Civil Engineering Reference
In-Depth Information
Abb. 7.68
Die Anpassung
an einen Wärmeträger, der
bei der Wärmeabgabe aus-
kühlt, führt zu einem drei-
ecksförmigen Kreisprozess.
Dreiecksvergleichsprozess
nach. (Forster and Schmidt
2006
)
Die Einkopplung von Solarenergie in Gasturbinensysteme, insbesondere in hoch-
effiziente Kombikraftwerke, bietet ein hohes Potenzial zur Kostenreduktion auch solar-
thermischer Stromerzeugung (Hoffschmidt et al.
2002
). Durch die direkte Erhitzung des
Arbeitsmediums Luft für die Gasturbine wird die eingekoppelte Solarenergie mit dem
hohen Wirkungsgrad des Kombikraftwerkes genutzt. Dies bietet gegenüber der Nutzung
in einem Dampfprozess alleine eine wesentlich bessere Ausnutzung der solar erzeugten
Wärme. Bei gleichem Solaranteil kann daher die Konzentratorfläche entsprechend redu-
ziert werden, was einer wesentlichen Verringerung der solaren Gesamtinvestitionskosten
gleichkommt. Die Technik der solaren Lufterhitzung kann in einem breiten Leistungsbe-
reich ab ca. 1 MW bis zu 100 MW eingesetzt werden. Der Solaranteil an der Energieerzeu-
gung wird dabei über die maximale Receivertemperatur definiert.
7.8.6
Alternative Kreisprozesse, Organic Rankine Cycle (ORC), KALINA
Prozess
Zur Erzielung eines guten thermischen Wirkungsgrads sollte ein Kreisprozesses einem
Dreiecksprozess (vergl. Abb.
7.68
) möglichst nahe kommen. Der aus der Kältetechnik
kommende Prozess setzt sich aus der Prozessschritten:
• der isobaren Wärmezufuhr,
• einer isentropen Entspannung
• und einer isothermen Wärmeabfuhr
zusammen. Der Wirkungsgrad dieses Prozesses lässt sich ähnlich wie der des Carnot-Wir-
kungsgrads mit Hilfe der oberen und unteren Prozesstemperatur berechnen:
=
T
max
T
min
−
η
th
,
Dreieck
T
min
.
(7.91)
T
max
+
Bei einer oberen Prozesstemperatur von 150 °C und einer unteren Temperatur von 30 °C
liegt der Wirkungsgrad des Dreiecksprozesses bei 26.48 % und damit unterhalb des Car-
not-Wirkungsgrads mit 28.36 %. Er ist jedoch die realistischere Obergrenze für Prozesse
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