Untersuchung von Kreisprozessen für die solarthermische Stromerzeugung im kleinen und mittleren Leistungsbereich:
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Aachen
Shaker
2014
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe der Reiner Lemoine-Stiftung
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INHALT
INHALT
7
EINLEITUNG
7
2 STAND DER TECHNIK UND DES WISSENS 4
2.
7
KONZENTRIERENDE SOLARKOLLEKTOREN
5
2.1.1 KOLLEKTOREN FUER SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 6
2.1.2 KOLLEKTOREN FUER DEN KLEINEREN UND MITTLEREN LEISTUNGSBEREICH
70
2.2 SOLARTHERMISCHE KRAFTWERKE 13
2.3 STROMERZEUGUNG MIT WAERME-KRAFT-PROZESSEN IM KLEINEN UND MITTLEREN
LEISTUNGSBEREICH 75
2.3.1 KREISLAUFMEDIEN
75
2.3.2 EXPANSIONSMASCHINEN 18
2.3.2.1 TURBOMASCHINEN 19
2.3.2.2 VERDRAENGERMASCHINEN 20
2.4 AUSGEFUEHRTE ANLAGEN MIT KONZENTRIERENDEN KOLLEKTOREN IM KLEINEN UND
MITTLEREN LEISTUNGSBEREICH 22
2.5 POTENTIAL VON SOLAREN KWK-ANLAGEN 26
2.6 DYNAMISCHE SIMULATION UND REGELUNG
SOLARTHERMISCHER ANLAGEN UND
SYSTEME 29
2.7 ZUSAMMEN
FASSUNG STAND DER TECHNIK 32
2.8 FORSCHUNGSBEDARF UND ZIELE
DER ARBEIT 33
2.9 GLIEDERUNG DER ARBEIT 34
3 DYNAMISCHES SIMULA
TIONSMODEL 35
3.1 DYNAMISCHE SYSTEMSIMULATION IN COLSIM 35
3.2 DYNAMISCHES KOLLEKTORSIMULATIONSMODEL 42
3.3 THERMOOELKESSEL 44
3.4 VERDAMPFER 48
3.5 KONDENSATOR 55
3.6 SAMMELBEHAELTER 57
3.7 PUMPE 58
3.8 EXPANSIONSMASCHINE 59
4 TESTANLAGE FUER DIE EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG DER SOLAREN
KRAFT-WAERME-
KOPPLUNG 65
4.1 ANFORDERUNGEN AN DEN VERSUCHSAUFBAU 65
4.2 AUFBAU DES TESTSTANDES 65
4.3 VERWENDETE MESSTECHNIK 69
4.3.1 TEMPERATURMESSUNG 70
4.3.2 DRUCKMESSUNG 72
4.3.3 MESSUNG DER DREHZAHL UND DER KOLBENPOSITION 73
4.3.4 MESSUNG DES MASSEN- UND VOLUMENSTROMS 74
4.3.5 MESSUNG DES FUELLSTANDS 75
4.3.6 MESSUNG DER WELLENLEISTUNG DER WAERMEKRAFTMASCHINE 76
III
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INHALT
4.4 AUFBAU DER UNTERSUCHTEN KOLBENMASCHINE 77
4.5 BERECHNUNG DER WAERMELEISTUNGEN 80
4.6 MESSUNSICHERHEIT BEI DER BESTIMMUNG DES WIRKUNGSGRADES VON
EXPANSIONSMASCHINEN 82
4.7 SKHERHEITSKONZEPT 85
4.8 ANSATZ ZUR NACHBILDUNG DES KOLLEKTORVERHALTENS MIT * HARDWARE IN THE
LOOP" 86
5 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN UND MODELLVALIDIERUNG 89
5.1 INBETRIEBNAHME DER ANLAGE 89
5.2 PLAUSIBILITAE
T DER ERSTEN MESSERGEBNISSE 91
5.3 VERGLEICH VON AUSLEGUNG UND MESSWERTEN 95
5.4 VERMESSUNG DER KOLBENMASCHINE 98
5.5 OPTIMIERUNG DER SCHIEBERSTEUERZEITEN 100
5.6 VALIDIERUNG DES DYNAMISCHEN KOLLEKTORMODELLS MIT MESSUNGEN 101
5.7 VALIDIERUNG DER DYNAMISCHEN KREISLAUFSIMULATION MIT MESSUNGEN 104
5.7.1 THERMOOELKESSEL 104
5.7.2 VERDAMPFER 106
5.7.3 KOLBENDAMPFMASCHINE 109
5.7.4 KONDENSATOR UND SAMMELBEHAELTER 110
5.8 DEMONSTRATION DES HARDWARE IN THE LOOP KONZEPTS 113
6 SIMULATORISCHE UNTERSUCHUNG VERSCHIEDENER BETRIEBSSTRATEGIEN 116
6.1 AUSLEGUNG DES SYSTEMS 116
6.2 ANFAHREN DES SYSTEMS 118
6.3 EINFACHE BETRIEBSSTRATEGIE 119
6.4 MASSENSTROMREGELUNG IM THERMOOELKREIS 121
6.5 DREHZAHLREGELUNG DER EXPANSIONSMASCHINE 122
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 125
QUELLENANGABEN: 128
DANKSAGUNG 134
IV |
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