2020-11-09 |
Im Rahmen des EU-Projekts „RAISELIFE: Raising the Lifetime of Functional Materials for Concentrated Solar Power Technology“ wurde von Forschern des DECHEMA-Forschungsinstituts (DFI) eine chemische Nickelbeschichtung für den Einsatz im Nitratsalz-Wärmekreislauf entwickelt, getestet und patentiert. Diese kostengünstige Beschichtung macht die Substitution von teuren Nickelbasiswerkstoffen in Solarkraftwerken möglich und führt darüber hinaus zur Vermeidung giftiger Chromatbildung im Salz.
Am 19.06.2020 wurden die DFI-Forscher vom „EU Innovation Radar“ für ihr Projekt als „Great EU-funded Innovation“ ausgezeichnet (siehe www.innoradar.eu/innovation/37195). Im Rahmen der Auszeichnung wurde dabei vor allem auf das große Marktschöpfungspotenzial der Neuentwicklung hingewiesen. Solarthermische Kraftwerke (englisch: Concentrated Solar Power, CSP) bieten mit Blick auf das Ziel „Klimaneutrales Europa bis zum Jahr 2050“ ein großes Potenzial, da sie mit thermischen Energiespeichersystemen gekoppelt werden können.
RAISELIFE konzentrierte sich unter anderem auf die Erweiterung der Lebensdauer von Komponenten, die im Bau solarthermischer Kraftwerke zum Einsatz kommen. Durch die Entwicklung hochqualitativer Beschichtungen, die je nach Anwendungsbereich entweder erosions-, korrosionsbeständig, hoch reflektierend oder absorbierend sind, wird eine hohe Lebensdauer gewährleistet.
Hinsichtlich Korrosion stellen aktuell bis 580°C heiße Nitratsalze, die derzeit als Wärmeträger und Speicher-Medium verwendet werden, die größte Herausforderung dar. Deren Verwendung sichert aber eine kontinuierliche Stromerzeugung und damit eine hohe Flexibilität der Anlagen. Das erste kommerzielle solarthermische Turmkraftwerk mit Nitratsalzen als Wärmespeichermedium (Gemasolar, 19.9 MW) wurde 2011 in Südspanien in Betrieb genommen. In den folgenden Jahren folgte die Hochskalierung der Leistung z.B. 2018 im 150 MW NOOR III Kraftwerk in Marokko.
Um die Wettbewerbsfähigkeit der solarthermischen Kraftwerke im Energiemarkt zu erhöhen sind kontinuierlich Entwicklungen im Kraftwerkdesign nötig. Dabei stellt die Materialauswahl für solarthermische Kraftwerke ein großes Problem dar, weil insbesondere kosteneffiziente Materialen (wie z.B. 9%Cr Stähle) im Kontakt mit Nitratschmelzen bei 580°C hohe Korrosionsraten zeigen. Hochlegierte Stähle zeigen zwar wenig Metallabtrag, aber dafür löst sich in diesem Fall Chrom aus dem Werkstoff als giftige Chromatspezies. Das Chrom in nahezu allen technischen Hochtemperaturlegierungen vorhanden ist, stellt ein großes Problem für die CSP-Technologie dar.
„Wir fühlen uns geehrt von der Auszeichnung der Europäische Kommission und freuen uns über die Anerkennung unserer Forschungsarbeit“, kommentiert PD Dr.-Ing. Mathias Galetz, DFI-Vorstand und Leiter der Arbeitsgruppe „Hochtemperaturwerkstoffe“. „Damit honoriert die EU die anwendungsorientierte Ausrichtung der DFI-Forschung und den damit verbundenen, zielgerichteten Technologietransfer in die industrielle Praxis“, so Galetz weiter.
Bild: Ni-P beschichteter P91 Stahl nach 750 h Auslagerung in Solarsalz bei 565°C
© DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI)
