DLR - Institut für Solarforschung - Solare Hochtemperatur-Receiver


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Solare Hochtemperatur-Receiver
(6. Dezember 2010)


Receiver für Betriebstemperaturen oberhalb von 700°C stellen sehr hohe Anforderungen an die verwendeten Materialien, die Auslegung sowie die Betriebsweise des Receivers. Für die solare Lufterhitzung in Gasturbinenprozessen müssen zum Beispiel folgende Anforderungen erfüllt werden:

  • Erhitzung der Luft auf Temperaturen bis über 1000°C
  • Betrieb bei einem Druck bis ca. 15 bar
  • hoher Wirkungsgrad
  • niedriger Druckverlust
  • lange Lebensdauer

Derzeit werden zwei Receivertypen entwickelt: volumetrische Druckreceiver und Receiver mit Metallrohren.

Volumetrische Druckreceiver

Diese Receiverbauart kann Temperaturen über 1000°C erreichen und ist durch einen modularen Aufbau gekennzeichnet. Die Absorption der Solarstrahlung erfolgt „im Volumen“, d. h. innerhalb eines hochporösen Materials, das gleichzeitig von der Luft durchströmt wird. Jedes Modul hat eine Leistung von ca. 400kWt, höhere Leistungen werden durch Kombination vieler Module erreicht.

Querschnitt durch ein volumetrisches Receivermodul

Rohrreceiver

Diese Receiverbauart verwendet metallische Rohre zur Absorption der Solarstrahlung. In den Rohren strömt ein Wärmeträger-Medium (Luft, Flüssigsalz) und nimmt die Wärme auf. Aufgrund von Materialgrenzen liegen die maximalen Temperaturen im Bereich von 800°C bis 900°C, die Kosten sind niedriger als bei den volumetrischen Druckreceivern.

Schema eines metallischen Rohrreceivers
 
Direktabsorbierende Receiver

Bei dieser Bauform wird die konzentrierte Solarstrahlung direkt in dem Wärmeträgermedium absorbiert und heizt dieses auf hohe Temperaturen auf. Hierdurch können materialtechnische Beschränkungen umgangen werden. Entwicklungsarbeiten laufen zu Partikelreceivern und Salzreceivern. Bei diesen Receivern kann das Wärmeträgermedium an einer bestrahlten Wand als Fallfilm bzw. Fallstrom geführt werden. Bei kleinen Leistungen können Drehrohr-Receiver eingesetzt werden.
 
Solare Bestrahlungsverteilung in einem Fallfilm-Receiver (li), Film aus fallenden Partikeln (re)
 
 



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