23. Mai 2017
Neuer Solarreceiver am Solarturm Jülich

Schleu­der­gang bei 1000 Grad Cel­si­us

Da der CentRec Receiver größer als die Forschungsplattform ist, kann er nicht vollständig im Solarturm eingebaut werden und wird in Richtung der Heliostate geneigt außen von einem Gerüst gestützt.
In fi­na­ler ge­neig­ter Po­si­ti­on
Bild 1/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

In finaler geneigter Position

Da der Cent­Rec Re­cei­ver grö­ßer als die For­schungs­platt­form ist, kann er nicht voll­stän­dig im So­lar­turm ein­ge­baut wer­den und wird in Rich­tung der He­lio­state ge­neigt au­ßen von ei­nem Ge­rüst ge­stützt.
An­kunft des neu­en Cent­Rec Re­cei­vers
Bild 2/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Ankunft des neuen CentRec Receivers

Per Tief­la­der er­reich­te der Re­cei­ver den So­lar­turm in Jü­lich.
In­stal­la­ti­on auf der For­schungs­ebe­ne
Bild 3/3, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Installation auf der Forschungsebene

Mit ei­nem Kram wird der Re­cei­ver auf die For­schungs­ebe­ne des So­lar­turms in 30 Me­ter Hö­he ge­ho­ben.

  • Neuer Solarreceiver mit Keramikpartikeln im Solarturm Jülich eingebaut
  • Partikel dienen als Absorber- und Speichermedium
  • Verwendung der Partikel als Wärmespeicher und Prozesswärme für Industrie
  • Schwerpunkte: Energie, Energieeffizienz

Der Weg von einer Idee bis zur marktreifen Technologie bedarf vieler kleiner Schritte. Solarforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind ihrem Ziel von leistungsstärkeren Solarkraftwerken nun einen großen Schritt näher gekommen. Am So­lar­ther­mi­sches Ver­suchs­kraft­werk Jü­lich des DLR in Jülich wird derzeit ein neuer Receiver für die Erzeugung und Speicherung solarer Wärme eingebaut. Die Technologie hat sich bereits im verkleinerten Labormaßstab bewährt. In den folgenden Monaten wird das neue Konzept erstmals unter realistischen Kraftwerksbedingungen, bei bis zu 1000 Grad Celsius, getestet.

Wärmespeicher

Es liegt in der Natur der Dinge, dass die Sonne ausgerechnet dann nicht scheint, wenn der Energiebedarf am höchsten ist. Die Sonnenenergie muss also entweder direkt genutzt, oder in Form von Wärme gespeichert werden. Dabei gilt die Maxime: je höher die initiale Temperatur, desto höher die nutzbare Temperatur am Ende der Speicherphase.

Als Speichermedien für die solar erzeugte Wärme bieten sich diverse Materialien an. Zu den aus dem Haushalt bekanntesten zählen die mit Wasser gefüllte Wärmflasche und das Körnerkissen. Für industrielle Hochtemperaturprozesse sind diese Materialien jedoch nicht geeignet. Wasser zum Beispiel verdampft unter Normaldruck bereits bei 100 Grad Celsius und kühlt zudem relativ schnell ab. Spezielle Öle eignen sich als Speichermedium für Temperaturen um 400 Grad Celsius, während verflüssigtes Salz das Speichern mit bis zu 565 Grad Celsius ermöglicht.

Die Technologie der neuen Testanlage in Jülich, CentRec (Centrifugal Receiver), verwendet Keramikkügelchen als Absorber- und Speichermedium. Dadurch können Temperaturen von über 1000 Grad Celsius erreicht werden.

CentRec

Als Wärmequelle dient die Sonne, verstärkt durch rund 2500 Solarspiegel die gemeinsam auf den Receiver ausgerichtet sind. Die CentRec-Anlage besteht im Kern aus einer rotierenden Kammer, die mit kleinen Keramikkugeln befüllt wird. Durch die Zentrifugalkräfte werden die nur einen Millimeter großen Kugeln an der Außenwand gehalten, hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung und somit eine gleichmäßige Bestrahlung erreicht. Durch die Anpassung der Drehgeschwindigkeit kann die Verweildauer der Partikel im Receiver gesteuert werden und so selbst bei unterschiedlichsten Lastzuständen die Temperatur konstant gehalten werden.

Neben der hohen Temperaturbeständigkeit bieten die Keramikpartikel auch weitere Vorteile, wie die weltweit kostengünstige Beschaffung, gefahrlose Lagerung und nicht zuletzt die einfache Förderung innerhalb des Kraftwerksbetriebes.

Bislang wurde das Verfahren im verkleinerten Maßstab im Labor konzipiert, getestet und weiterentwickelt. Dabei wurden künstliche Strahlungsquellen, wie der 10 Kilowatt Hochleistungsstrahler am DLR-Son­ne­nofen in Köln eingesetzt. Bei den Solarturmtests werden bis zu 500 Kilowatt erreicht.

"Der Einbau des Receivers in den Solarturm ist ein großer Schritt auf dem Weg zum solaren Testbetrieb. Der im Herbst beginnende solare Test wird die Basis für die geplante industrielle Verwertung der Partikeltechnologie darstellen." sagte Dr. Reiner Buck, Abteilungsleiter "Punktfokussierende Systeme" am DLR-Institut für Solarforschung.

CentRec ist zudem nicht ausschließlich für die Speicherung von Wärme in Solarkraftwerken ausgelegt. Das System kann in der Industrie auch direkt genutzte Prozesswärme bereitstellen. Der nutzbare Temperaturbereich wird in der Industrie zwischen 600 und 900 Grad Celsius liegen.

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Solarreceiver – für effiziente und zukunftssichere Solaranlagen
Video Solarreceiver – für effiziente und zukunftssichere Solaranlagen 
Credit: DLR

Das Projekt wird durch den Validierungsfond der Helmholtz-Gemeinschaft sowie durch Mittel des DLR-Technologie Marketings, der DLR-Programmdirektion Energie und dem Institut für Solarforschung gefördert.

Kontakt
  • Dr.-Ing. Reiner Buck
    DLR-In­sti­tut für So­lar­for­schung
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für So­lar­for­schung
    DLR-In­sti­tut für So­lar­for­schung
    Telefon: +49 711 6862-602
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Michel Winand
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Köln, Bonn, Jü­lich, Rhein­bach und Sankt Au­gus­tin
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 2203 601-2144
    Linder Höhe
    51147 Köln
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