Förderung: DAAD
Seismische Bemessung von hochtemperaturbeanspruchten Tankbauwerken mit Lagerung auf thermischen Isolierungen
Der zentrale Vorteil solarthermischer Kraftwerke gegenüber anderen Kraftwerken wie Windkraft- und Photovoltaikanlagen ist die einfache und kostengünstige Integration eines Energiespeichers. Die Integration thermischer Energiespeicher in diese Art von Kraftwerk führt zu einer Reduktion der Stromgestehungskosten und ermöglicht einen grundlastfähigen Betrieb der Anlage trotz volatiler Solarstrahlung. Somit ist ein einfacher, effizienter und kostengünstiger Hochtemperatur-Wärmespeicher ein wesentliches Element eines solarthermischen Kraftwerks. Weiterhin dienen solche Wärmespeicher auch der Flexibilisierung konventioneller Kraftwerke und können somit einen wichtigen Beitrag zur Stabilität und Versorgungssicherheit eines Energieversorgungssystems basierend auf hohen Anteilen erneuerbarer Energien leisten.
Eine sehr gute Möglichkeit der Hochtemperatur-Wärmespeicherung sind Salzschmelzen, die mit Temperaturen um 600°C in Speichertanks aus Stahl gelagert werden. Auf Grund der hohen Temperaturen ist zwischen Tankboden und Stahlbetonfundament eine Wärmeisolationsschicht anzuordnen, mit der die Oberflächentemperatur des Fundaments auf maximal 80°C begrenzt wird. Konventionell erfolgt diese Wärmedämmung über Foamglas und Calciumsilikat. Diese Art der thermischen Isolierung ist kostenintensiv und bietet bei Aufstellung der Speichertanks in seismisch aktiven Regionen keinerlei Schutzfunktion, da die seismischen Bodenbewegungen vollständig auf den Tank übertragen werden.
Dies führt schon bei moderaten Erdbebenbeanspruchungen zu Standsicherheitsproblemen und damit zu Risiken in der Versorgungssicherheit. Eine wirtschaftlichere Alternative stellt auf Grund der geringen Materialkosten und der einfachen Ausführung die thermische Isolierung durch eine Schüttung aus einem Leichtbaumaterial wie magmatischem Gestein oder Blähton dar. Bei Verwendung der Schüttung ist zudem zu erwarten, dass die seismische Standsicherheit des Speichertanks durch die entstehende Isolationswirkung deutlich verbessert wird. Ziel des Projekts ist es auf Grundlage von experimentellen und rechnerischen Untersuchungen die Eignung einer Schüttung als tragfähiges Gründungsmaterial für statische und dynamische Einwirkungen nachzuweisen und ein entsprechendes Konstruktionsprinzip zu entwickeln.
//