Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Entwicklung von Isoliersystemen für die solare Hochtemperaturanwendungen für den Einsatz in Solaren Turmkraftwerken. Wärmedämmung für Systeme höhere Leistungsklassen zeigen eine zunehmend höhere Komplexität. Gleichzeitig steigt bei diesen Systemen die Relevanz einer hohen Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit, um Kosten und Betriebsausfall zu reduzieren. Das übergeordnete technische Ziel der Verbesserung bestehender Dämmungen teilt sich in folgende Unterziele auf: 1. Reduzierung gesundheitlicher Risiken 2. Materialstudie basierend auf Ergebnissen aus Tests und bisherigen Anwendungen 3.Umsetzung neuer Dämmlösungen für Cavitydämmung und solaren Funktionstests 4. Entwicklung, Bau und Test einer Innovativen Innendämmung basierend auf der Effusionskühlung 5. Nachweis der Effizienz des Mikrogasturbinen-Gesamtsystems der Rohrreceiver und Cavity-Dämmung. Das Projekt umfasst vier Arbeitspakete: AP1: Verbesserung bestehender Konzepte: -Belastungstests im Ofen und solar mit unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen -Vermessung der optischen Eigenschaften der Materialien -Bewertungsmatrix für verschiedene Anwendungsfälle -Erarbeitung von konstruktiver Lösungen für zuverlässige Halterungen von Dämmung, zur Handhabung von Materialeigenschaften wie Schrumpfung und Staubaustrag -Erarbeitung von Konzepten zur Reduzierung gesundheitlicher Risiken AP2: Komponententest: -Auswahl der zwei vielversprechendsten Lösungen aus AP1 -Design, Konstruktion und Fertigung von Dämmeinheiten -Test unter realistischen Bedingungen (Dish-Konzentrator auf der PSA) AP3: Entwicklung neue Innendämmung: -Entwicklung und Bau eines Teststandes und Tests einer Innendämmung für metallische oder keramische druckbeaufschlagte Receiver basierend auf einer Effusionskühlung AP4: Systemtest: -Beschaffung und Integration einer T100 Mikrogasturbine in das bestehende System auf der PSA, Almería -Systemtests und Wirkungsgradbestimmung.
Ziel des Projekts ist es, den transienten Betrieb von Solarthermischen Turmkraftwerken mit Flüssigsalz als Wärmeträgermedium mit Hilfe von modellbasierten Regelungs- und Betriebsführungsmethoden zu verbessern. Dazu sollen für den Betrieb des befüllten Receivers eine Modellprädiktive Regelung (MPR) und für den Betrieb des Übergangs zwischen unbefülltem und befülltem Receiver ein Betriebsassistenzsystems (BAS) eingesetzt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorläuferprojekts DynaSalt (BMWi, 2014-2016) werden numerische Modelle für den ein- und zweiphasigen Betrieb eines Rohrreceivers mit Salzschmelze entwickelt. Daraus abgeleitet werden reduzierte echtzeitfähige Modelle für die MPR und das BAS. Die Validierung erfolgt stets an den detaillierten Modellen sowie an den Ergebnissen und Messdaten aus dem Vorgängerprojekt DynaSalt. MPR und BAS werden implementiert in das professionelle Software-Framework Intexc vom Projektpartner LeiKon.
Ziel des Projektes ist es, den transienten Betrieb von Solarthermischen Turmkraftwerken mit Flüssigsalz als Wärmeträgermedium mit Hilfe von modellbasierten Regelungs- und Betriebsführungsmethoden zu verbessern. Dazu entwickelt das Solar-Institut Jülich gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie eine Modellprädiktive Regelung (MPR) für den Betrieb des gefüllten Receivers sowie ein Betriebsassistenzsystem (BAS) für den Betrieb des Übergangs zwischen ungefülltem und gefülltem Receiver. Um das dynamische Verhalten des Receivers abzubilden, werden die in den Projekten DynaSalt und HPMS entwickelten Fluid- und Komponentenmodelle weiterentwickelt. Für die MPR und das BAS werden zudem vereinfachte Modelle erstellt, die es ermöglichen, im laufenden Betrieb eine modellbasierte Prozessprädiktion durchzuführen. Letztlich wird das im Projekt SiBops eingesetzte SWFramework weiterentwickelt und dort die MPR sowie das BAS implementiert und getestet.
Ziel dieses Teilvorhabens ist es, eine modellbasierte prädiktive Regelung für den transienten, einphasigen Betrieb von Salzschmelzereceivern zu entwickeln und in der Simulation zu erproben. Aufgabe dieser Regelung ist die Effizienzsteigerung beim Betrieb von Salzschmelzreceivern durch Reduktion der Abschaltzeiten und eine vorrausschauende Betriebsweise, wie beispielsweise bei Wolkendurchgang. Die Herausforderung der Receiver-Regelung besteht darin, zulässige Grenztemperaturen der Salzschmelze am Austritt des Receivers sowie materialbedingte Betriebsgrenzen des Receivers einzuhalten, während die Auslasstemperatur zwecks optimalem Wirkungsgrad jedoch möglichst hoch ausfallen soll. Die Überschreitung solcher Grenzwerte ist in dynamischen Vorgängen, d.h. bei stark wechselnder Strahlungsleistung, häufig die Ursache für Anlagenstopps. Aufgrund der auftretenden, sicherheitsbedingten Anlagenstopps werden die vorhandenen Energiepotentiale zwangsläufig nicht optimal ausgeschöpft. Die in diesem Vorhaben zu entwickelnde Regelung soll genau dieses Potential durch eine vorrausschauende Betriebsweise und eine direkte Berücksichtigung der Betriebsgrenzen mittels Modellwissen ausschöpfen.
Ziel des Projekts ist es, den transienten Betrieb von Solarthermischen Turmkraftwerken mit Flüssigsalz als Wärmeträgermedium mit Hilfe von modellbasierten Regelungs- und Betriebsführungsmethoden zu verbessern. Dazu sollen für den Betrieb des befüllten Receivers eine Modellprädiktive Regelung (MPR) und für den Betrieb des Übergangs zwischen unbefülltem und befülltem Receiver ein Betriebsassistenzsystem (BAS) eingesetzt werden. In dem hier beschriebenen Teilvorhaben sollen, basierend auf methodischen Arbeiten der Partner DLR, SIJ und der RWTH Aachen, Betriebsassistenzfunktionen und deren prototypische Umsetzung entweder an einer realen Anlage oder auf Basis einer Emulation des Systemverhaltens eines Salzturmkraftwerks entwickelt werden. Die prototypische Umsetzung soll unter Beachtung industrieller Anforderungen an die Prozessstabilität, Systemrobustheit und an die Usability von Benutzeroberflächen erfolgen. Das Betriebsassistenzsystem soll zukunftsgerichtet unter Beachtung von Methoden und Kernkonzepten einer Industrie 4.0 Systemarchitektur entwickelt werden.
Ein großes Problem für eine erfolgreiche solarthermische, architektonisch hochwertige Fassadenintegration ist die mangelnde Flexibilität der marktüblichen Kollektoren. Oft muss auf kostspielige individuell gefertigte Lösungen zurückgegriffen werden. Für die Hersteller wiederum stellt die individuell zu fertigende Hydraulik ein Hindernis dar. Ziel dieses Projekts ist es, zwei flexibel einsetzbare Fassadenkollektoren zu entwickeln, die Heat-Pipes zur Wärmeübertragung zwischen Absorber und Sammelkanal einsetzen. Die Verwendung von Heat-Pipes ermöglicht eine einfache Fertigung und Verschaltung unterschiedlich langer Kollektorstränge, womit die Kollektoren optimal an die Bedürfnisse der Architekten bzw. der Lochfassaden von Bestandsgebäuden angepasst werden können. Innerhalb des Projektes soll ein modularer Aufbau mit trockener Anbindung der Heat-Pipes an den Sammelkanal realisiert werden, der eine einfache Installation und somit reduzierte Installationskosten ermöglicht. DAW ist hierbei für die Gestaltung, Integration und den Bauablauf der neuen Fassadenelemente zuständig. Dabei kann auf vorhandene Prozessen zurückgegriffen werden. Im Rahmen der Arbeiten werden außerdem Kleinprüfkörper sowie eine Testwand hergestellt und getestet sowie ein Großdemonstrator aufgebaut.
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