SOLBEADO – Entwicklung und Testen von Sekundärreflektoren für ein Beam-Down-Turmkraftwerk

Laufzeit: 04/2022 - 03/2025
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Kooperationspartner: Plasma Electronic GmbH, Magaldi Power S.p.A.
Projektfokus:
Das Magaldi-Beam-Down CSP Demonstrationskraftwerk in Italien mit dem Sekundärreflektor in der Mitte.
© Copyright Mario Cilentro, Magaldi Power S.p.A
Das Magaldi-Beam-Down CSP Demonstrationskraftwerk in Italien mit dem Sekundärreflektor in der Mitte.

Im Projekt SOLBEADO soll ein Sekundärspiegel für solarthermische Beam-Down Solarturmkraftwerke entwickelt werden, damit die Reflexion der Solarstrahlung erhöht und damit der Wirkungsgrad des Kraftwerkes verbessert wird. Außerdem soll erforscht werden, ob eine Beständigkeit der Spiegel bei höheren Betriebstemperaturen erreicht werden kann. Die Beam-Down Kraftwerkstechnologie gewinnt zunehmend an Bedeutung; einige Demonstratoren finden sich in Italien und in Masdar (Vereinigte Arabische Emirate), sowie in China, wo gerade ein 50 MW Kraftwerk in Betrieb genommen wird.

Mithilfe eines hoch reflektierenden Sekundärspiegels kann in einem solarthermischen Beam-Down Kraftwerk der Wirkungsgrad des Kraftwerks erhöht werden, da die komplette Solarstrahlung über den Sekundärspiegel auf den Receiver gelenkt wird. Wird die Reflektion des Sekundärspiegels erhöht kommt es zu mehr absorbierter Solarstrahlung. Zurzeit werden Aluminiumspiegel eingesetzt, die einen Reflexionsgrad von circa 90 Prozent haben. Damit ist die Reflektion nicht allzu hoch. Gleichzeitig treten bei diesen Spiegeln Stabilitätsprobleme bei Temperaturen von über 200 °C auf, so dass die Betriebstemperatur des Sekundärspiegels momentan auf 200 °C begrenzt ist. Mit dem in diesem Projekt entwickelten Sekundärspiegel sollen beide Herausforderungen angegangen werden: Zum einen soll eine Reflexionserhöhung auf mindestens 93 Prozent erzielt werden, zum anderen soll auch eine Beständigkeit bei höheren Betriebstemperaturen erreicht werden. In optischen Simulationen werden hierzu die Solarflussdichte und die Temperaturen des Sekundärspiegels ermittelt und das Solarfeld wird unter Berücksichtigung der angestrebten maximalen Betriebstemperatur von 300 ° C bis 350 ° C neu optimiert. Ein weiterer wichtiger Baustein des Projekts ist der Test unter realistischen Betriebsbedingungen: Ein eigens für das Projekt hergestellter Sekundärspiegel-Demonstrator wird über 12 Monate in einem Testfeld getestet. In dieser Zeit werden der Reflexionsgrad und die Beständigkeit des Reflektors sowohl vor Ort im Testfeld als auch nach Demontage überprüft und analysiert. Im Projekt werden Messdaten und Erfahrungen mit der neuen Sekundärspiegelschicht generiert sowie ein Beam-Down System optimiert und neu designt, um mögliche Wirkungsgrad- und Kostensenkungspotentiale auszuschöpfen. In einer techno-ökonomischen Studie wird das Potential der Technologie dargestellt. Die Technologie hochtemperaturbeständiger Spiegel mit sehr hohem Reflexionsgrad ist auch für weitere Anwendungen im CSP-Bereich sehr relevant, so z.B. bei Solarturm-Systemen und Linear Fresnel Kollektoren (LFC).

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema:

Geschäftsfeldthema

Solarthermische Kraftwerke

Geschäftsfeld

Solarthermische Kraftwerke und Industrieprozesse