Entwicklung und Qualifizierung von Solarreceivern auf Basis transparenter Keramik für solarverfahrenstechnische Prozesse
Laufzeit: 23.3.2018 – 22.03.2021
Eine der großen Herausforderungen im Bau von Solarreceivern ist die Verfügbarkeit geeigneter Materialien. Dies gilt insbesondere für Solarreceiver für verfahrenstechnische Anwendungen, wie zum Beispiel der Schwefelsäureverdampfung, da hier auch die chemische Beständigkeit anspruchsvoll ist. Im Projekt TRAKSOL wird der Einsatz von transparenter Keramik in Solarreceivern untersucht und im Labormaßstab demonstriert. Hierdurch ist in vielen Anwendungen mit einer Verbesserung des Receiverwirkungsgrades zu rechnen.
Hochtemperaturwärme aus konzentrierenden Solaranlagen wird heute kommerziell zur Produktion von elektrischem Strom genutzt, eignet sich aber auch zur Substitution von fossilen Energieträgern in der Verfahrenstechnik. Vor allem in der chemischen Industrie liegen große Potenziale für die Nutzung von Solarenergie.
Im Projekt wird ein Receiverkonzept für die Anwendung konzentrierender Solartechnik in chemischen Prozessen entwickelt. Im Mittelpunkt steht die Untersuchung und Qualifizierung der von CeramTec entwickelten transparenten Keramik Perlucor® hinsichtlich der Eignung für konzentrierende Solartechnik. Durch die Möglichkeit die Arbeitsmedien direkt zu erhitzen verspricht der Einsatz dieser Keramik höhere Wirkungsgrade. Aufgrund der hohen Beständigkeit kann die Keramik für eine große Bandbreite von Prozessen verwendet werden.
Als exemplarischer Prozess wird die Verdampfung von Schwefelsäure bei etwa 400 Grad Celsius betrachtet. Die Verdampfung der Schwefelsäure ist der energieintensivste Teil des zweistufigen Schwefelsäurehybridprozesses (HyS), in dem Wasser unter Einsatz von thermischer Energie gepalten und Wasserstoff erzeugt wird. Die konventionellen Herstellungsverfahren von Wasserstoff verursachen hohe CO2-Emissionen. Der Einsatz von Solarenergie kann diese Emissionen stark reduzieren.
Die Zielrichtung des Projektes wurde an die Resultate aus erfolgten Korrosionstests und an das Eigenschaftsprofil der Keramik angepasst: Der Fokus der Entwicklung liegt nun auf der Entwicklung eines Hochtemperatur-Partikelreceivers. Die extrem harte und temperaturbeständige Keramik ermöglicht dabei die direkte Bestrahlung der Partikel. Die thermische Energie der Partikel kann nach der Erhitzung gespeichert werden und für Dampfkreisprozesse zur Elektrizitätserzeugung oder für kontinuierliche chemische Prozesse, wie zum Beispiel den der Schwefelsäureverdampfung, genutzt werden.
