vICERP – Virtual Institute for Central Receiver Power Plants

Ziele

Das Ziel des virtuellen Instituts ist es, solarthermische Turmkraftwerke bei der Markteinführung zu unterstützen. Das zunächst auf drei Jahre angelegte Projekt wird von der Helmholtz Gemeinschaft und dem Land Nordrhein-Westfalen sowie der Europäischen Union finanziell unterstützt. Das „virtual Institute for Central Receiver Power Plants“ (vICERP) ist ein Konsortium von fünf Forschungseinrichtungen

  • DLR Institut für Technische Thermodynamik
  • FH Aachen, SIJ
  • RWTH Aachen, IRT
  • RWTH Aachen, IDG
  • University of Leuven, OPTEC group

 

Die Kernziele des Vorhabens sind

  • Entwicklung einer objektorientierten Modelica Bibliothek zur transienten Simulation des Kraftwerksystems
  • Entwicklung von Regelstrategien u.a. basierend auf nichtlinearen modellgestützten Reglern
  • Gemeinsame Bearbeitung von Forschungsprojekten
  • Werbung für die Technologie und Unterstützung der Industrie im Solarumfeld
  • Förderung des wissenschaftlichen Austauschs und des Nachwuchses

 

Die Forschung des virtuellen Instituts ist eng verbunden mit der Versuchsanlage Solar Tower Jülich in Deutschland.

 

Technologie

Die Solarstrahlung wird mittels der Sonne nachgeführten Heliostaten (2150 Spiegel) auf den volumetrischen Receiver am oberen Ende des Turms konzentriert. Gleichzeitig saugen die Gebläse Umgebungsluft durch den Receiver hindurch. Die Luft erhitzt sich dabei auf eine Temperatur von bis zu 700 °C. Die angesaugte Luft gelangt in den Dampferzeuger, kühlt bei Wärmeabgabe an den Dampfkreislauf auf 120 °C ab und wird vor dem Receiver ausgeblasen, um in einem höchstmöglichen Maß wieder angesaugt werden zu können. Diese Rezirkulierung der Luft erhöht dabei den Wirkungsgrad des Kraftwerks, da die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und rezirkulierter Lufttemperatur (120 °C) nicht mehr von der Sonnenenergie aufgebracht werden muss. Je höher der Rezirkulierungsgrad, desto höher der Kraftwerkwirkungsgrad. Gleichzeitig wir die Rezirkulierungsluft zur Kühlung des Receivers genutzt. Dabei wird die ausströmende Luft an den zu kühlenden Receiverkomponenten entlang geleitet. Im Dampferzeuger wird überhitzter Dampf mit einem Druck von ca. 26 bar und einer Temperatur von rund 480 °C erzeugt. Dieser Dampf wird in einer Turbine entspannt, gelangt zum Kondensator und schließt den Wasser-Dampfkreislauf indem es wieder in den Dampferzeuger gepumpt wird.

Bei hoher Sonneneinstrahlung kann ein Teil der Wärmeenergie in einen Speicher eingelagert und bei Bedarf wieder entnommen werden. Die Steuerung des Luftstromwegs wird mittels Luftklappen und der Leistungsregulierung beider Gebläse vorgenommen. Grundsätzlich sind parallele Betriebsvarianten, wie beispielsweise die gleichzeitige Speicherbeladung und Dampfproduktion möglich.