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Elektrische Begleitheizung für Solarkraftwerke

Die richtige Heizleitung für den Prozess
Temperaturüberwachung und Kontrolle
Fallstudie: NOOR 1
eltherm gewinnt Xina Solar Projekt

Elektrische Begleitheizung in CSP-Anlagen ist notwendig um das Festwerden bzw. Einfrieren von geschmolzenem Salz (ab 260 °C), Wärmeträgeröl, synthetischem Öl (15 °C) und Wasser bzw. Kondensation (0 °C) zu verhindern, oder um Rohre und Anlagen vorzuheizen. Seine Hauptfunktion besteht darin, leere Rohre und Anlagen vorzuheizen, die gewünschte Temperatur während des gesamten Prozesses aufrecht zu halten und somit ein Festwerden der Flüssigkeiten zu verhindern. Eine optimal ausgelegte Begleitheizung wandelt elektrische Energie in Wärme um und verhindert somit Wärmeverluste vom Rohr an die Umgebung. Elektrische Begleitheizung ist essentiell in CSP Anlagen, besonders für das thermische System (TES) und Eigen- bzw. Notstromanlagen. Eine sorgfältig geplante Begleitheizung sichert einen reibungslosen Prozess und trägt zur Vermeidung kostenintensiver Blockaden in Rohrleitungen bei. Eine schlecht geplante Begleitheizung kann zu hohen Kosten führen, die die gesamte Profitabilität der Anlage negativ beeinflussen können. Daher ist es unerlässlich, einen zuverlässigen und erfahrenen Partner zu haben, der das komplette System für Ihre CSP-Anlage liefern kann, inklusive Engineering, Inbetriebnahme und Design. Mit weniger als einem Prozent des gesamten Projektbudgets ist die elektrische Begleitheizung eine kleine, aber trotzdem wichtige Schlüsselinvestition und gleichwohl ein wichtiger Teil des gesamten Projekts. Ein Mangel an Erfahrung kann hier zu großen und kostenintensiven Problemen führen und das gesamte Projekt gefährden.

eltherm bietet flexible und kosteneffiziente Turn-Key Lösungen, von der Datenübernahme bis hin zur Inbetriebnahme; inklusive optimaler Auslegung und anwenderfreundlicher Bedienung und Wartung.


Schematische Übersicht der Begleitheizung einer CSP Anlage:


Die richtige Heizleitung für den Prozess

Die Auswahl der geeigneten Heizleitung für den jeweiligen Prozess ist essentiell. Für Frostschutz-Anwendungen bieten wir eine große Palette an selbstregulierenden Heizleitungen, Parallelheizleitungen oder Widerstandsheizleitungen aus eigener Produktion an. Häufig eingesetzte Technologien, wie Parabolrinnen, lineare Fresnel Reflektoren oder das Dish-Sterling System, arbeiten zum Betrieb der Turbine, die dann den Strom generiert, mit Wärmeträgeröl. Dieses Öl muss auf einer exakten Temperatur gehalten werden um fließfähig zu bleiben. Ein weiterer Schwerpunkt ist das Aufheizen und die Temperaturhaltung von aufgeschmolzenem Salz. Solarthermische Turmkraftwerke z. B. verwenden flüssiges Salz als Wärmeträger um die Systemleistung zu verbessern. Die Halte bzw. Arbeitstemperatur bei dieser Anwendung ist sehr hoch: Bis zu 400° oder 565°C, je nach Art der Anlage. Hier kommen unsere mineralisolierten Heizleitungen ELK-MI zum Einsatz. Diese haben eine extrem hohe Leistung bei höchsten Einsatztemperaturen und sind daher die beste Lösung für Hochtemperatur-Anwendungen, auch in agressiver Umgebung. Sie sind extrem beständig, feuchtigkeitsgeschützt und mechanisch stabil.

Die Verbindung von mineralisolierten Heizleitungen ist ein kritischer Punkt: Nur hochpräzise Laserschweißtechnik garantiert eine sichere und zuverlässige Verbindung in gleichbleibender Qualität. eltherm setzt diese fortschrittliche Technologie als Standard bei mineralisolierten Heizleitungen ein. Dei Verbindungen sind absolut dampfdicht und ohne schädliche Flussmittelrückstände. Nicht gelötete Verbindungen erlauben höchste Flexibilität. Selbst Laserschweißen von Edelstahl, Alloy 825 und Inconel ist möglich. Lasergeschweißte Verbindugen reduzieren sowohl Installationskosten wie auch Kosten für Servie und Instandhaltung.

Mineralisolierte Heizleitungen

Lasergeschweißte Verbindung
Lasergeschweißte Verbindung

Mehr über mineralisolierte Heizleitungen


Temperaturüberwachung und Kontrolle

Eine besondere Herausforderung für das elektrische Begleitheizungssystem einer CSP-Anlage, besonders bei Anwendungen mit aufgeschmolzenem Salz, ist das Messen, Steuern und Überwachen der Heizkreise. Mit dem TraceVision® System haben die eltherm Ingenieure einen neuen Standard in der Kontrolle und Überwachung geschaffen, der gleichzeitig sicher, zuverlässig und hoch flexibel ist und individuell auf Kundenanforderungen zugeschnitten werden kann. Bei Anwendungen mit extrem hohen Durchsatzraten verarbeitet es eine große Anzahl von Prozessen mit starken Rechenoperationen, hoher Arbeitsgeschwindigkeit, Präzision und Flexibilität, kombiniert mit einfacher Konfiguration und Inbetriebnahme. Die Temperatur, gemessen von einem oder mehreren Temperaturfühlern, wird über CAN-open I/O Module übermittelt und vom EL-HTC/22 Controller verarbeitet. Der Eigenverbrauch des gesamten Systems wird kontinuierlich gemessen. Übersteigt oder fällt der gemessene Wert unter definierte Werte, wird ein Alarm aktiviert, welcher es erlaubt, die möglichen Fehlerquellen zu identifizieren.

eltherm TraceVision® System
Technische Daten:

Das kompakte EL-HTC/22 Heizkreis-Überwachungsgerät ist ein Allrounder, der es erlaubt, industrielle Kontrollaufgaben zu steuern und zu überwachen. Zuammen mit unserer innovativen TraceVision® Software ist es die perfekte Lösung für eine einfach zu handhabende und kosteneffieziente Steuerung eines kompletten Begleitheizungssystems.

mehr über TraceVision®


Fallstudie: NOOR 1

Nordöstlich der malerischen Stadt Ouarzazate, bekannt für ihre Kashbahs und Drehort mehrere Hollywood-Filme, wurde eins der größten und modernsten Solarkraftwerke weltweit gebaut. Die heiße marokanische Wüstensonne biete genug Solarenergie um ein 160 MW-Kraftwerk zu betreiben - eins der größten Parabolrinnen-Kraftwerke der Welt. Das mit dem Bau der Anlage beauftragte spanische Konsortium SK-Acciona-Sener, unter Vertrag bei ACWA Power Ouarzazate, welches von der marokanischen Solarenergie-Behörde (MASEN) beauftragt wurde, teilte eltherm die Verantwortung für die elektrische Begleitheizung des Molten-Salt Kreislaufes zu. Aufgeschmolzenes Salz (Molten Salt) wird verwendet um die Hitze zu speichern (bis zu 3 Std. in diesem Fall), damit die Energie auch erzeugt werden kann, wenn die Sonne nicht scheint.

Die eltherm Ingenieure haben diese Herausforderung angenommen und das komplette Engineering für das Begleitheizungssystem in nur drei Monaten ausgelegt. Auch die Produktion, Montage und termingerechte Lieferung fand in einem engen Zeitrahmen statt. 315 Heizkreise für Molten Salt und 30 Heizkreise für Wärmeträgeröl, mit mehr als 18 km mineralisolierten Heizleitungen (ein- und zweiadrig) wurden installiert. Das bedeutet: 800 lasergeschweißte Verbindungen, mehr als 500 Anschlusskästen und über 600 Pt100 Tempertursensoren! Eine besondere Herausforderung war das Design des Kontroll- und Überwachungssystems für diese Heizkreise. eltherm hat mit dem neu entwickelten TraceVision® System, bestehend aus einer PLC, mehreren I/O Modulen, komplettiert durch die TraceVision® MANAGER und TraceVision® VIEWER Software, die ein einfaches und benutzerfreundliches Handling sichern, einen neuen Standard gesetzt.

Auf der Baustelle waren 30 Installateure mit der Montage der Heizleitungen, Temperatursensoren und Zubehör beschäftigt. Nach Fertigstellung hat das Kraftwerk NOOR 1 nun ein zuverlässiges Begleitheizungssystem mit einer reduzierten Ausfallrate, fortschrittlicher Mess- und Regeltechnik und High-End Überwachungsgeräten.

Doch NOOR 1 ist nur der Anfang: Marokko plant bereits NOOR 2, NOOR 3 und NOOR 4. auf einer 3.000 ha großen Fläche soll der gesamte Komplex 500 MW Energie für etwa 1,23 Millionen Menschen produzieren, was eine CO2-Einsprung von 600.000 Tonnen bedeutet! Das Ouazarzarte-Projekt ist ein Vorzeigeprojekt für eine klimafreundliche und kohlenstoffarme Energieerzeugung - und eltherm trägt mit fortschrittlicher Technologie seinen Teil dazu bei.


eltherm gewinnt Xina Solar Projekt

eltherm Südafrika wurde mit dem Design und der Installation des elektrischen Begleitheizungssystems vom Xina Solar One Solarkraftwerk beauftragt. Es ist eltherms erstes Großprojekt in Südafrika seit der Eröffnung der Niederlassung in Johannesburg 2014. Der Vertrag, erteilt an eltherm von Abengoa, beinhaltet die kundenspezifische Entwicklung, das Engineering und die Installation des Begleitheizungssystems von Xina Solar One.

Kilometer von mineralisolierten Heizleitungen werden zur Beheizung der Parabolrinnenanlage benötigt. Diese Kabel sind dank ihrer lasergeschweißten Verbindungen komplett wasserdicht und verhindern somit mögliche Schäden, die durch das Eindringen von Wasser entstehen können. Des Weiteren wird das Begleitheizsystem mit eltherms kundenspezifisch konfigurierbarem TraceVision System®, das einen effizienten und ungestörten Betrieb gewährleistet, gesteuert und überwacht.

Die Installation des Begleitheizungssystems von Xina Solar One startete im Juni 2016 und ist nun fertig gestellt. Die Anlage ist seit Anfang 2017 in Betrieb. Giles Maynard, General Manager der eltherm SA meint: “Wir sind sehr stolz darauf, Teil dieses wichtigen Prozesses zu sein, der den Grundstein für unseren Wachstum im CSP (Concentrated Solar Power, konzentrierte Sonnenenergie) Markt in Südafrika darstellt. Das Projekt stellt auch die Weichen für unser Ziel, einer der Marktführer im Bereich elektrischer Begleitheizungen in Südafrika zu werden und unterstreicht unsere Verpflichtung, zur ökonomischen und nachhaltigen Entwicklung unseres Landes beizutragen."

Die 100 Megawatt Parabolspiegel-Technologie von Xina Solar One ist mit einem Molten Salt (geschmolzenem Salz) Tank ausgestattet, der die Speicherung und Bereitstellung von bis zu fünf Stunden thermischer Energie in Spitzenlastzeiten ermöglicht, auch nach Sonnenuntergang. Das Begleitheizungssystem trägt hier einen essentiellen Teil zur Lagerung und Nutzbarmachung der Solarenergie bei. Die Anlage wird über 95.000 Haushalte mit Energie versorgen und wird zur Einsparung von 348.000 Tonnen CO2 pro Jahr beitragen.


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