Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 490

Abb. 7.3 a Schematischer Aufbau eines Solarturms mit offenem Luftreceiver. b Unterschiedliche
Ausführung des Absorberaufbaus eines offenen Luftreceivers
oder geordneten Parallelkanalstrukturen aufgebaut ist, wie die Abb. 7.3 b zeigt. Hierbei
dringt die konzentrierte Strahlung in das Absorbermaterial ein und erzeugt Wärme. In der
Fachliteratur wird dies als volumetrischer Luftreceiver bezeichnet. Mit Hilfe eines Gebläses
wird Umgebungsluft von außen durch das Absorbermaterial angesaugt und der Luftstrom
nimmt die im Absorber gespeicherte Wärme auf. Bei den offenen Luftreceivern bestimmt
die Materialwahl die maximalen Turbineneintrittstemperaturen. Mit Inconel-Legierun-
gen konnten schon bis ca. 950 °C und mit keramischen Siliziumkarbid bis zu 1000 °C in
Experimenten realisiert werden (Avila-Marin 2011 ). Luft verfügt als Trägermaterial über
folgende Vorteile; es ist ungiftig, nicht korrosiv, überall in jeder beliebigen Quantität ver-
fügbar. Zusätzlich ist es unbrennbar und leicht zu handhaben. Nachteilig hingegen ist seine
geringe Wärmekapazität. Ein weiterer Nachteil des Konzepts des offenen Luftreceivers ist
seine geringe Leistungsdichte durch die Fixierung auf den niedrigen Prozessdruck. Dies
erfordert hohe Luftmengenströme, die wiederum nur kleinere Temperaturunterschiede
zulassen. Bestechende Vorteile sollten nicht übersehen werden. Bei einem modularen Auf-
bau der Absorbereinheit können einzelne Segmente ohne Druckabsenkung im System
gewechselt werden. Dies erlaubt eine hohe Verfügbarkeit.
• Geschlossene Luft/Heliumreceiver
Geschlossene Luftreceiver ermöglichen deutlich höhere Anlagenwirkungsgrade als offe-
ne Luftreceiversysteme. Durch den höheren Druck im Luftzirkulationssystem sind grö-
ßere Leistungsdichten übertragbar. Die erreichbaren Wärmeübertragungskoeffizienten
können um den Faktor 100 ( α > 10 4 W/(m 2 K)) über denen eines offenen Systems liegen.
Der geschlossene (,druckbeaufschlagte) Gasreceiver ist dem Solarfeld zugewandt und die
bestrahlte Öffnung des Receivers wird durch ein Quarzglasfenster, dessen Temperatur-