Messung von Grenzschichtprofilen zur Bestimmung von Konvektionsverlusten an Solarturm Kraftwerken

  Solarturm mit innovativem Receiver WSA Am WSA entwickeltes, innovatives Receiver Konzept (Solarturm als Anwendungsbeispiel)

Die größte Herausforderung bei der Erzeugung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen ist das Problem der Volatilität. Eine vielversprechende Lösung für Standorte mit hoher Sonneneinstrahlung, z.B. Spanien, der Südwesten der USA oder der MENA-Region, sind Solarturmkraftwerke. In diesem Konzept wird die Sonnenstrahlung durch viele Spiegel reflektiert und auf einen zentralen Empfänger gerichtet, welcher auf einem Turm montiert ist. Die Verwendung von geschmolzenen Nitratsalzen um die absorbierte Wärme aus dem Empfänger in einen Kraftwerksprozess einzukoppeln gestattet die Speicherung von Wärme in großen Behältern. Diese Tanks können tagsüber mit heißer Salzschmelze gefüllt werden und die gespeicherte Energie nachts wieder abgeben. Solarturmkraftwerke können somit zur Stromerzeugung „on demand“ verwendet werden.

Die Schlüsselkomponente in diesen Kraftwerken ist der Empfänger, welcher die konzentrierte Sonnenstrahlung absorbiert. Ein Hauptproblem bei der Entwicklung von neuen Empfängerdesigns ist die Schwierigkeit, konvektive Wärmeverluste an der Oberfläche abzuschätzen. Diese Verluste ergeben sich aus einer komplexen Überlagerung von windinduzierter erzwungener Konvektion und durch Auftrieb angetriebene natürliche Konvektion.

Das Ziel dieses Projektes ist es, die Grenzschicht Profile von Geschwindigkeit, Temperatur und Turbulenzintensität für gemischte Konvektion nahe der Empfängerfläche experimentell zu untersuchen. Weiterhin wird der Einfluss der komplexen Geometrie eines am WSA entwickelten neuen Empfängerdesigns untersucht werden. Die erhaltenen Daten bilden die Grundlage für die Simulation von Konvektionsverlusten an Solarreceivern.

 

Projektdetails

Projektlaufzeit

10/2014 – 7/2015

Gefördert durch

JARA-Energy

Kooperationspartner

  • Institute of Energy and Climate Research Nuclear Waste Management and Reactor Safety (IEK-6) Forschungszentrum Jülich

Infrastruktur

  • Versuchsstand des IEK-6
  • Lichtfeldkamera