12.12.2022 Neue Packungslösungen für Solarkraftwerke

Solarkraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP) erzeugen Energie, indem sie ein Medium mit Spiegeln aufheizen. Das erhitzte Medium kann die Energie speichern, sodass das Kraftwerk diese Wärme Tag und Nacht in Strom umwandeln kann. Um diesen Prozess effizient zu gestalten, wird häufig Salzschmelze als Wärmeträgermedium verwendet, was jedoch eine Herausforderung für die Abdichtung darstellt. Je nach System kann die Arbeitstemperatur in zwei Bereichen liegen: Die niedrigere Temperatur liegt bei etwa 400 °C und die höhere Temperatur kann bis zu 585 °C betragen.

Powerpack 1220 MS (Molten Salt) ist für den Einsatz bei niedrigeren Temperaturen in Solarkraftwerken bis zu 450 °C konzipiert. Das Packungsset kombiniert hochtemperaturbeständige Synthepack-Fasern und einen THERMa-PUR^®-Isolationsring. Powerpack 9020 HMS sowie 9021 HMS (Hot Molten Salt) sind für Anwendungen in Solarkraftwerken mit höheren Temperaturen bis zu 585 °C ausgelegt. Die Packungskonstruktion kombiniert Cup&Cone-Sets mit Hochleistungs-Ventilspindelpackungsringen und THERMa-PUR^®- Isolationsringen.

Zwei Fallstudien zeigen, dass diese Lösungen den hohen Anforderungen von Solarkraftwerken gerecht werden und Betreiberprobleme lösen.

Im ersten Fallbeispiel handelt es sich um ein Solarkraftwerk mit Strahlungsbündelung im zentralen Turm, Heliostaten und Salzreceiver-Technologie mit einer Bruttoproduktionskapazität von 150 MW und einer Speicherkapazität von 7,5 Produktionsstunden eines Ingenieur- und Technologiekonzerns. Salzschmelze wird dort als Wärmeübertragungsflüssigkeit (HTF) verwendet. Jegliche Probleme mit den Armaturen in den HTF-Rohrleitungen haben direkte Auswirkungen auf die Leistung und den Ertrag der Anlage. Die ursprünglichen OEM-Packungen der Armaturen hatten seit der Inbetriebnahme der Anlage ständig Probleme mit Leckagen. Dies erforderte wöchentliches Nachziehen und alle paar Wochen den Austausch der Packungen. Nach Untersuchung der Problemstellung kam man zu dem Schluss, dass Powerpack 9021-HMS-Sets die beste Lösung sind. Sie wurden in Durchgangs- und Absperrklappen (motorisiert und manuell) im Kreislauf der heißen Salzschmelze installiert, der vom Turm zum Heißsalztank führt. Zudem wurden Powerpack 1220-MS-Sets in Durchgangs- und Absperrklappen (motorisiert und gesteuert) im Kreislauf der „kalten“ Salzschmelze installiert. Während des zwölfmonatigen Dauerbetriebs gab es keine Leckagen in der Salzschmelze mehr und die „kalten“ und „heißen“ Kreisläufe mussten nicht mehr aufgrund von Leckageproblemen der Armaturen abgeschaltet werden.

Im zweiten Fallbeispiel handelt es sich um einen Armaturenhersteller für Solarkraftwerke. Auch hier gab es Probleme mit einer Stopfbuchspackung. Die Lebensdauer der Packung war sehr kurz – insbesondere beim Einsatz im oberen Bereich des Turmes. Hinzu kam, dass der Support des Lieferanten nicht den Erwartungen des Kunden entsprach. Aus diesem Grund wurde eine alternative Packung mit längerer Lebensdauer und ein Lieferant mit besserer Kundenbetreuung gesucht. Als beste Lösungen wurden hier Powerpack 9020-HMS, 9021-HMS und 1220-MS ermittelt. Außerdem wurden FLEXSEAL® Spiraldichtungen mit THERMa-PUR® angeboten, die extrem hohen Temperaturen standhalten. Nachdem sichergestellt war, dass alle speziellen Anforderungen erfüllt werden konnten, wurden die Garlock-Lösungen in die Anlage implementiert. Aktuell sind die Sätze nach zwei Jahren immer noch im Einsatz und das Design wurde als Standard für die Anwendung festgelegt.