Projekt 01 · Erzeugung

Das modulare solar­thermische Kraftwerk.

Ein solares Hochtemperatur-Absorbersystem in Modulbauweise, das durch Direktverdampfung in Kapillarrohren hochgespannten Dampf erzeugt – und daraus Strom und Prozesswärme zugleich.

Reifegrad
TRL 2 → 4
Aktuelle Phase
Komponentenoptimierung
CAD-Render eines SolarSteamer-Moduls mit Parabolrinnenspiegeln und Absorberrohren
Kennzahlen

Direkt­verdampfung im patentierten Absorber­system.

Der entscheidende Unterschied zu anderen konzentrierenden Systemen liegt im Receiver: Die Einfassung des Hochtemperatur-Absorbers mit Reflektorkanälen hält die Verluste klein, wo andere Systeme nur auf selektive Beschichtungen setzen.

570 °C
Dampftemperatur
100 bar
Systemdruck
84 %
Gesamtnutzung der eingestrahlten Energie
90 %
Wärmeübertragung
1,2 m²
Fläche je Modul
27 kg
CO₂ je m² Herstellung
ggü. ~78 kg/m² heutiger Solarthermie

Auslegungswerte, berechnet für einen Standort in Mitteldeutschland.

Der Weg

Von der Idee zur Anwendung.

Vier Phasen – klicken Sie sich durch die Entwicklung des SolarSteamers.

Idee

Strom und Hochtemperaturwärme aus einer Fläche.

CTO und Erfinder Dirk Besier – Dipl.-Ing. Maschinenbau mit Schwerpunkt Thermodynamik – entwickelt das Prinzip der Direktverdampfung in Kapillarrohren mit eingefasstem Hochtemperatur-Absorber. Ziel: ein Kraftwerk für mitteleuropäische Einstrahlung, das Strom und Prozesswärme zugleich liefert, ohne Seltene Erden. 2012 wird die Unit Eco GmbH in Eltville gegründet.

  • Solarthermie, „Strom aus Wärme“ und dezentrale Erzeugung in einem Gerät
  • ausgelegt auf Wetter- und Sonnenverhältnisse in Mitteleuropa
  • Effizienz als Leitgröße: Energieertrag je Fläche und eingesetztem Kapital
Funktionsweise

So arbeitet der Receiver.

Das Herzstück ist die Einfassung des Hochtemperatur-Absorbers mit Reflektorkanälen. Wählen Sie die Bauteile aus.

Sonne123456
Kapillar-Stahlrohre

3 mm Innendurchmesser – Wasser verdampft direkt im Rohr, ohne externen Wärmetauscher.

Schematische Darstellung – zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips, nicht maßstabsgetreu.

Konstruktion

Das Modul im Detail.

Konstruktionsansichten des SolarSteamer-Moduls – Spiegelrinnen, Absorberrohre, Nachführung und Rohranschlüsse.

3D-Rendering des SolarSteamer-Moduls in Perspektive mit vier Parabolrinnen
Gesamtansicht

Vier Parabolrinnen mit Absorberrohren. An einem Ende sind die Rohre über ein Querrohr verbunden, am anderen sitzt die Nachführung.

3D-Rendering des SolarSteamer-Moduls von der Antriebsseite mit Stützen, Zahnrädern und Motor
Antriebsseite

A-förmige Stützen tragen die Spiegelrinnen. Ein Motor treibt über Welle und Zahnräder die Nachführung der Rinnen an.

3D-Rendering: Nahaufnahme der Nachführung mit A-Stützen, Zahnrädern und Welle
Antrieb der Nachführung

Stellmotor, Welle und Zahnräder an den Rinnenachsen – so folgen die Spiegel dem Lauf der Sonne.

3D-Rendering: Nahaufnahme des Querrohrs mit den Anschlüssen der Absorberrohre
Rohranschlüsse

Am Modulende sind die Absorberrohre mit dem Querrohr verschraubt.

3D-Renderings aus den Konstruktionsmodellen. Materialdarstellung für die Website vereinheitlicht.

Abgrenzung

Hochtemperatur­wärme bis 570 °C – dort, wo heutige Technik endet.

SolarSteamer
Technik von morgen
bis 570 °C
Modulares Parabolrinnen-Prinzip, linienfokussierend, patentiert. Auch für Stoffumwandlungsprozesse.
Parabolrinnen-Großkraftwerke
Technik von heute
bis 395 °C
Nur als Großanlage. Destillieren, Nitrate schmelzen, Färben.
Solarthermische Module
Technik von heute
unter 140 °C
Flach- und Vakuumröhrenkollektoren für Niedertemperaturwärme.
Ertrag & Wärme

Strom und Prozesswärme aus einer Fläche.

280 kWh
Strom · je m² und Jahr · davon 220 kWh Dampfmotor, 60 kWh PV
500 kWh
Wärme · je m² und Jahr

Weil die Spiegel beweglich sind, lässt sich der SolarSteamer als Hybrid auslegen: Geplant ist die Integration preiswerter PV-Lösungen, die auch bei Schwachlicht sehr effizient arbeiten und tagsüber Strom liefern – auch bei bedecktem Himmel.

Wie bei konventioneller Kraft-Wärme-Kopplung entsteht neben Strom nutzbare Wärme – als Prozesswärme bei rund 160 °C für die Industrie oder bei 60 °C im Gebäude, für thermische Kühlung, saisonale Speicherung oder Trinkwassergewinnung.

Aufteilung

84 % der eingestrahlten Energie werden nutzbar.

52%
32%
16%
  • Prozesswärme52 %
  • Strom (23 % Dampfmotor · 9 % PV)32 %
  • Umwandlungsverlust16 %
Im Vergleich

Strom und Wärme statt nur eines von beiden.

SolarSteamer84 %

Strom + Hochtemperaturwärme aus einer Fläche

Solarthermie80 %

nur Niedertemperaturwärme, max. ~80 %

Photovoltaik22 %

nur Strom, ~22 % elektrisch

Auslegungswerte, berechnet für einen Standort in Mitteldeutschland.

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