Projekt DESOLINATION erreicht wichtigen Meilenstein in Saudi-Arabien

Projekt DESOLINATION erreicht wichtigen Meilenstein in Saudi-Arabien

Schlüsselkomponenten treffen am Demonstrationsstandort der King Saud Universität ein 

DESOLINATION kommt der Validierung des CSP-Entsalzungssystems mit der Ankunft wichtiger Systemkomponenten an unserem Demonstrationsstandort an der King Saud University (KSU) in Saudi-Arabien näher. Dies ist ein wichtiger Schritt, um unsere innovative kombinierte CSP- und Entsalzungstechnologie dem Betrieb näher zu bringen. Die vollständige Demonstrationsanlage wird voraussichtlich ab Februar 2026 in Betrieb sein.

Anpassungsfähiger Kupplungsbehälter vor Ort 

Der erste Container mit dem Adaptive Coupling System ist erfolgreich bei KSU eingetroffen und wartet derzeit auf den Anschluss. Das Adaptive Coupling ist ein hochentwickeltes Steuerungs- und Integrationssystem, das die Energieflüsse zwischen mehreren Teilsystemen dynamisch steuert. Es fungiert als “intelligente Brücke”, die thermische Energie optimal speichert und zwischen dem überkritischen CO₂-CSP-Kraftwerkskreislauf, dem Luft-Brayton-CSP-Kraftwerkskreislauf und der Entsalzungsanlage verteilt und die Wärmeübertragung zwischen den Teilsystemen der Anlage steuert.  

Installation des Wärmetauschers abgeschlossen 

Im März 2025 wurde der DESOLINATION-Wärmetauscher erfolgreich vor Ort installiert. Dabei handelt es sich um einen innovativen Wärmetauscher, der die Wärmeübertragung zwischen dem sCO₂-Kraftwerkskreislauf und den thermischen Speicher- und Entsalzungskomponenten effizient ermöglicht. Um diese kritische Komponente unterzubringen, wurden die bestehenden Türme an der King Saud Universität modifiziert, um eine ordnungsgemäße Integration in die gesamte Systemarchitektur zu gewährleisten und eine optimale Wärmeübertragungseffizienz in der gesamten Anlage zu ermöglichen. 

Kommende Ankünfte 

Der Zeitplan für das Projekt verläuft weiterhin nach Plan, wobei zwei Hauptkomponenten voraussichtlich im Dezember 2025 eintreffen werden: 

  • Entsalzungsanlage: Dieser Container, der sich derzeit in der Endphase der Fertigung in Deutschland befindet, hat alle erforderlichen Zertifizierungen durchlaufen und wartet vor der Auslieferung auf die endgültige Zertifizierung durch die saudi-arabische Botschaft. 
  • Luftkühler-Kondensator: Der Trockenkühler wurde entwickelt und hergestellt und ist einsatzbereit, um die Wärmemanagementfähigkeiten des Systems zu verbessern. 

    Umfassende Systemintegration 

    Abgesehen von den Hauptcontainern wurden bei allen Projektkomponenten erhebliche Fortschritte erzielt: 

    • Das Design des thermischen Salzschmelzenspeichersystems wurde fertiggestellt und so angepasst, dass es so weit wie möglich in die Container integriert werden kann; die Beschaffung ist derzeit im Gange. 
    • Das Design des Schaltschranks wurde fertiggestellt und enthält alle erforderlichen Steuerungs- und Überwachungssysteme. 
    • Funktionsbeschreibungen für alle Systemstufen wurden entwickelt und werden kontinuierlich verfeinert, um sie mit den endgültigen Entwurfsspezifikationen in Einklang zu bringen. 
    • Die Vorbereitung des Standorts wird fortgesetzt, wobei die Fundamente für die Entsalzungsanlage und die Gasversorgungskomponenten entwickelt werden. 
            Blick nach vorn

            Nach der Vorabgenehmigung der Stromquelle durch die KSU-Behörden und der Aufnahme von Gesprächen mit den wichtigsten Gaslieferanten (CO₂ und N₂) schreitet das Projekt auf die Inbetriebnahmephase zu. Es ist geplant, die Adaptive Kupplung zusammen mit dem Entsalzungssystem in Betrieb zu nehmen, sobald alle Container entsprechend dem endgültigen Layout-Design positioniert sind. 

            Die DESOLINATION-Demonstration macht rasche Fortschritte auf dem Weg zu einer kombinierten Produktion von konzentrierter Solarenergie und entsalztem Wasser, und die Partner erwarten die für das erste Quartal 2026 geplante Einweihung der Anlage in der King Saud University.  

            DESOLINATION Projektpartner besuchen CSP-Anlage während Solar & Storage Live KSA 2024

            DESOLINATION Projektpartner besuchen CSP-Anlage während Solar & Storage Live KSA 2024

            Im Rahmen seiner Verbreitungsaktivitäten wurde das Projekt DESOLINATION während der Solar & Speicher Live KSA 2024 Veranstaltung in Riad, Saudi-Arabien, statt. Der Projektpartner Aalborg CSP (ACSP) nahm mit einem eigenen Stand an der Veranstaltung teil und sprach ein vielfältiges und umfangreiches lokales Publikum an, darunter Installateure, gewerbliche und industrielle Nutzer, Immobilien- und Grundstückseigentümer sowie Versorgungsunternehmen.

            Im Zusammenhang mit dieser Teilnahme besuchten wichtige Vertreter der DESOLINATION-Projektpartner Aalborg CSP, Hammam Soliman und Miguel Herrador Moreno den DESOLINATION-Demonstrationsstandort an der King Saud University (KSU) in Riad. Dieser Besuch wurde von unseren Projektpartnern, Dr. Hany Al-Ansary und Zeyad Almutairi von der KSU, organisiert und bot die Gelegenheit, die innovativen Technologien, die dem Projekt zugrunde liegen, aus der Nähe zu betrachten.

            Das Projekt DESOLINATION zeigt bahnbrechende Lösungen, die Solarenergie mit modernen Entsalzungssystemen verbinden. Ein Höhepunkt des Besuchs war die 200-kW-Solarstromanlage (Concentrated Solar Power, CSP) an der King Saud University, die einen Solarturm mit Luft-Breyton-Zyklus betreibt. Diese Anlage veranschaulicht die Aufgabe des Projekts, indem sie Sonnenwärme, die sonst verschwendet würde, für den Einsatz modernster Entsalzungstechnologien nutzbar macht. Diese Integration bietet einen doppelten Nutzen: nachhaltige Energieerzeugung und Süßwassergewinnung - beides wichtige Ressourcen für eine nachhaltige Zukunft.

            Der DESOLINATION-Demonstrationsstandort soll in seiner zweiten Phase weiter ausgebaut werden, unter anderem durch die Installation eines 2-MWe-Stromkreislaufs unter Verwendung von CO₂-Mischungen. Ähnlich wie das Brayton-Kreislaufsystem wird auch diese neue Technologie in den Entsalzungsprozess integriert, um die Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit solarbetriebener Lösungen für den Energie- und Wasserbedarf zu demonstrieren.

            Durch seine Teilnahme an der Solar & Storage Live KSA 2024 erreichte das DESOLINATION-Projekt ein breites Publikum und teilte seine Vision für die revolutionäre Integration von erneuerbaren Energien und Entsalzung. Die Veranstaltung unterstrich das Engagement der Projektpartner, Innovationen voranzutreiben und Technologien voranzubringen, die die globalen Herausforderungen in den Bereichen Energieeffizienz und Wassernachhaltigkeit angehen.

            Durch Veranstaltungen wie Solar & Storage Live KSA 2024 verstärkt das DESOLINATION-Projekt seine Wirkung und zeigt, wie die CSP-Technologie die globalen Herausforderungen in den Bereichen Energie und Wasser lösen kann.

            Was ist ein

            Konzentriertes Solarkraftwerk?

            A Konzentrierte Solarstromanlage (CSP) ist eine Art von Anlage für erneuerbare Energien, die mit Hilfe von Spiegeln oder Linsen das Sonnenlicht auf eine kleine Fläche, in der Regel einen Receiver, konzentriert, um große Mengen an Wärme zu erzeugen. Diese thermische Energie wird dann zur Stromerzeugung genutzt, häufig durch den Antrieb einer Dampfturbine oder einer Wärmekraftmaschine. CSP-Anlagen unterscheiden sich von photovoltaischen Solarsystemen (PV), die das Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln.

            Schlüsselkomponenten einer CSP-Anlage:

            1. Konzentratoren: Spiegel oder Linsen bündeln das Sonnenlicht auf einen Empfänger. Verschiedene CSP-Technologien verwenden unterschiedliche Arten von Konzentratoren:

            2. Empfänger: Das konzentrierte Sonnenlicht erhitzt eine Flüssigkeit, in der Regel Öl, geschmolzenes Salz oder Luft, die dann die Wärme an einen Dampferzeuger abgibt.

            3. Stromkreislauf: Die Wärme aus dem Receiver wird zur Erzeugung von Dampf genutzt, der eine Turbine antreibt, die mit einem Generator verbunden ist und Strom erzeugt. CSP-Anlagen verwenden häufig traditionelle Rankine-Zyklen, fortgeschrittene Systeme können auch Brayton- oder CO2-Zyklen verwenden.

            4. Thermische Speicherung: Ein großer Vorteil von CSP-Kraftwerken ist ihre Fähigkeit, Wärme in Materialien wie geschmolzenem Salz zu speichern, so dass sie auch nach Sonnenuntergang noch Strom erzeugen können.

            Anwendungen

            CSP-Kraftwerke eignen sich besonders für Regionen mit hoher direkter Sonneneinstrahlung, wie Wüsten oder sonnige Klimazonen. Sie werden zunehmend mit Systemen wie Entsalzung and thermische Speicherung, um ihre Effizienz zu verbessern und ihre Nutzung über die Stromerzeugung hinaus zu erweitern.

            Fortschrittliche 3D-gedruckte Wärmetauscher im DESOLINATION-Projekt: Ein Meilenstein an der Universität LUT

            Fortschrittliche 3D-gedruckte Wärmetauscher im DESOLINATION-Projekt: Ein Meilenstein an der Universität LUT

            Im Rahmen der laufenden Mission des DESOLINATION-Projekts zur Dekarbonisierung des Entsalzungsprozesses wurde an der Universität LUT ein wichtiger Meilenstein erreicht: die experimentelle Validierung eines 3D-gedruckten heat exchanger. Dieser Durchbruch zeigt, dass additive Fertigung (auch bekannt als 3D-Druck) kann die Leistung von Wärmetauschern, die in überkritisches Kohlendioxid (sCO2) Brayton-Zyklen, und ebnet damit den Weg für effizientere Energiesysteme.

            Kürzlich hat das DESOLINATION-Projektteam einen wichtigen Meilenstein erreicht, indem es seinen Versuchsaufbau erfolgreich bei LUT Universität. Dieser Validierungsprozess umfasste mehrere wichtige Schritte:

            1. Gestaltung: Das Team entwickelte einen Entwurf für den 3D-gedruckten Wärmetauscher, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung seiner Form und Funktion lag.
            2. Simulation: Mit Tools wie Computergestützte Strömungsmechanik (CFD), simulierte das Team, wie sich der Wärmetauscher unter realen Bedingungen verhalten würde.
            3. Additive Fertigung: Der Wärmetauscher wurde mit fortschrittlichen 3D-Drucktechniken gedruckt, was ein komplexeres und effizienteres Design ermöglichte.
            4. Montage: Die gedruckten Teile wurden dann zu einem voll funktionsfähigen Wärmetauscher zusammengesetzt.
            5. Prüfung: Der letzte Schritt bestand darin, den Wärmetauscher zu testen, um sicherzustellen, dass er den im sCO2-Brayton-Zyklus erwarteten Drücken und Temperaturen standhalten kann.

            Der erfolgreiche Abschluss dieser Schritte zeigt, dass 3D-gedruckte Wärmetauscher in Hochdruck- und Hochtemperaturumgebungen effektiv arbeiten können. Dieser Durchbruch ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Integration dieser fortschrittlichen Designs in reale CSP-Systeme (Concentrating Solar Power).

            Was dies für die Zukunft der nachhaltigen Energie bedeutet

            Die Möglichkeit, 3D-gedruckte Wärmetauscher in sCO2-Brayton-Zyklen zu verwenden, hat weitreichende Auswirkungen auf das DESOLINATION-Projekt und darüber hinaus. Durch die Verbesserung der Effizienz der Energieumwandlung werden diese Innovationen die Erzeugung von sauberem Strom aus erneuerbaren Quellen wie Solarenergie erleichtern. Dies ist besonders wichtig für das Ziel des Projekts, die Entsalzung zu dekarbonisieren, die große Mengen an Energie für die Gewinnung von Süßwasser in trockenen Regionen benötigt.

            Die Rolle von Wärmetauschern bei der Entsalzung und Energieerzeugung

            Wärmetauscher sind in Systemen, die Wärme in nutzbare Energie umwandeln, von entscheidender Bedeutung. Im Projekt DESOLINATION sind sie Schlüsselkomponenten in der sCO2 Brayton-Zyklus, ein thermodynamischer Prozess, der Wärme zur Stromerzeugung nutzt. In Kombination mit Konzentrierende Solarenergie (CSP)-Diese Systeme bieten eine effizientere Möglichkeit, Strom zu erzeugen und gleichzeitig die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren.

            Die Entwicklung von Wärmetauschern, die den extremen Bedingungen der sCO2-Brayton-Zyklen (Temperaturen bis zu 600 °C und Drücke um 250 bar) gewachsen sind, stellt jedoch eine große Herausforderung dar. Das ist der Grund additive Fertigung kommt herein.

            Additive Fertigung: Ein Paradigmenwechsel für die Konstruktion von Wärmetauschern

            Herkömmliche Fertigungstechniken schränken das Design von Wärmetauschern oft ein, so dass es schwierig ist, sie für maximale Effizienz zu optimieren. Die additive Fertigung bzw. der 3D-Druck löst dieses Problem, indem sie den Ingenieuren die Möglichkeit gibt, komplexere Konstruktionen zu erstellen, die mit herkömmlichen Methoden unmöglich wären.

            Im Rahmen des DESOLINATION-Projekts setzte das Team den 3D-Druck ein, um hochspezialisierte Wärmetauscher herzustellen, die für die Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen des sCO2-Brayton-Zyklus besser geeignet sind. Es wird erwartet, dass diese neuen Konstruktionen die Gesamteffizienz des Systems verbessern und es effektiver bei der Umwandlung von Solarenergie in Strom machen.

            Im weiteren Verlauf von DESOLINATION wird die fortlaufende Entwicklung und Erprobung von 3D-gedruckten Wärmetauschern eine entscheidende Rolle bei der Schaffung nachhaltigerer, effizienterer Energiesysteme spielen. Mit jedem Meilenstein kommt das Projekt seiner Vision einer Welt näher, in der die Entsalzung mit sauberer, erneuerbarer Energie betrieben wird. Durch die Kombination von Spitzentechnologien wie der additiven Fertigung und fortschrittlichen thermodynamischen Prozessen ebnet das DESOLINATION-Projekt den Weg für eine grünere, wassersichere Zukunft.

            Ausdehnung der Grenzen der Wärmetauscherauslegung mit CFD im Projekt DESOLINATION

            Ausdehnung der Grenzen der Wärmetauscherauslegung mit CFD im Projekt DESOLINATION

            Das Projekt DESOLINATION, das durch das Programm Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert wird, macht bemerkenswerte Fortschritte bei seiner Mission, die Entsalzung zu dekarbonisieren. Eine der aufregendsten Entwicklungen stammt aus unserer Arbeit zur Optimierung der Wärmetauscher zur Verwendung in überkritisches Kohlendioxid (sCO2) Brayton-Zyklen. Diese Innovationen könnten die Art und Weise revolutionieren, wie wir Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie erzeugen. Hier ist ein genauerer Blick darauf, wie Computergestützte Strömungsmechanik (CFD) spielt bei diesen Bemühungen eine Schlüsselrolle.
            Die Rolle von CFD: Optimierung der Leistung von Wärmetauschern

            Die Entwicklung von Wärmetauschern, die unter diesen extremen Bedingungen arbeiten können, ist keine leichte Aufgabe. Um das bestmögliche Design zu gewährleisten, verwendet DESOLINATION Computergestützte Strömungsmechanik (CFD)-ein leistungsfähiges Computerprogramm, das modelliert, wie Flüssigkeiten fließen und wie Wärme in komplexen Systemen übertragen wird.

            CFD ermöglicht dem Projektteam (insbesondere TEMISTh), um die Leistung des Wärmetauschers in einer virtuellen Umgebung zu simulieren. Dazu gehört die Analyse von Schlüsselfaktoren wie:

            • Thermischer Wirkungsgrad: Wie gut der Wärmetauscher Wärme von einer Flüssigkeit auf eine andere überträgt.
            • Druckverlust: Der Druckabfall, der auftritt, wenn die Flüssigkeit durch den Wärmetauscher fließt, was die Gesamtleistung des Systems beeinträchtigen kann.
            • Thermomechanische Zwänge: Die strukturellen Spannungen, denen der Wärmetauscher bei hohen Temperaturen und Drücken standhalten muss.

            Mithilfe von CFD kann das Team das optimale Gleichgewicht zwischen thermischem Wirkungsgrad und Druckabfall finden und so sicherstellen, dass der Wärmetauscher eine gute Leistung erbringt und gleichzeitig langlebig bleibt.

            Was sind Wärmetauscher und warum sind sie wichtig?

            A heat exchanger ist ein Gerät, das Wärme von einem Fluid (entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas) auf ein anderes überträgt. In Energiesystemen sind sie für die Umwandlung von Wärme in nutzbare Energie unerlässlich. Ziel des DESOLINATION-Projekts ist es, hocheffiziente Wärmetauscher zu entwickeln, die unter extremen Bedingungen arbeiten können - bei Temperaturen von bis zu 600 °C und Drücken von bis zu 250 bar. Diese Bedingungen sind erforderlich für eine überkritisches Kohlendioxid (sCO2) Brayton-Zyklus, ein Verfahren, das Wärme zur Stromerzeugung effizienter nutzt als herkömmliche Dampfkreisläufe.

            Realitätsnahe Tests an der King Saud Universität

            Nach der Feinabstimmung des Designs mithilfe von CFD ist der nächste Schritt die Erprobung unter realen Bedingungen. Das Team plant, diese Wärmetauscher für folgende Zeiträume zu betreiben 4.000 Stunden in einer Pilotanlage in King Saud University. Diese Tests bringen das Projekt näher an die Technologische Bereitschaftsstufe (TRL) 7, Das bedeutet, dass die Technologie für den Einsatz in realen Systemen bereit sein wird.

            Die Rolle von CFD: Optimierung der Leistung von Wärmetauschern

            Die vorläufigen Ergebnisse dieser Simulationen sind vielversprechend. Das Team ist der Ansicht, dass ihre Entwürfe die Grenzen dessen, was für Wärmetauscher in sCO2-Brayton-Zyklen möglich ist, verschieben könnten. Wenn sie erfolgreich sind, werden diese Innovationen den Weg für effizientere Konzentrierende Solarenergie (CSP) Anlagen, in denen die Sonnenenergie konzentriert wird, um große Mengen an Wärme zu erzeugen, die dann zur Stromerzeugung genutzt werden können.

            CFD: Mehr als nur ein Werkzeug für Ingenieure

            Neben seinen technischen Fähigkeiten hat sich CFD auch als leistungsstarkes Kommunikationsinstrument erwiesen. Die damit erstellten Simulationen liefern visuell ansprechende Darstellungen der Wärme- und Flüssigkeitsbewegungen durch das System und erleichtern es, einem breiteren Publikum die wissenschaftlichen Hintergründe des Projekts zu erklären.

            Durch den Einsatz von CFD zur Entwicklung und Optimierung dieser hochmodernen Wärmetauscher macht das DESOLINATION-Projekt einen großen Schritt hin zu nachhaltigeren und effizienteren Energiesystemen und bringt uns einer Zukunft näher, in der die Entsalzung mit sauberer, erneuerbarer Energie betrieben werden kann.

            Vorläufige Charakterisierung der Demoanlage des Entsalzungsprojekts: Design und Off-Design-Betriebsfähigkeit

            Vorläufige Charakterisierung der Demoanlage des Entsalzungsprojekts: Design und Off-Design-Betriebsfähigkeit

            Das Projekt DESOLINATION, ein Leuchtturm der Innovation im Bereich der erneuerbaren Energien, hat mit der vorläufigen Leistungsanalyse seiner Demonstrationsanlage einen großen Schritt nach vorn gemacht.

            Kürzlich enthüllt auf der ASME Turbo Expo 2024, Diese Arbeit bündelt das Fachwissen von TEMISth, UNIBS (Universität von Brescia), and Politecnico di Milano (POLIMI) um das Potenzial eines neuartigen, auf Nachhaltigkeit und Effizienz ausgerichteten Stromkreislaufs zu erkunden.

            Was macht diese Demoanlage einzigartig?

            Diese Demoanlage betreibt eine einfacher rekuperativer transkritischer Stromkreislauf, ein System, das neue Maßstäbe in der Energieumwandlung setzt. Das ist das Besondere daran:

            • Innovatives Arbeitsmittel: Anstelle von herkömmlichen Flüssigkeiten verwendet die Anlage eine Mischung aus CO₂ und SO₂, das aufgrund seiner einzigartigen thermodynamischen Eigenschaften ausgewählt wurde.
            • Angepasst an harte Bedingungen: Entwickelt, um in Umgebungen zu gedeihen mit hohe Sonneneinstrahlung and Erhöhte Umgebungstemperaturen, spiegelt dieses luftgekühlte System die realen Herausforderungen wider, mit denen die Konzentrierte Solarenergie (CSP) Pflanzen.
            Hauptmerkmale des Zyklus
            • Leistungsstark und doch kompakt: Das Herzstück des Systems ist eine Axialturbine, die einen Durchfluss von 0,2 m³/s bewältigt und eine Leistungsabgabe von 1,8 MWel.
            • Wärmetauscher der nächsten Generation: Ausgestattet mit Rekuperatoren und Wärmetauscher mit Gyroidstruktur, Diese Komponenten maximieren die Wärmeübertragung und minimieren gleichzeitig den Materialverbrauch.
            • Präzision bei der Modellierung: Hochentwickelte Simulationen in MATLAB, ergänzt durch CFD-Ergebnisse (Computational Fluid Dynamics), stellen sicher, dass das System sowohl für Auslegungs- als auch für Nicht-Auslegungsbedingungen optimiert ist.
            Wie effizient ist sie?

            Effizienz ist der Schlüssel zu erneuerbaren Energiesystemen, und die DESOLINATION-Demoanlage enttäuscht nicht. Durch den Betrieb in einem Gleitdruckverfahren, erreicht der Zyklus einen beeindruckenden Wirkungsgrad von über 30%, auch im Teillastbetrieb.

            Anpassung an sich ändernde Temperaturen

            Eines der herausragenden Merkmale dieses Systems ist seine Fähigkeit, mit unterschiedlichen Umgebungsbedingungen umzugehen:

            • Unter hohe Umgebungstemperaturen (über 30°C), funktioniert der Kreislauf dank der Verflüssigerlüfter mit fester Drehzahl reibungslos.
            • Unter niedrigere Temperaturen (ca. 10°C) kann die Luftgeschwindigkeit angepasst werden, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.
            Umgang mit dem Inventar des Systems

            Die Studie befasst sich auch mit dem Rohrleitungssystem der Anlage und zeigt, dass der gesamte Flüssigkeitsvorrat stark vom Betrieb des Kondensators beeinflusst wird. Anpassungen der Flüssigkeitsvorräte von bis zu 300 kg sind erforderlich, um die Stabilität beim Wechsel zwischen verschiedenen Temperaturbedingungen zu gewährleisten.

            Diese Forschungsarbeit stellt einen wichtigen Meilenstein im Rahmen des DESOLINATION-Projekts dar, bei dem es darum geht, Systeme für erneuerbare Energien zu entwickeln, die nicht nur effizient sind, sondern sich auch an eine Vielzahl von realen Bedingungen anpassen lassen. Durch die Überbrückung der Kluft zwischen innovativem Design und praktischer Anwendung ist die Demoanlage ein Blick in die Zukunft der sauberen, nachhaltigen Energieerzeugung.
            Innovative Thermodynamic Solutions: effective and efficient coupling of CSP and desalination technologies

            Innovative Thermodynamic Solutions: effective and efficient coupling of CSP and desalination technologies

            Discover our groundbreaking work over the past year in advancing CO2 mixtures for thermodynamic cycles, pushing the boundaries of energy efficiency and sustainability.

            The research team from the Energy Department at Politecnico di Milano (POLIMI), DESOLINATION project coordinator, has successfully simulated large-scale Concentrated Solar Power (CSP) plants using innovative CO2 mixtures, enhancing their efficiency and performance. Additionally, they introduced the CO2+SiCl4 mixture in literature for trans-critical cycles, showcasing its potential in improving cycle efficiency.

            Our Journey in Thermodynamic Cycle Development

            Over the past year, POLIMI has made significant strides in the development and simulation of thermodynamic cycles using CO2 mixtures. Here are some of the key milestones and achievements.

            Introduction of CO2+SiCl4 Mixture Research

            Introducing the CO2+SiCl4 mixture into the literature for transcritical cycles

            With regard to the application of CO2 mixtures in thermodynamic cycles, the work was developed both on the simulation of the large-scale CSP plant with innovative CO2 mixtures, introducing the CO2+SiCl4 mixture into the literature for transcritical cycles, and adding details on the simulations and design of the DESOLINATION project’s demonstration plant, the 1.8 MWel cycle operating with the CO2+SO2 mixture.

            Experimental investigation of the CO2+SiCl4 mixture as innovative working fluid for power cycles: Bubble points and liquid density measurementsv- Energy Journal

            In this perspective, complete off-design simulations have been carried out, including the behavior of the real heat exchangers that will be installed and including the management of the inventory of the cycle in off-design.

            Learn more of the effect of supercritical CO2 Fluid Properties on Heat Exchanger Design…

            Effects of Supercritical CO2 Fluid Properties on Heat Exchanger Design

            Simulation of the large scale CSP plant with CO2+SiCl4 mixture

            POLIMI combined CSP with CO2-mixtures power cycles and forward osmosis desalination system, performing simulations in Dubai.

            Using these innovative technologies, our CSP plant showed high solar-to-electric efficiencies (around 19% on yearly basis) and very low freshwater specific thermal consumption (about 10 kWhth/m3) when the PABG2000 is used as draw agent.

            Characterization of the physical properties of the thermoresponsiveblock-copolymer PAGB2000 and numerical assessment of its potentialities in Forward Osmosis desalination

            Specifically, when comparing the CSP (concentrated solar power) +FO (forward osmosis) studied in DESOLINATION with the CSP+MED assuming the same solar plant and power cycles, the freshwater production is incremented by more than 50%.

            When the solution of DESOLINATION is compared with a PV+RO plant, a reduction of reflective area of 28% is foreseen, if both freshwater and electricity are produced with the PV+RO plant.

            Simulations of CSP combined with CO2 mixed power cycles and a forward osmosis desalination system in Dubai

            Finally, POLIMI also conducted an experimental campaign on the coalescer using a solution of water and PAGB2000, obtaining an expression of the separation efficiency, to be deployed in the simulations.

            The research team from the Energy Department at Politecnico di Milano will shortly be publishing an article on the results of its Experimental study on coalescer efficiency for liquid-liquid separation.

            Saty tuned!

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