Polyphem – Entwicklung eines kleinskaligen Solar-Kombikraftwerks (Gasturbine/ORC)

Laufzeit: 04/2018 - 03/2022
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
European Union, Horizon 2020 research and innovation programme
Kooperationspartner: CNRS PROMES, CEA, CIEMAT, ARRAELA SL, KÄFER Isoliertechnik GmbH & Co.KG, Orcan Energy GmbH,   Euronovia, Aalborg CSP AS
Webseite: Polyphem Project
Projektfokus:
Polyphem - Kraftwerkskonzept
© Polyphem
Kraftwerkskonzept
POLYPHEM-Prototyp
© Polyphem
THEMIS Solarturmkraftwerk von CNRS PROMES in welches der POLYPHEM-Prototyp integriert wird.
Polyphem Turm
© Polyphem
Blick vom Solarfeld auf den Turm.

Wie kann die Effizienz und Flexibilität von kleinskaligen solarthermischen Kraftwerken verbessert werden? Dieser Fragestellung widmet sich das POLYPHEM Projekt mit einem pragmatischen Ansatz. Mit dem Ziel die Flexibilität und die Leistung zu erhöhen, wird im Rahmen des POLYPHEM Projekts ein innovativer Kraftwerkszyklus in einem industrierelevanten Umfeld gebaut und validiert. Durch den Einsatz einer solar angetriebenen Mikrogasturbine und die Integration eines thermischen Energiespeichers bereitet dieses Projekt die nächste Generation von kleinen Solarkraftwerken vor. Das Fraunhofer ISE unterstützt das Projekt insbesondere bei folgenden Aufgaben:

  • Systemintegration / Gesamtanlagenplanung
  • Systemsimulation und –optimierung
  • Experimentelle Leistungsbewertung
  • Lebenszyklusanalyse

Das POLYPHEM Konzept umfasst eine solar angetriebene Mikrogasturbine, die über einen integrierten Wärmespeicher mit einem Organic Rankine Cycle (ORC) gekoppelt ist. Diese Kopplung ermöglicht zum einen eine direkte Stromgestehung durch die Mikrogasturbine während Zeiten solarer Einstrahlung als auch eine vom solaren Eintrag entkoppelte Stromgestehung durch Wärmespeicher und ORC. Durch diese innovative Konfiguration wird die Flexibilität und Kapazität entsprechender Solarkraftwerke erhöht. Somit ließe sich beispielsweise der Strombedarf eines Inselnetztes (Microgrids) bei Tag und Nacht decken. Zudem ist der Wasserbedarf aufgrund der reduzierten Kühlung deutlich niedriger als bei vergleichbaren Kraftwerken.

Im Rahmen des POLYPHEM Projekts wird ein Prototyp dieses neuartigen Kraftwerkszyklus in die experimentelle Solarturmanlage von Themis in Targassonne (östliche Pyrenäen) integriert. Er wird eine Nennleistung von 60 kWel  und einer Speicherkapazität von 2 MWhth aufweisen. Parallel zur Auslegung des Gesamtsystems unterstützt das Fraunhofer ISE das Projekt mit dem Aufbau einer Systemsimulation zur Ertragsprognose, auf deren Grundlage die verschiedenen Betriebsszenarien evaluiert und optimiert werden.

Nach Fertigstellung der Auslegung des Gesamtsystems Ende 2019 werden aktuell die ersten Komponenten für den Prototyp bestellt und zum Testgelände nach Targassonne geliefert.

 

Weitere Informationen zu den Arbeitspaketen des Projekts »POLYPHEM« :

Arbeitspaket: Auslegungsrechnungen und Simulationsmodell für den POLYPHEM-Prototypen - Digital Twin

Arbeitspaket: Entwicklung eines kamerabasierten Messsystems für circumsolare Strahlung