Solar-Institut Jülich
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Modeling and upscaling of a pilot bayonettube reactor for indirect solar mixed methane reforming
(2020)
Retrofitting of existing parabolic trough collector power plants with molten salt tower systems
(2018)
Die Versorgung von Neubauten soll möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen dafür eine gewichtige Rolle. Eine gute Möglichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zusätzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Gebäude zusätzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule ergänzt werden. Auch Tiefgründungen können neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch für die Verteilung der Wärme oder Kälte im Gebäude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden.
Im Rahmen der Veröffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine Lösung vorgestellt, die vorgehängte hinterlüftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei Möglichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgründungen mittels Stahlpfählen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erläutert, welches Wärme zuführen oder bei Bedarf abführen kann.
In this work the transient simulations of four hybrid solar tower power plant concepts with open-volumetric receiver technology for a location in Barstow-Daggett, USA, are presented. The open-volumetric receiver uses ambient air as heat transfer fluid and the hybridization is realized with a gas turbine. The Rankine cycle is heated by solar-heated air and/or by the gas turbine's flue gases. The plant can be operated in solar-only, hybrid parallel or combined cycle-only mode as well as in any intermediate load levels where the solar portion can vary between 0 to 100%.
The simulated plant is based on the configuration of a solar-hybrid power tower project, which is in planning for a site in Northern Algeria. The meteorological data for Barstow-Daggett was taken from the software meteonorm. The solar power tower simulation tool has been developed in the simulation environment MATLAB/Simulink and is validated.
In this paper the results of a techno-economic analysis of improved and optimized molten salt solar tower plants (MSSTP plants) are presented. The potential improvements that were analyzed include different receiver designs, different designs of the HTF-system and plant control, increased molten salt temperatures (up to 640°C) and multi-tower systems. Detailed technological and economic models of the solar field, solar receiver and high temperature fluid system (HTF-system) were developed and used to find potential improvements compared to a reference plant based on Solar Two technology and up-to-date cost estimations. The annual yield model calculates the annual outputs and the LCOE of all variants. An improved external tubular receiver and improved HTF-system achieves a significant decrease of LCOE compared to the reference. This is caused by lower receiver cost as well as improvements of the HTF-system and plant operation strategy, significantly reducing the plant own consumption. A novel star receiver shows potential for further cost decrease. The cavity receiver concepts result in higher LCOE due to their high investment cost, despite achieving higher efficiencies. Increased molten salt temperatures seem possible with an adapted, closed loop HTF-system and achieve comparable results to the original improved system (with 565°C) under the given boundary conditions. In this analysis all multi tower systems show lower economic viability compared to single tower systems, caused by high additional cost for piping connections and higher cost of the receivers.
REFERENCES