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  • Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke

    DLR – Institut für Technische Thermodynamik

    Dr. Ing. Markus Eck

    5. Juni 2014

  • -www.DLR.de/TT • Folie 2 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Gliederung

    • Einleitung

    • Aktuelle Tendenzen bei solarthermischen Kraftwerken

    • Entwicklungspfade am DLR

    • Zusammenfassung

  • -www.DLR.de/TT • Folie 3 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Einleitung Solarthermische Kraftwerke und thermische Energiespeicher

    Thermischer Speicher

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  • -www.DLR.de/TT • Folie 4 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Einleitung Solarthermische Kraftwerke und thermische Energiespeicher

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    Thermischer Speicher

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  • -www.DLR.de/TT • Folie 5 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Einleitung Solarthermische Kraftwerke und thermische Energiespeicher

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    Thermischer Speicher

    Thermischer Speicher

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  • -www.DLR.de/TT • Folie 6 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Einleitung Solarthermische Kraftwerke und thermische Energiespeicher

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    e) Anforderungen o Temperatur

    o Wärmeträgerfluid

    o Lade-/Entlade- Charakteristik

    o Speicherkapazität

    Speicherprinzip

    Reaktions Wärme

    Latent Wärme

    Sensible Wärme

  • -www.DLR.de/TT • Folie 7 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Aktuelle Tendenzen bei solarthermischen Kraftwerken Kostensenkung

    Kostensenkung durch verringerte Investitionen

    • Günstigere Komponenten

    • Innovative Systeme

    Kostensenkung durch Effizienzsteigerung

    • Höhere Temperaturen

    • Verringerte Verluste

    Kostensenkung durch standardisierte Verfahren

  • -www.DLR.de/TT • Folie 8 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Aktuelle Tendenzen bei solarthermischen Kraftwerken Kostensenkung

    Kostensenkung durch verringerte Investitionen

    • Günstigere Komponenten

    • Innovative Systeme

    Kostensenkung durch Effizienzsteigerung

    • Höhere Temperaturen

    • Verringerte Verluste

    Kostensenkung durch standardisierte Verfahren

  • -www.DLR.de/TT • Folie 9 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Aktuelle Tendenzen bei solarthermischen Kraftwerken Anforderungen an thermische Energiespeicher

    Verringerte Investitionen

    • Günstigere Speichermedien und Konzepte

    • Hohe Zyklenstabilität / Lebensdauer

    Höhere Temperaturen

    • Geeignete Speichermedien

    • Geeignete Konzepte

    Innovative Systeme • Alternatives Speicherprinzip (thermo-

    Chemische Speicher)

  • -www.DLR.de/TT • Folie 10 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Aktuelle Tendenzen bei solarthermischen Kraftwerken Anforderungen an thermische Energiespeicher

    Verringerte Investitionen

    • Günstigere Speichermedien und Konzepte

    • Hohe Zyklenstabilität / Lebensdauer

    Höhere Temperaturen

    • Geeignete Speichermedien

    • Geeignete Konzepte

    Innovative Systeme • Alternatives Speicherprinzip (thermo-

    Chemische Speicher)

  • -www.DLR.de/TT • Folie 11 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Kostensenkung Flüssigsalzsysteme

    Herausforderungen

    • Salzstabilität

    • Korrosion

    • Thermocline

  • -www.DLR.de/TT • Folie 12 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

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    Temperatur [°C]

    KNO3

    NaNO3

    K,Na // NO3 (Eutectic)

    (1) NaNO3 NaNO2 +1/2 O2

    (2) 2 NaNO2 Na2O + NO2 + NO

    Entwicklungspfade am DLR – Kostensenkung Flüssigsalzsysteme

    Herausforderungen

    • Salzstabilität

    • Korrosion

    • Thermocline

  • -www.DLR.de/TT • Folie 13 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Kostensenkung Flüssigsalzsysteme

    Herausforderungen

    • Salzstabilität

    • Korrosion

    • Thermocline

  • -www.DLR.de/TT • Folie 14 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Kostensenkung Flüssigsalzsysteme

    Herausforderungen

    • Salzstabilität

    • Korrosion

    • Thermocline

  • -www.DLR.de/TT • Folie 15 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Kostensenkung Flüssigsalzsysteme – Zukünftige Untersuchungsmöglichkeiten

    Realisierung einer neuen Großinvestition am DLR zur Untersuchung von Flüssigsalzsystemen im realen Maßstab

  • -www.DLR.de/TT • Folie 16 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Erhöhte Betriebstemperaturen Regeneratorspeicher

    Zieldaten Speicher: • Maximaltemperatur: 650-1000 ˚C • Luft: 1 bar (Dampfturbine) bis

    10 bar (Gasturbine)

    • Direktkontakt zwischen Gas und Speicher- material: einfacher Aufbau

    • Breite Auswahl an Materialien (Oxidkeramiken, Naturstein)

    • Formsteinaufbau typisch, Kostenreduktion durch Schüttaufbau

  • -www.DLR.de/TT • Folie 17 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Erhöhte Betriebstemperaturen Regeneratorspeicher – Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen

    Herausforderungen • Thermo-mechanische Aspekte (thermal

    ratcheting) • Strömungsverteilung • Materialstabilität, • Behälter (Druckkessel) Status • Entwurfsgrundlagen erarbeitet

    • Thermo-mechanik berücksichtigt • Strömungs- und Druckverlustmodelle erstellt

    • Zyklische Materialtests durchgeführt • Verschiedene Leitkonzepte im Pilotmaßstab validiert ( 5 t) • Synergien zu verwandten Anwendungen:

    • GuD (2-3 GWhth) • AA-CAES (~1 GWhth)

    DLR

  • -www.DLR.de/TT • Folie 18 > DLR – Innovative Speicher für Solarthermische Kraftwerke > Markus Eck > 05.06.2014

    Entwicklungspfade am DLR – Erhöhte Betriebstemperaturen Partikelbasierte Speicher

    Einsatzgebiete: • Volumetrische Receiver • Partikelreceiver