Bewertung von Solar-Hybrid-Gasturbinensystemen

Kürzlich wurden zwei Softwareinstrumente adaptiert und optimiert, um die Gestaltung und Leistung von Solar-Hybrid-Systemen besser bestimmen zu können. Dadurch soll ein weiterer Beitrag zur Förderung innovativer, kosteneffizienter Kraftwerke mit einem stark verringerten Schadstoffausstoß geleistet werden.

Der Software-Code HFLCAL zur Berechung der Gestaltung von Heliostat-Feldern wurde so verändert, dass bei einem Sonnenturmkraftwerk mit einem unter Druck stehenden volumetrischen Receiver-Cluster Kostenoptimierungen erzielt werden konnten. Die fortschrittlichen Veränderungen umfassen die Hinzufügung von Modellieralgorithmen für sekundäre Konzentratoren und Überdruck-Receiver. Eine weitere wichtige Ergänzung ist das „Multi-Aiming“ für kreisförmige, flache Öffnungen, das die Simulation einer bestimmten Verteilung der Heliostat-Brennpunkte auf der Zielfläche ermöglicht. Darüber hinaus kann der Nutzer eine Kostenoptimierung für einen bestimmten Teil der Solaranlage durchführen, beispielsweise für den Turm, den Receiver und die Heliostate, um dadurch die Ausgleichskosten für solare Wärmeenergie zu senken.

In der Simulationsumgebung TRNSYS mit dem Modellarchiv STEC zur Konzentration von Solarkraftwerken kann die Jahresleistung von Solar-Hybrid-Gasturbinenanlagen von kommerzieller Größe exakt bestimmt werden. Zu diesem Zweck wurden auch neue Leistungsmodellalgorithmen für wichtige Ausrüstungsteile der Gasturbinen und kombinierter Zyklen, Receiver und Heliostat-Felder einbezogen. Diese optimierten Software-Codes wurden in Bezug auf die gemessenen Testergebnisse bewertet. Obwohl es eine Reihe von Nutzungsbeschränkungen für die HFLCAL Software gibt, steht das erweiterte STEC-Modellarchiv der Öffentlichkeit kostenlos zur Verfügung.

Beide Simulationssoftwareinstrumente können zur Bewertung des Layouts, der Kosten, der Optimierung und der Leistung zahlreicher Solar-Hybrid-Gasturbinenkraftwerke in vielen verschiedenen Systemkonfigurationen eingesetzt werden. Darüber hinaus können diese Modellcodes zur technischen und wirtschaftlichen Analyse von Solar-Hybrid-Gasturbinenanlagen von kommerzieller Größe auf verschiedenen Leistungsniveaus und an unterschiedlichen Standorten dienen. Die weiteren Fortschritte sollen die schnelle Analyse des Leistungspotentials einer speziellen Systemkonfiguration an bestimmten interessanten Standorten ermöglichen. Dies wird sich besonders in Machbarkeitsstudien zur Marktdurchdringung von Solar-Gasturbinensystemen als nützlich erweisen.