Berechnung der Befüllung und Entleerung von Salzreceivern solarer Turmkraftwerke mit Hilfe von CFD-Simulationen

Der Betrieb von solaren Turmkraftwerken mit Flussigsalz als Warmetragerfluid bietet grose Vorteile bei der Speicherung von thermischer Energie, welche die Erzeugung von elektrischem Strom vom Angebot an solarer Strahlung entkoppeln konnen. Wesentlicher Nachteil der Technologie ist die Moglichkeit, dass das Salz in den Rohrsystemen des Kraftwerkes, insbesondere im Receiver selber, einfrieren kann. Daher mussen Flussigsalzreceiver bei zu geringer verfugbarer Einstrahlung entleert und bei Wiederinbetriebnahme neu gefullt werden. Um das Verhalten des Receivers dynamisch simulieren zu konnen, wurde im Projekt „DynaSalt“ ein Modell entwickelt. Da die auftretenden Phanomene bei der Befullung des Receivers unbekannt sind und Literatur zu diesem Thema nicht existiert, mussten Annahmen getroffen werden, um die Stromung in den Receiverrohren darzustellen. In dieser Arbeit werden ausfuhrliche Stromungssimulationen mit Hilfe der Software ANSYS CFX durchgefuhrt, um das Modell des Receivers fur den Befullungsvorgang zu validieren. Ein bei der Befullung auftretender physikalischer Effekt sorgt dabei fur einen signifikant verbesserten Warmeubergang. Fur diesen Effekt wird anschliesend eine erweiterte Gleichung zur Bildung der Nusselt-Zahl bei der Befullung von Rohren vorgeschlagen, welche den auftretenden Effekt abbilden kann und so die Genauigkeit der Berechnung steigert.