Rijkert Knoppers
De zonnetoren van het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR) bij Jülich heeft er een testinstallatie bij gekregen.
Halverwege de bestaande 60 m hoge toren is een nieuwe ontvanger bevestigd. De tweeduizend heliostatische spiegels in het omringende veld kunnen nu het zonlicht afwisselend concentreren op de oude hoofdontvanger, die met een geïnstalleerd vermogen van 1,5 MW ontworpen is voor de productie van elektriciteit, en de nieuwe poreuze kubus van keramisch materiaal op 30 m hoogte.
De zonnestralen, die in de testinstallatie terecht komen, zorgen voor de verwarming van lucht in de poriën van de kubus tot 700 °C. De warmte is onder meer te gebruiken voor materiaalonderzoek, zowel naar het beste materiaal voor ontvangers in concentrated solar power (CSP) centrales als voor algemeen materiaalonderzoek bij hoge temperaturen.
Voor de zogenaamde volumetrische ontvangers test DLR keramische materialen met verschillende poriestructuren. Kenmerkend hiervoor is het zeer grote oppervlakte voor de warmteuitwisseling met de doorstromende lucht. Behalve keramiek zal het onderzoek zich richten op het gebruik van nieuwe materialen, zoals metaallegeringen, waarmee nog veel fijnere poreuze structuren mogelijk zijn.
‘De eerste generatie ontvangers waren van metaal gemaakt’, vertelt projectleider Peter Schwarzbözl. ‘Deze konden hoge temperaturen tot 1.000 °C verdragen, maar door de optredende corrosie was de levensduur beperkt. We hopen nu met nieuwe metaallegeringen een ontvanger met fijnmazige structuren te kunnen maken, die tevens hoge temperaturen kan verdragen. Andere afdelingen binnen Jülich zullen de resultaten gaan gebruiken voor algemeen materiaalonderzoek, zoals voor de ontwikkeling van metalen foliën.’
Parallel aan het materiaalonderzoek vindt een verdere ontwikkeling van software van de CSP-centrale plaats. Deze simulatiesoftware moet de spiegelbewegingen optimaliseren om de warmteontwikkeling in de volumetrische ontvanger te vergroten. Dit is van belang voor het ontwerp van toekomstige commerciële zonnetorens op basis van deze techniek. Het gebruik van hoge bedrijfstemperaturen is hierbij gewenst om een zo hoog mogelijk rendement te kunnen behalen.
