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May 17, 2023

체적 흡수 장치의 혁신으로 OVR 효율이 90%로 향상되었습니다.

게시일2022년 12월 15일2022년 12월 15일저자 스크린 인쇄 세라믹

게시일2022년 12월 15일2022년 12월 15일저자

Exentis Group이 제작한 스크린 인쇄 세라믹 흡수체 구조.

독일 항공우주센터와 함께 독일 회사인 Kraftanlagen Energies & Services GmbH, Vitesco Emitec 및 Exentis Group의 컨소시엄이 수행한 최근 R&D 프로젝트에서 체적 수신기의 효율성 잠재력이 흡수체 구조로 인해 고갈되지 않는 것으로 나타났습니다. 지금 사용 가능.

극도로 미세한 3차원 구조의 기하학적 구조는 관련 회사의 제조 능력에 따라 설계되었습니다. 구조 설계에는 새로운 시뮬레이션 기반 최적화 방법이 적용되었으며 제조 회사의 전문가가 참여했습니다.

현재 가장 많이 배포된 용융염 저장소와 마찬가지로 개방형 OVR(용적 공기 저장소)은 입증되고 효과적이며 확장 가능한 저장 개념을 제공하는 유일한 고급 수신기 기술입니다.

그림 1: 개방형 체적 수신기(OVR)를 갖춘 태양광 발전소의 개략도.

또한 OVR 기술은 용융염 수용기를 갖춘 플랜트에 비해 운영의 단순성과 견고성 측면에서 상당한 이점을 가지고 있습니다. 650°C 이상의 공기 출구 온도를 통해 현재 사용 가능한 가장 높은 상부 공정 온도를 가지며, 현대적인 고효율 620°C 증기 공정을 사용할 수 있는 가능성을 열어줍니다.

OVR 기술은 지난 20년 동안 고도로 성숙해졌으며 독일 항공우주센터가 운영하는 실험 발전소인 German Solar Tower Jülich에서 완전한 발전소 시스템으로 시연되고 있습니다(그림 2).

그림 2: 작동 중인 Solar Tower Jülich 실험 발전소.

OVR 기술의 핵심 구성 요소인 체적 흡수체는 집중된 태양 복사가 체적 깊숙이 침투하여 흡수되어 큰 내부 표면에 의해 평행한 가스 흐름에 열로 전달될 수 있도록 하는 다공성 구조입니다(그림 3).

흡수재로 사용되는 일반적인 재료는 내열성 강철 합금으로 만든 금속 와이어 메쉬, 세라믹으로 만든 망상 폼 구조 또는 강철이나 세라믹으로 만든 채널형 구조입니다.

그림 3: 체적 흡수체의 작동 원리.

Solar Tower Jülich에도 배치된 현재 최첨단 흡수체는 약 80cpsi의 세포질과 50%의 개방 다공성을 지닌 탄화 규소 세라믹으로 만들어진 압출 벌집 모양으로 구성됩니다(그림 4).

그림 4: 세라믹 벌집 모양의 최첨단 흡수체 모듈

비테스코 에미텍 고온 강철 합금의 평면 및 주름진 초박형 금속 시트(~50마이크로미터)의 교대 쌍으로 만들어진 채널 구조 본체를 생산했습니다. 금속 시트는 길이와 방향이 다양할 수 있습니다(그림 5).

그림 5: 금속 호일 채널 구조를 갖춘 Vitesco Emitec의 흡수체 모듈.

그림 6: 세라믹 핀 전면 구조를 갖춘 Exentis Group의 흡수체 모듈.

엑센티스 그룹 SiC 세라믹을 이용한 스크린 프린팅이라는 혁신적인 적층 제조 기술로 채널 구조를 생산했습니다. 벌집 기반 디자인은 조사된 전면을 향해 매우 얇은 핀으로 끝나는 채널이 특징입니다(그림 6).

2단계 설계 과정에서 새로운 흡수체 구조는 Solar Tower Jülich의 수신기와 호환되는 140mm x 140mm의 모듈 크기로 생산되기 전에 먼저 60mm x 60mm 프로브 크기로 제조 및 테스트되었습니다.

두 가지 크기에 대한 테스트는 최첨단 흡수체와 비교하여 열 효율을 측정하기 위해 DLR의 Synlight ® 인공 태양광 시뮬레이터의 테스트베드에서 수행되었습니다. 그 후, 모듈 크기의 새로운 흡수체는 Solar Tower Jülich에서 며칠 동안 집중된 태양 복사로 작동되어 특히 구름으로 인한 과도 현상이 있는 실제 환경에서 안정성을 입증했습니다.

측정 결과는 최첨단 흡수체와 비교하여 새로운 흡수체 구조의 열 효율에서 상당한 이점을 보여줍니다(그림 7). 650°C의 기준 온도에서 Vitesco Emitec 구조는 91%, Exentis Group 구조는 92%의 열 효율을 나타냅니다. 이는 최신 기술 대비 각각 +6 +7% 포인트입니다.