SILOW

Laufzeit: 1.10.2025 - 30.9.2028

Für eine wirtschaftliche, nachhaltige und resiliente Industrie ist es zentral, die Prozesswärmekosten zu senken, die Hochtemperatur-Wärmeversorgung zu dekarbonisieren und gleichzeitig die Systemzuverlässigkeit durch verbesserte Komponenten zu erhöhen. Genau dazu trägt das Projekt SILOW effizient und signifikant bei.

In diesem dreijährigen Projekt sollen sieben Innovationen entwickelt werden, die eine zuverlässige und umweltfreundliche Nutzung der Silikonöl-Wärmeträger-Technologie sowohl in thermischen Synthesereaktoren, Parabolrinnenkraftwerken als auch allgemein im Bereich der Prozesswärme sowie in thermischen Speichern bei Temperaturen bis zu 450 Grad Celsius ermöglichen.

SILOW entwickelt sieben Innovationen

Silikonöle sind insbesondere für den Betrieb thermochemischer Reaktoren interessant, in denen regenerative Brenn- und Grundstoffe, wie grüner Ammoniak oder Synthesegas, erzeugt werden. Durch die Unterstützung höherer Betriebstemperaturen schafft SILOW daher perspektivisch die Grundlage, um thermische Prozesse auf einer breiteren erneuerbaren Energieträgerbasis antreiben zu können. Dies unterstützt neben dem Betrieb thermischer Synthesereaktoren somit zusätzlich den nachhaltigen Einsatz von elektrischen Strömungserhitzern mit Wind oder PV-Strom (Power-to-Heat oder Power-to-Heat-to-Chemicals/Fuels).

In dem Vorhaben SILOW arbeitet das DLR-Institut für Future Fuels parallel und synergetisch mit fünf Industrieunternehmen an individuellen Weiterentwicklungen ihrer Produkte und Dienstleistungen. Gemeinsam mit FLEXIM – Flexible Industriemesstechnik GmbH, flucon fluid control GmbH, heat 11 GmbH & Co. KG, Kleinesdar Wärmetechnik GmbH und Volateq GmbH entwickelt das Projektteam sieben Innovationen. Die Schwerpunkte liegen dabei auf den folgenden Punkten:

1. Kostenreduzierung von Silikonöl-Wärmeträgeranlagen

Wärmeträgeranlagen oder HTF-Systeme (heat transfer fluid) sind Anlagen, die Wärmeträgerflüssigkeit zum Transport thermischer Energie einsetzen – beispielsweise zur Prozesswärmebereitstellung in Industrieanlagen oder in Parabolrinnenkraftwerken. Wenn der Druck innerhalb dieses Systems mit Silikonöl-Wärmeträgerflüssigkeiten (Si-HTF) und in verbauten Bauteilen und
-gruppen reduziert wird, senkt dies die Bauteilkosten und damit die Systemkosten.

2. Vermeidung von übermäßigem Wärmeträgerverschleiß

Durch Wärmeträger-Übertemperatur und Filmtemperaturüberschreitung können Wärmeträgerflüssigkeiten beschleunigt altern oder sogenanntes Fouling (eine unerwünschte Oberflächenverschmutzung) an den Erhitzern und Wärmeüberträgern entstehen. Durch die Ermittlung der thermischen Grenzen mittels einer präzisen Oberflächen-Temperaturmessung soll Fouling gezielt vermieden werden können und so ein technisch zuverlässiger Betrieb sichergestellt werden.

3. Verringerung des Risikos von Ausfällen der flexiblen Rohrverbindungen (REPA, engl. Rotation and Expansion Performing Assemblies)

Eine automatisiere Früherkennung von Schadensfällen an flexiblen Rohrverbindungen in Parabolrinnenkraftwerken soll dabei helfen, kostspielige Ausfälle zu vermeiden.

4. Betriebskosten-Reduzierung durch automatisierte optische Kollektor- und individuelle Baugruppenüberwachung (Wärmeverluste) sowie maßgeschneiderte Wartung

Die automatisierte und regelmäßige Überwachung der Solarfelder von Parabolrinnenkraftwerken und deren Komponenten ist die Grundlage der schnellen Detektion von Fehlern und der frühzeitigen Erkennung und damit Vermeidung zukünftiger Probleme im Solarfeld. Dies trägt signifikant dazu bei, die Betriebskosten zu reduzieren und die Kraftwerkszuverlässigkeit zu steigern.

5. Entwicklung und Erprobung eines kostengünstigen und einfachen Wärmekapazitätsmessgeräts für Wärmeträgeröle

Um ein Wärmeträgerfluid effizient anwenden zu können, ist die genaue Kenntnis der Wärmekapazität entscheidend. Die Entwicklung und Erprobung eines kostengünstigen und einfach einsetzbaren Messgeräts erleichtert die Entwicklung zukünftiger Innovationen im Bereich der Wärmeträgerfluide.

6. Verringerung der Messunsicherheit von Durchflussmesstechnik für Prozesswärme-Anwendungen bis 400 Grad Celsius

Bislang besteht teilweise eine erhebliche Messunsicherheit von Durchflüssen bei Temperaturen oberhalb von etwa 150 Grad Celsius. Die Weiterentwicklung eines Durchflussmessgerätes für die Betriebstemperatur bis zu 400 Grad Celsius ermöglicht eine deutlich genauere Erfassung von Durchflüssen und Wärmeströmen in Prozesswärme- und anderen Wärmeträgerfluidanwendungen. Dies steigert die Vertrauenswürdigkeit von durchflussbasierten Messungen bei Temperaturen bis 400 Grad Celsius.

7. Entwicklung und Demonstration eines Hochleistungs-Wärmeträgerflüssigkeit-Strömungserhitzers für Prozesswärme im MW-Leistungsbereich

Um großtechnisch, nachhaltig produzierten „Überschussstrom“ in Form von Wärme in Wärmeträgeranalgen nutzen zu können, benötigt es einen Strömungserhitzer – also ein Gerät, das die Wärmeträgerflüssigkeiten während des Durchströmens erwärmt – mit einem höheren Leistungsbereich. Zu diesem Zweck soll ein Hochleistungs-Wärmeträgeröl-Strömungserhitzer für Prozesswärme entwickelt werden. Dies ermöglicht zum Beispiel die großtechnische Integration von PV-Strom in Prozesswärmeanlagen, CSP-Kraftwerke und analog die Vereinfachung der regenerativen Wärmeerzeugung in Industrieanwendungen.

Tests im Wärmeträgerlabor und an dem mobilen Pumpen- und Wärmeträgerteststand in Köln-Porz

Die im Rahmen von SILOW zu entwickelnden und zu demonstrierenden Produkte, Messgeräte sowie Software sollen nach Projektabschluss von den Industrieunternehmen weiterentwickelt und innerhalb der nächsten Jahre in den Markt eingeführt oder in eigenen Anlagen integriert werden.