Solartürme Jülich: Temperatur in Solarstrahlungsempfänger mit Salzschmelze übertrifft bisherigen Industriestandard
2. September 2024
Solartürme Jülich: Temperatur in Solarstrahlungsempfänger mit Salzschmelze übertrifft bisherigen Industriestandard
Solarkraftwerk Jülich im Testbetrieb (Drohnenaufnahme)
Die Spiegel des Solarfeldes reflektieren konzentrierte Sonnenstrahlen auf den Salzschmelze-Strahlungsempfänger, der sich auf der untersten Versuchsebene befindet (gelber Pfeil).
Infrarotaufnahme des solar bestrahlten Receivers bei 600 °C Auslasstemperatur
Eine Infrarotkamera überwacht die steigende Temperatur des Salzes. In den Rohren des Strahlungsempfängers erreicht es seine maximale Temperatur von über 600 Grad Celsius. (rosa Farbgebung).
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und MAN Energy Solutions haben mit dem solaren Rohrreceiver für Salzschmelzen im Multifokus-Solarturm in Jülich einen wichtigen Meilenstein erreicht: Erstmals konnte eine Salztemperatur von über 600 Grad Celsius erreicht werden. Das liegt deutlich über dem aktuellen Industriestandard von 565 Grad Celsius in kommerziellen solarthermischen Kraftwerken. Diese Entwicklung steigert den Gesamtwirkungsgrad weiter und eröffnet neue Möglichkeiten für die Effizienzsteigerung und Kostensenkung von Solarkraftwerken.
Höhere Temperaturen für effizientere Stromerzeugung
In solarthermischen Turmkraftwerken konzentrieren tausende Spiegel das Sonnenlicht auf einen Strahlungsempfänger (engl. Receiver) hoch oben im Solarturm, wo sich das Wärmeträgermedium erhitzt. Die Wärmeenergie wird an eine Dampfturbine zur Stromerzeugung weitergeleitet. Die maximal mögliche Betriebstemperatur ist durch die Hitzebeständigkeit des Salzes limitiert. Denn ab einer Temperatur von 565 Grad Celsius beginnt es, sich zu zersetzen, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen werden.
Höhere Temperaturen im Salzkreislauf ermöglichen es, den Wasserdampf für die Dampfturbine stärker zu erhitzen, wodurch ihr Wirkungsgrad steigt. Die Dampftemperaturen waren lange Zeit auf 550 Grad Celsius begrenzt, aber neuere Turbinen ermöglichen Temperaturen von über 600 Grad Celsius.
Der Strahlungsempfänger im Multifokusturm in Jülich, der von MAN Energy Solutions geliefert wurde, überwindet die bisherige Temperaturgrenze des Salzes, indem die Gasatmosphäre kontrolliert wird. Damit können künftig effizientere Prozesse in Solarkraftwerken realisiert werden.
Testbetrieb im Multifokus-Solarturm Jülich
Der Solarstrahlungsempfänger wurde 2021 auf der ersten Testebene des Multifokusturms in Jülich installiert. Forschende führen seitdem Tests unter Kraftwerksbedingungen durch. Die Anlage ermöglicht es, den Receiver in einem geschlossenen Salzkreislauf zu betreiben und die Betriebszustände eines kommerziellen Kraftwerks nachzubilden. Die Tests bieten die Möglichkeit, die Einsatzfähigkeit der Technologie unter Praxisbedingungen zu validieren und das Kostensenkungspotenzial in kommerziellen Anlagen umfassend zu bewerten.
Bedeutung für zukünftige Solarkraftwerke
Die höhere Betriebstemperatur ist nicht nur ein technischer Meilenstein, sondern auch ein wirtschaftlich bedeutender Fortschritt in der Solarenergienutzung. Dr.-Ing. Eckhard Lüpfert, Abteilungsleiter Konzentrierende Solartechnologien, ist mit den Ergebnissen sehr zufrieden: "Es ist ein großer Erfolg für uns, dass es uns gelungen ist, die bisherige Temperaturobergrenze von Salzschmelze im Solarbetrieb zu übertreffen. Kommt dieser neue Strahlungsempfänger in kommerziellen Kraftwerken zum Einsatz, kann die Stromproduktion gesteigert werden und sind höhere Wirkungsgrade erreichbar.“
Mit diesem Ergebnis tragen das DLR-Institut für Solarforschung und seine Projektpartner zur Weiterentwicklung von Technologien zur Nutzung von Solarenergie bei und leisten damit einen wichtigen Beitrag, bisherige fossile Kraftwerkstechnologien durch umweltfreundliche Innovationen zu ersetzen.
