Ein innovatives Konzept für thermochemische Anwendungen zur Speicherung von Wärme für eine spätere Verwendung
Die Technologie solarthermischer Kraftwerke (CSP) ist grundsätzlich kompatibel mit der thermischen/thermochemischen Energiespeicherung. Die überschüssige Wärme von der Sonne wird während des Tages gespeichert, um einen Leistungszyklus in Abend- und Nachtstunden für eine längere Stromproduktion anzutreiben. In diesem Sinne befasste sich das EU-finanzierte Projekt RESTRUCTURE (Redox materials-based structured reactors/heat exchangers for thermo-chemical heat storage systems in concentrated solar power plants) mit der Entwicklung von Materialien und neuen Reaktorkonzepten für die nächste Generation von Wärmespeichern für CSP-Anlagen, basierend auf thermochemischen Reduktions-Oxidations (Redox)-Zyklen. Um seine Ziele zu erreichen, nutzte das Projekt poröse monolithische Strukturen, die ganz oder teilweise aus den Redox-Materialien bestehen, statt gepackte oder Wirbelschichten zu verwenden. Dies führte zu der hochskalierten Herstellung von Kobaltoxid-basierten Wabenstrukturen. Diese Strukturen wurden verwendet, um einen strukturierten Reaktor/Wärmetauscher im Pilotmaßstab zu entwickeln, der die thermochemische Speicherung (TCS) von Sonnenwärme basierend auf dem zweistufigen reversiblen Kobalt/Kobalt-Oxid-Redox-Zyklus ermöglicht. Die Projektpartner installierten die Pilotanlage in einer bestehenden Solarturmanlage in Deutschland (Solarturm in Jülich). Sie demonstrierten die Technologie erfolgreich, indem sie die wiederholbare und messbare Wärmespeicher-/Wärmeabgabefähigkeit über einen breiten Bereich von Energieentladungsmodi bestimmten. Es wurden zufriedenstellende Energiespeicherdichtelevel und Speicherfähigkeit erreicht und weitere zukünftige Verbesserungen wurden vorgeschlagen. Das System zeigte ausreichende Robustheit und Flexibilität im Betrieb im Verlauf von 28 kompletten Redoxzyklen. Das Team von RESTRUCTURE verwendete die Ergebnisse aus dem Pilotversuch, um ein detailliertes numerisches Reaktormodell für den Entwurf eines hochskalierten Redox-TCS-Systems zu bewerten, das in eine zukünftige kommerzielle Hochtemperatur-CSP-Anlage integriert werden soll. Das Redox-Konzept, zusammen mit den monolithischen Wabenreaktoren/Wärmetauschern, wird die Entwicklung von kompakten und flexiblen Speichermodulen ermöglichen, um eine bessere Betriebseffizienz bei geringeren Kosten zu erreichen. RESTRUCTURE legte den Grundstein für die weitere Entwicklung und Vermarktung einer neuartigen und 100% erneuerbaren Technologie für die CSP-Industrie.
Schlüsselbegriffe
Solarthermische Kraftwerke, RESTRUCTURE, strukturierte Reaktoren, Wärmetauscher, thermochemische Lagerung, Redox
