Kleine Kugeln für Solarenergie

Forschern des DLR haben eine neuartige Receiver-Technolgie für solare Turmkraftwerke am Standort Jülich einem Praxistest unterzogen. Mit bisher als Wärmeträgermedium verwendeten Flüssigsalzen lassen sich Temperaturen von ungefähr 550 Grad Celsius erreichen. Die nun getesteten Keramikpartikel ermöglichen es, mit höheren Prozesstemperaturen zu arbeiten, was zu höheren Wirkungsgraden und damit geringeren Stromgestehungskosten führt, so das DLR.

18. Juni 2018

Während des Versuchs an dem neuartigen Strahlungsempfänger Centrec haben die Wissenschaftler in ihrem Receiver Keramikpartikel auf mehr als 965 Grad Celsius erhitzt und so gezeigt, dass sich mit Hilfe konzentrierter Solarstrahlung sehr hohe Temperaturen erzeugen und speichern lassen.

»Der Nachweis der hohen Betriebstemperatur ist eine wesentliche Voraussetzung für die angestrebte Vermarktung unseres Receiver-Konzepts«, so Dr. Reiner Buck, Abteilungsleiter Solarturmsysteme am DLR-Institut für Solarforschung. 

In einem solaren Turmkraftwerk konzentrieren viele bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, die Sonnenstrahlen und reflektieren sie zur Spitze eines Turms. Dort fängt ein Receiver die Strahlung auf und wandelt sie in Wärme um.

Drehende Kammer erreichht hohe Temperaturen

Der Centrec-Receiver besteht aus einer sich drehenden Kammer, in die von oben etwa ein Millimeter große Keramikpartikel geleitet werden. Durch die Drehung wirken Zentrifugalkräfte auf die Partikel. Sie werden gegen die Innenwand der Kammer gepresst und auf mehr als 900 Grad Celsius erhitzt, teilt das DLR weiter mit.

Die Schwerkraft lässt die Partikel nach unten wandern, bis sie aus dem Receiver in wärmeisolierte Behälter fallen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kammer bestimmt, wie lange die Partikel im Receiver bleiben und damit auch, wie warm sie werden.

Strom produzieren oder Wärme speichern

Die heißen Keramikpartikel können direkt genutzt werden und zum Beispiel zur Stromproduktion in den Kraftwerksprozess eingekoppelt werden. Alternativ dienen sie als Speichermedium, das Wärme für die unterschiedlichsten Anwendungen bedarfsgerecht bereitstellt und das relativ einfach zu transportieren und zu lagern ist.

Die Partikel bestehen aus Bauxit, halten Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius aus, sind kostengünstig und umwelttechnisch unbedenklich, so das DLR.

Im nächsten Schritt will das Team um Reiner Buck die Technologie auf eine größere Leistung skalieren, was die Erzeugungskosten für Strom und solare Prozesswärme weiter senken soll.

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