14. Juni 2018
Technologie für die Energiewende

So­lar­re­cei­ver Cent­Rec be­steht Praxis­test bei mehr als 900 Grad Cel­si­us

Im Praxis­test: Cent­Rec-Re­cei­ver im So­lar­turm Jü­lich
Bild 1/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Im Praxistest: CentRec-Receiver im Solarturm Jülich

He­lio­staten kon­zen­trie­ren das Son­nen­licht auf den Re­cei­ver im So­lar­turm
Bild 2/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Heliostaten konzentrieren das Sonnenlicht auf den Receiver im Solarturm

  • Der neuartige Strahlungsempfänger CentRec hat im Solarturm des DLR in Jülich seinen ersten Praxistest bei sehr hohen Temperaturen bestanden.
  • Das Receiver-Konzept CentRec arbeitet mit Keramikpartikeln als Wärmespeichermedium. Diese sind kostengünstig, erlauben sehr hohe Temperaturen und lassen sich relativ simpel handhaben.
  • Der Praxistest bei sehr hohen Temperaturen ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Vermarktung dieser Receiver-Technologie.
  • Schwerpunkt(e): Energie, Energiespeicher

Forschern des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist ein wichtiger technologischer Schritt bei der Entwicklung von Receivern für solare Turmkraftwerke gelungen: Im Mai 2018 hat der neuartige Strahlungsempfänger CentRec im Solarturm des DLR-Standorts Jülich seinen Praxistest bei sehr hohen Temperaturen bestanden. Während des Versuchs haben die Wissenschaftler in ihrem Receiver Keramikpartikel auf mehr als 965 Grad Celsius erhitzt und so gezeigt, dass sich mit Hilfe konzentrierter Solarstrahlung sehr hohe Temperaturen erzeugen und speichern lassen. Die CentRec-Technologie der DLR-Solarforscher eröffnet neue Möglichkeiten, Strom und Prozesswärme in solarthermischen Kraftwerken effizienter und kostengünstiger zu genieren.

Solare Hochtemperaturwärme effizient und kostengünstig

In einem solaren Turmkraftwerk konzentrieren viele bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, die Sonnenstrahlen und reflektieren sie zur Spitze eines Turms. Dort fängt ein Receiver die Strahlung auf und wandelt sie in Wärme um. Der CentRec-Receiver besteht aus einer sich drehenden Kammer, in die von oben etwa ein Millimeter große Keramikpartikel geleitet werden. Durch die Drehung wirken Zentrifugalkräfte auf die Partikel. Sie werden gegen die Innenwand der Kammer gepresst und auf mehr als 900 Grad Celsius erhitzt. Die Schwerkraft lässt die Partikel nach unten wandern, bis sie aus dem Receiver in wärmeisolierte Behälter fallen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kammer bestimmt, wie lange die Partikel im Receiver bleiben und damit auch, wie warm sie werden. Die heißen Keramikpartikel können direkt genutzt werden und zum Beispiel zur Stromproduktion in den Kraftwerksprozess eingekoppelt werden. Alternativ dienen sie als Speichermedium, das Wärme für die unterschiedlichsten Anwendungen bedarfsgerecht bereitstellt und das relativ einfach zu transportieren und zu lagern ist. Die Partikel bestehen aus Bauxit, halten Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius aus, sind kostengünstig und umwelttechnisch unbedenklich.

Keramikpartikel: höhere Temperaturen, einfaches Speichern

"Der Nachweis der hohen Betriebstemperatur ist eine wesentliche Voraussetzung für die angestrebte Vermarktung unseres Receiver-Konzepts", erläutert Dr. Reiner Buck, Abteilungsleiter Solarturmsysteme am DLR-Institut für Solarforschung. Mit den bisher als Wärmeträgermedium verwendeten Flüssigsalzen lassen sich nur Temperaturen von ungefähr 550 Grad Celsius erreichen. Die heißen Keramikpartikeln ermöglichen es Kraftwerksbetreibern, mit höheren Prozesstemperaturen zu arbeiten, was zu höheren Wirkungsgraden und damit geringeren Stromgestehungskosten führt.

Im nächsten Schritt will das Team um Reiner Buck die CentRec-Technologie auf eine größere Leistung skalieren, was die Erzeugungskosten für Strom und solare Prozesswärme weiter senken soll.

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