Rotierende Keramikpartikel für höhere Temperaturen in solaren Turmkraftwerken
In einem solaren Turmkraftwerk konzentrieren Spiegel, die sogenannten Heliostate, das Sonnenlicht auf einen Strahlungsempfänger an der Spitze eines Turms. Der am DLR-Institut für Solarforschung entwickelte Receiver namens CentRec (Centrifugal Receiver) verwendet kleine Keramikkügelchen (Bauxit-Partikel) als Absorber- und Speichermedium. Sie sind etwa ein Millimeter groß. Der Vorteil von Keramik-Partikeln – gegenüber den sonst eingesetzten Salzschmelzen – besteht darin, dass sie höhere Temperaturen von bis zu 1.000 Grad Celsius standhalten. Sie sind zudem kostengünstiger, stellen keine Gefahr für die Umwelt dar und lassen sich leichter lagern und transportieren als flüssiges Salz.
Der CentRec-Strahlungsempfänger ist ein rotierender Zylinder. Er sitzt an der Spitze des Solarturms. Seine Achse ist nach unten zum Heliostaten-Feld geneigt. Von oben fließen die Partikel in den Receiver hinein. Durch die Zentrifugalkräfte werden sie an die Innenwand des Zylinders gedrückt. Durch die Öffnung zum Heliostaten-Feld trifft die konzentrierte Solarstrahlung direkt auf die dunklen Keramikpartikel und erhitzt diese. Die Schwerkraft lässt die Partikel langsam entlang der Innenwand nach unten gleiten, bis sie schließlich eine Temperatur von bis zu 1.000 Grad Celsius erreicht haben und in einen Sammelbehälter fallen. Indem man die Drehgeschwindigkeit des Receivers anpasst, kann man steuern, wie lange die Partikel im CentRec-Receiver bleiben. So kann auch bei unterschiedlicher Sonnenintensität die gleiche Temperatur erreicht werden kann.
Die Keramik-Partikel transportieren die Wärme. Sie fließen zu einem Dampferzeuger weiter. Mit diesem Dampf produziert eine Turbine Strom. Alternativ kann der Dampf auch in Industrieprozessen zum Einsatz kommen. Als weitere interessante Möglichkeit kann man die heißen Partikel und damit die in ihnen enthaltene Wärme auch für viele Stunden speichern, um sie dann zum Beispiel nachts für eine kontinuierliche Stromproduktion einzusetzen.
Ein Prototyp des CentRec-Strahlungsempfängers wurde bereits im solarthermischen Versuchskraftwerk des DLR, dem Solarturm in Jülich, erfolgreich getestet. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts HiFlex wird das Konzept erstmalig in einer italienischen Nudelfabrik zum Einsatz kommen.
Link:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Solarforschung
Dr. Eckhard Lüpfert | E-Mail Eckhard.Luepfert@dlr.de
