Neue Regelungstechnik zur Verringerung von Temperaturschwankungen
Je höher die Temperatur ist, desto effizienter kann das Kraftwerk betrieben werden. Andererseits gibt es ein oberes Limit, um die eingebauten Komponenten, zum Beispiel die Receiverrohre, nicht zu beschädigen. Idealerweise wird die Austrittstemperatur des Kollektorstrangs konstant gehalten, um die Temperatureinwirkungen auf das Material zu begrenzen. In der Realität reicht es aus, wenn die Temperatur in einem kleinen Bereich um die gewünschte Soll-Temperatur variiert. Aber selbst dies ist bei stark schwankender Einstrahlung, also zum Beispiel bei vorbeiziehenden Wolken, gar nicht so einfach; die Energie für die Erzeugung und Überhitzung des Dampfes kann dann innerhalb von ein paar Sekunden einbrechen.
Die Temperatur darf dies aber nicht tun, da sonst die Dampfturbine aus Sicherheitsgründen automatisch abschaltet. Das Ziel ist es daher, die Menge des Wassers im Kollektorstrang stets den aktuellen Einstrahlungsbedingungen anzupassen. Die Schwierigkeit dabei: Führt man Wasser am Eintritt des Kollektorstranges zu, hat dies eine sehr verzögerte Reaktion der Temperatur am Austritt zur Folge. Senkt man die Wassermenge beispielsweise um ein Prozent ab, reagiert die Temperatur zunächst etwa fünf bis zehn Minuten gar nicht, bevor sie dann rapide um ca. acht Grad Celsius ansteigt. In der Zeit, während sich das System versucht anzupassen, ist die Wolke aber vielleicht schon wieder verschwunden, sodass sich die Situation zwischenzeitlich sogar noch verschlimmert.
Die Lösung: Innerhalb des Kollektorstrangs wird an ein oder zwei Stellen Wasser zugeführt. Dieses wird in den Dampf eingesprüht. Mit dem zugeführten Wasser kann die Temperatur deutlich schneller beeinflusst werden. Und auch hier gibt es deutliche Unterschiede. Vorherige Regelungen funktionierten an der realen Anlage meist nur bei gutem Wetter, also bei fast wolkenfreiem Himmel.
Durch die analytische Herangehensweise der DLR-Forscher konnten die wesentlichen Zusammenhänge herausgearbeitet und ein passender Regler entwickelt werden. Dieser wurde an der Testanlage umgesetzt und über die Dauer von 130 Betriebsstunden demonstriert und weiter verfeinert. So können auch stabile Temperaturen bei vorbeiziehenden Wolken gewährleistet werden. Ein entscheidender Schritt in Richtung der kommerziellen Umsetzung des Durchlaufkonzepts.
Der Kollektorstrang wurde außerdem mit Spezialsensoren ausgerüstet, welche es erlauben, die Temperatur des Wassers/Dampfes und die Temperatur an der Wand der Receiverrohre an sehr vielen Stellen zu messen. Die neue Testanlage bietet damit weltweit einzigartige Möglichkeiten zur Erforschung und Weiterentwicklung der Technik. Bestimmte Bedingungen während des Betriebs konnten so erstmals aufgezeichnet, analysiert und bewertet werden.
Folgt: Durchlaufkonzept erreicht höhere Effizienz als das Rezirkulationskonzept