Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Weiterentwicklung von solaren Partikelreceivern

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines solaren Partikelreceivers. Beim Partikelreceiver handelt es sich um ein Konzept zur Absorption konzentrierter solarer Strahlung mit Hilfe von Feststoffpartikeln. Zunächst wird der aktuelle Stand der Wissenschaft und Technik beleuchtet. Es werden verschiedene Konzepte für Partikelreceiver beschrieben und anhand festgelegter Kriterien bewertet. Der Fallfilmreceiver, bei dem die Absorption der konzentrierten Solarstrahlung in einem Vorhang aus fallenden Partikeln erfolgt, ist vielversprechend für die großtechnische Stromerzeugung. Der aktuelle Stand der Technik bezüglich der Modellierung von Fallfilmreceivern wird vorgestellt. Die theoretischen Grundlagen für die Modellierung werden erläutert. Modellparameter und Modellierungsansätze für den Fallfilmreceiver werden diskutiert. Zur Validierung des Teilmodells für die Partikelbewegung wurden Experimente an einem Fallturm durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse werden vorgestellt und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Für andere Teile des Modells werden Berechnungen zur Verifikation durchgeführt. Ergebnisse der Simulationsrechnung mit dem Gesamtmodell werden diskutiert. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für zukünftige Forschungsschwerpunkte abgeleitet.