Verbundvorhaben: LOBSTeR - Lebensdaueroptimierter Betrieb von Salzturmreceivern; Teilvorhaben: Modellprädiktive Regelungsoptimierung von Salzturmreceivern
Zeitraum
2019-10-01 – 2024-09-30
Bewilligte Summe
264.413,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE5006A
Leistungsplansystematik
Turmkraftwerke Receiver [EB2111]
Verbundvorhaben
01187746/1 – LOBSTeR - Lebensdaueroptimierter Betrieb von Salzschmelzreceivern
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)
Förderprogramm
Energie
Solare Turmkraftwerke mit Salzschmelzereceiver sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgradpotentials und der einfachen und kostengünstigen Speichermöglichkeit die derzeit am meisten am Markt nachgefragte CSPTechnologie. Der Betrieb eines solarthermischen Kraftwerks stellt aufgrund des fluktuierenden Energieeintrags, der unterschiedlichen thermischen Trägheit der Komponenten und der Komplexität der Anlage eine große Herausforderung für Steuerung und Betriebsführung dar. Insbesondere da versucht wird, die kostenintensiven Komponenten aus Effizienzgründen nahe an ihren Betriebsgrenzen zu betreiben. Rohrreceiver mit Salzschmelze sind derzeit die kommerziell am häufigsten eingesetzte Receivertechnologie. Die Rohre werden mit Temperaturen über 600°C und Strahlungsflussdichten bis über 1000 kW/m² sehr hoch belastet. Die tägliche zyklische Belastung und die starken Temperaturgradienten während des transienten Betriebs, z.B. bei einem Wolkendurchzug, begrenzen die Lebensdauer der metallischen Receiverbauteile. Da die realen Belastungen messtechnisch normalerweise nicht zugänglich sind, werden aus Sicherheitsgründen enge Grenzen für die erlaubten Betriebsparameter (Strahlungsflussdichte, Salztemperatur, Massenstrom) vorgegeben. Diese Betriebsweise steht im Konflikt mit dem Ziel, die thermische Leistung zu maximieren. Ein Austausch von Komponenten deutlich vor Erreichen dertatsächlichen technischen Lebensdauer hat wirtschaftliche Nachteile. Ein Schadensfall aufgrund von Fehleinschätzung der tatsächlichen Restlebensdauer kann andererseits noch deutlich gravierendere Folgen haben. Zentrales Ziel des Projekts LOBSTeR ist die Entwicklung eines Regelungssystems für Salzschmelzereceiver mit integrierter Lebensdauerüberwachung. Dazu wird ein modell-prädiktives Regelungssystem für das in HPMS-II entwickelte MANSalzreceiverkonzept entwickelt. Dieses wird ergänzt um ein Monitoringsystem, das den Lebensdauer-Verbrauch der Receiverkomponenten als Folge der Betriebsweise berechnet.