Leistungsstarke Pumpen für den anspruchsvollen Einsatz in Solaranlagen

Das Kyoto-Abkommen 1997, das Klimaabkommen von Paris 2015, Atomausstieg: Weltweit steht der Klimaschutz und damit auch der Bedarf an alternativen Quellen auf der Agenda. Die Energiewirtschaft setzt immer mehr auf erneuerbare Energien. Das stellt auch Anlagenbauer von Solarenergieanlagen vor immer neue Herausforderungen und fordert stetige Innovation, um den wachsenden Markt bedienen zu können. Seit Erstarken des Solarenergiesektors werden Salzschmelzen verstärkt als Wärmeträger und vor allem auch als Wärmespeicher genutzt. Die Rheinhütte Pumpen GmbH hat mit der GVSO eine Pumpe entwickelt, die den Anforderungen in Solaranlagen, die mit Salzschmelze als Wärmeträger arbeiten, gewachsen ist.

Bereits seit Beginn der 1990er Jahre gehören Solarenergieanlagen weltweit zum Landschaftsbild, Tendenz steigend. 2015 wurden weltweit über 250 Milliarden Kilowattstunden aus Photovoltaik erzeugt. In den vergangenen zwanzig Jahren wurden neben Öl und Gas auch neue Wärmeträger wie beispielsweise Salzschmelzen erprobt. Da die Nachfrage nach Solarenergie stetig wächst, werden auch die Concentrated Solar Power-Anlagen immer weiterentwickelt und optimiert, um mehr Energie zu gewinnen und effizient zu nutzen. Inzwischen setzen viele Anlagenbetreiber auf thermisch hocheffiziente Salzschmelzen als Wärmeträger. Die hohen Temperaturen des Mediums stellen auch Pumpenhersteller vor Herausforderungen.

Erneuerbare Energien sind auf dem Vormarsch – allen voran die Solarenergie. Bild: Mit freundlicher Genehmigung von paul-langrock.de / Solar Millennium AG

Salzschmelzen in Solarenergieanlagen
Salzschmelze entsteht, wenn Salz über den Schmelzpunkt hinaus erhitzt wird, was – je nach Salz oder Salzgemisch – bei Temperaturen zwischen 150 °C und 600°C geschieht. Eutektische Gemische von Alkali- und Erdalkalisalzen eignen sich hervorragend als Wärmeträgerersatz für Öl und Gas. Der Grund: Salzschmelze ist das einzige Medium, das auch bei Temperaturen von über 400 °C einsetzbar ist. Sogar Temperaturen bis 600 °C stellen kein Problem dar. Salzschmelze als Wärmeträger einzusetzen ist durchaus eine wirtschaftliche Alternative und kommt bereits seit den 50er Jahren als Medium zur Wärmeübertragung zum Einsatz. Zunächst wurden Salzschmelzen vornehmlich in Chemieanlagen, zur thermochemischen Behandlung von Metallen, bei Härteprozessen oder zur thermochemischen Reinigung eingesetzt.
Drei Gründe sprechen nachhaltig für den Einsatz von Salzschmelzen in Solarenergieanlagen: die guten Wärmeträgereigenschaften, die hohe Temperaturtoleranz und die geringe Viskosität. Der Einsatz von Salzschmelzen als Wärmeträger stellt Pumpenhersteller aber auch vor Herausforderungen, vor allem aufgrund der hohen Temperaturen, welchen die Anlagen und Komponenten standhalten müssen. Die Salzschmelzen müssen im flüssigen Aggregatszustand verpumpt werden. Die Verpumpung ist äußerst anspruchsvoll und erfordert bei der Konstruktion der Pumpen ein großes Know-how. Ein Spezialist für korrosionsbeständige und verschleißfeste Werkstoffe und die Konstruktion höchst beanspruchbarer Pumpen ist die Rheinhütte Pumpen GmbH aus Wiesbaden.

Die vertikale Kreiselpumpe GVSO ist für den Einsatz mit Salzschmelzen als Wärmeträger ideal geeignet. Bild: ©Rheinhütte Pumpen GmbH

 Robust, zuverlässig, effizient
Rheinhütte Pumpen ist spezialisiert auf die Konstruktion von Pumpen aus korrosionsbeständigen und verschleißfesten Werkstoffen für vielfältige Anwendungsgebiete. Je nach Anwendung fertigt das Unternehmen Pumpen aus Metall, Kunststoff oder Keramik. Für die Verpumpung von Salzschmelzen haben sich Anlagenkomponenten aus Metall bewährt. Die vertikale Chemie-Kreiselpumpe GVSO ist speziell ausgelegt für den Einsatz in Solaranlagen, die mit Salzschmelze als Wärmeträger arbeiten.
Die Pumpe wird bei Salzschmelze-Temperaturen bis 470 °C aus ferritischem wärmefestem Stahl gefertigt, bei höheren Temperaturen aus hochwertigem austenitischen Edelstahl. Die GVSO-Pumpe ist neben der hohen Temperaturtoleranz vor allem aufgrund ihrer individuellen Auslegungsmöglichkeiten ideal geeignet für anspruchsvolle Medien wie Salzschmelzen und den Einsatz in Solaranlagen. Sie bietet maximale konstruktive Flexibilität: Sie ist in 38 Baugrößen mit ein- oder mehrstufiger Ausführung erhältlich und kann mit einer Tauchtiefe von 0,5 m bis 18 m eingesetzt werden. Bei langen Pumpen sind bis zu zwölf Zwischenlager eingesetzt, die durch die flüssige Salzschmelze geschmiert werden. Die GVSO wird von Rheinhütte Pumpen stets individuell für die jeweilige Kundenanwendung konzipiert. So kann die Pumpe beispielsweise an die gewünschten Drucktemperaturverhältnisse (der Nenndruck der GVSO liegt bei bis zu 40 bar) angepasst werden. Auch bezüglich der Tauchtiefe, der Förderhöhe (bis zu 200 Meter) und der Rohrleitungs- bzw. Tankdetails konstruiert Rheinhütte die Pumpen der GVSO-Serie kundenspezifisch und für den jeweiligen Anwendungsfall perfekt abgestimmt.

Speziell konzipiert für den Einsatz in Solaranlagen
Die Salzschmelze nimmt die Solarenergie in Form von Wärme auf und wird dann in Wärmespeichertanks zwischengelagert. Dort wird die vertikale Kreiselpumpe der GVSO -Serie eingesetzt, welche die erhitzte Salzschmelze, die Temperaturen von bis zu 600 °C erreichen kann, weiter verpumpt. Durch das Gleitlagerprinzip dient die Salzschmelze gleichzeitig als Schmiermedium, weshalb die GVSO auch im dauerhaften Betrieb nur geringen Gleitlagerverschleiß aufweist. Über einen Wärmetauscher wird die Wärmeenergie dann umgewandelt. In Solaranlagen werden meist Pumpen mit einer Länge von mindestens 14 Metern eingesetzt. Die Herstellung und Integration von derart langen Pumpen gehört zur „Spezialität“ des Pumpenherstellers Rheinhütte Pumpen. Für Solarenergieanlagen, die mit Salzschmelze als Wärmeträger oder -speicher arbeiten, entwickelt das Unternehmen individuelle Lösungen.

Das Leistungsspektrum der GVSO Bild: ©Rheinhütte Pumpen GmbH