder Rieselfilm Partikel gleichzeitig als Speicher Einkopplung in hocheffiziente Dampfprozesse Gasturbinenprozesse langfristiges Potenzial Partikelfilm konzentrierte Solarstrahlung Folie 10 / Sonnenkolloquium 2011

11 Entwicklung von Heliostaten Last-Analyse Windkanal-Tests Feldmessungen CFD-Simulation Struktur-Analyse FEM Steuerung / Regelung Autokalibrierung kabellos, funkgesteuert Antriebe elektrisch/hydraulisch Qualifizierung (SF-QN) Folie 11 / Sonnenkolloquium 2011

12 Heliostat- und Feldsimulation Heliostat-Simulation Feldauslegung / Positions-Optimierung Canting-Optimierung Zielpunkt-Strategie Folie 12 / Sonnenkolloquium 2011

13 Dynamische Betriebs-Simulation dynamische Receiver- und Heliostatfeld-Simulation real-time Optimierung der Betriebszustände Folie 13 / Sonnenkolloquium 2011

14 Systemanalyse und -Optimierung Pre-Feasibility Studien detaillierte Simulation der Jahresperformance bar C kj/kg kg/s MW C 9.91 bar C kj/kg kg/s Kostenschätzung M kw MW 9.83 bar C kg/s 9.83 bar C kj/kg kg/s bar C 0.00 kg/s bar C kj/kg kg/s 9.83 bar C kj/kg kg/s bar C kj/kg 0.26 kg/s bar C kj/kg 6.26 kg/s 9.83 bar C MW kj/kg kg/s MW MW G 9.88 MW 3.11 bar C kj/kg kg/s 1.01 bar C kj/kg kg/s 1.08 bar C kj/kg kg/s Annahme: technische Luft zum Abhitzekessel Folie 14 / Sonnenkolloquium 2011

15 Viele Projekte mit Kooperationspartnern bearbeitet Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Folie 15 / Sonnenkolloquium 2011