ABraytCSPfuture

Konzentrierte Solarkraftwerke mit einem Luft-Brayton-Kreislauf basierend auf einem Redoxoxid-basierten thermochemischen Wärmetauscher/ thermischen Booster

ABraytCSPfuture stellt einen innovativen, kohlenstoffneutralen Weg zur Implementierung der inhärent viel effizienteren Stromerzeugungszyklen von Luft-Brayton-Gasturbinen in zukünftige luftbetriebene konzentrierte Solarkraftwerke (CSP) vor, um höhere Solar-zu-Strom-Wirkungsgrade zu erreichen, die für die Wettbewerbsfähigkeit von CSP von entscheidender Bedeutung sind und weder für PVs noch für geschmolzene Salze und Thermalöle erreichbar sind, wodurch gleichzeitig die Speicherkapazität der Anlagen erheblich erhöht wird.

Diese beiden Funktionalitäten werden durch die Entwicklung und Demonstration des integrierten Betriebs eines neuartigen, kompakten thermochemischen Doppelbettreaktors/Wärmetauschers ermöglicht, der aus unbeweglichen, durchströmten porösen Keramikstrukturen (Waben oder Schäumen) besteht, die auf erdreichen, kostengünstigen, ungiftigen Oxidmaterialien basieren und gleichzeitig Folgendes leisten können:

  • Übertragung von Wärme von einem drucklosen Luftstrom auf einen druckbeaufschlagten Luftstrom, während gleichzeitig als "thermischer Booster" gearbeitet wird, wodurch die Temperatur des Druckstroms auf ein Niveau angehoben wird, das für Gasturbinen-Luft-Brayton-Zyklen erforderlich ist. 
  • Signifikante Erhöhung der volumetrischen Solarenergiespeicherdichte solcher luftbetriebenen CSP-Kraftwerke durch Umwandlung ihrer derzeitigen rein sensiblen regenerativen Speichersysteme in hybride sensible-thermochemische Speichersysteme innerhalb desselben Speichervolumens.

Beide Funktionalitäten werden durch die Ausnutzung reversibler Reduktions-/Oxidationsreaktionen solcher Oxide in direktem Kontakt mit Luft realisiert, begleitet von signifikanten endothermen/exothermen Wärmeeffekten. Insbesondere die erste wird erreicht, indem die Reduktion dieser Oxide mit solarbeheizten Luftströmen unter Atmosphärendruck, aber deren exothermer Oxidation mit Druckluftströmen durchgeführt wird. Die vorgeschlagene Technologie wird im Rahmen einer interdisziplinären Partnerschaft entwickelt, die sich über die gesamte CSP-Wertschöpfungskette erstreckt und sich aus führenden Forschungszentren, Universitäten, innovativen KMU und Großunternehmen, einschließlich Anbietern von Hilfsdiensten und Technologieendnutzern, zusammensetzt.

Ökologische und sozioökonomische Nachhaltigkeit und techno-ökonomische Bewertung der vorgeschlagenen Technologie

Das Fraunhofer IWKS verantwortet dieses Arbeitspaket mit den folgenden Zielen:

  • Erstellung einer Leitlinie für die Auswahl von nachhaltigen und recyclefähigen Redoxoxid Materialen im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft mittels einer Lebenszyklusanalyse (LCA)
  • Erstellen einer Roadmap mit den Perspektiven für die Kommerzialisierung der CSP-Technologie und deren Anwendungsbereiche
  • Identifizieren betroffener Interessengruppen und Einblick in die Einstellungen und Erwartungen der Öffentlichkeit/Stakeholder
  • Erörtern der sozioökonomischen Auswirkungen einer künftigen Technologieverbreitung und Ausarbeitung eines geeigneten politischen Rahmens (in Zusammenarbeit mit COBRA).

Further information

 

Digitalisierung der Ressourcen

Wir unterstützen Unternehmen beim Aufbau eines nachhaltigen Ressourcenmanagements.

 

Forschungsprojekte

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