Schadstoffarme Korrosions- und Chromatkontrolle in Wärmeträgeranlagen mit Nitratschmelzen
Laufzeit: 1.1.2022 - 31.12.2025
Salzschmelzen sind als Wärmeträger- und Speichermedium von zentraler Bedeutung für viele thermische Prozesse und werden aktuell im Temperaturbereich bis zu 550 Grad Celsius verwendet. Industriell werden sie hauptsächlich in Prozessen zur Produktion von Düngemitteln und Melamin eingesetzt. Im Bereich der solarthermischen Stromerzeugung kommen sie bisher in Turmkraftwerken zum Einsatz und werden gegenwärtig für Parabolrinnenkraftwerke erforscht. Darüber hinaus sind Salzschmelzen insbesondere auch für den Betrieb thermochemischer Reaktoren interessant, in denen solare oder per elektrischer Beheizung allgemein regenerative Brennstoffe erzeugt werden.
Aufgrund ihrer charakteristischen hohen Schmelztemperaturen, Wechselwirkungen mit eingesetzten Materialien (Korrosion) und Zersetzungsreaktionen im oberen Temperaturbereich (>550 Grad Celsius) ist der Einsatz von Salzschmelzen allgemein anspruchsvoll. Wichtig ist hierbei, die Anlagen einfriersicher auszulegen, geeignete Materialien und Komponenten auszuwählen sowie eine sichere Betriebsführung zu gewährleisten.
Schlüsselinnovationen für Temperaturen bis 600 Grad Celsius
Im Projekt SAKONI werden Schlüsselinnovationen aus Industrie und Forschung entwickelt, erprobt und qualifiziert, die eine zuverlässige und umweltfreundliche Nutzung der Salzschmelzen-Technologie bei Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius ermöglichen.
Dazu werden innovative Komponenten der Projektpartner (Pumpe, Isolationsmaterialien, Begleitheizung) mit salzschmelzespezifischen Entwicklungen wie einer korrosionshemmenden Schicht und chromatzehrenden Salzbeigaben zusammengebracht. Sie werden gemeinsam mit dem Anlagenbauer heat11 in einer Flüssigsalzanlage der nächsten Generation im Technikumsmaßstab im DLR implementiert. Der anschließende Betrieb erfolgt unter einsatztypischen Bedingungen und wird unter unabhängiger Begutachtung durch den TÜV Nord erprobt, bewertet und weiterentwickelt.
Durch die Unterstützung höherer Betriebstemperaturen schafft SAKONI daher perspektivisch die Grundlage, um thermische Prozesse mit einer Vielzahl erneuerbarer Energieträger antreiben zu können. Neben dem Betrieb solarthermischer Reaktoren mit Salzschmelzen wird dabei der Einsatz von Elektroerhitzern mit Wind oder PV-Strom möglich (Power-to-Heat).
Mit Blick auf die zentralen Innovationen hat das SAKONI Vorhaben sechs inhaltliche Ziele, die gemeinsam bearbeitet werden:
Die Düchting Pumpen Maschinenfabrik GmbH entwickelt, konstruiert und demonstriert eine wartungsarme vertikale Zentrifugalpumpe für den Einsatz in Salzschmelzen bis 600 Grad Celsius.
Die CEPROTEC GmbH erarbeitet die wirtschaftlichste thermische Isolierung für Rohrleitungssysteme bei 600 Grad Celsius, unter der Berücksichtigung der bestmöglichen Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeit.
Die Winkler AG entwickelt und konstruiert eine wetterfeste und hochtemperaturbeständige Begleitheizung für den Einsatz in CSP-Anlagen mit Salzschmelzen.
Die Flucon fluid control GmbH entwickelt, fertigt und qualifiziert eine Messtechnik für Viskosität und Wärmeleitfähigkeit für flüssige Salzschmelzen bei Temperaturen bis 600 Grad Celsius.
Das DLR demonstriert die Wirksamkeit ungefährlicher Beigaben für Salzschmelzen, welche die Entstehung von krebserregendem Chromat signifikant reduzieren oder die Anreicherung vermeiden. Die Demonstration erfolgt im zyklischen Dauerbetrieb und Technikumsmaßstab.
Die DECHEMA untersucht und demonstriert eine (patentierte) korrosionshemmende Beschichtung, welche die Verwendung niedriglegierter Stähle für die Flüssigsalzanwendung ermöglicht und somit zur Kostenreduktion beiträgt.
