US-Finanzierung für Solar PV + Landwirtschaft und kleine innovative Solar PV & CSP-Projekte

24. November 2020 durch Zachary Shahan

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Das US-Energieministerium (DOE) setzt einen jahrzehntelangen Trend fort und hat einige Millionen Dollar in die weitere Forschung und Entwicklung von Solartechnologien gesteckt – 130 Millionen Dollar, um genau zu sein.

Ziel der Finanzierung ist es, "die Solarkosten zu senken, die Wettbewerbsfähigkeit der US-amerikanischen Fertigung zu steigern und die Zuverlässigkeit des nationalen Stromnetzes zu verbessern".

130 Millionen US-Dollar mögen an der Oberfläche viel klingen, aber im Kontext des Budgets des US-Energieministeriums sind sie winzig. Angesichts der Tatsache, dass die 130 Millionen US-Dollar auf Dutzende von Projekten verteilt werden, ist die Unterstützung für jede Anstrengung wahrscheinlich nicht so bedeutend, wie es auf den ersten Blick scheint.

130 Millionen Dollar sind 130 Millionen Dollar mehr als 0 Dollar – und ein paar Millionen Dollar hier und ein paar Millionen Dollar dort können zu einigen aufregenden Erfolgen führen. Wir werfen einen Blick auf die 67 Forschungsprojekte in 30 Staaten, an die das Büro für Energieeffizienz und erneuerbare Energien des DOE für Solarenergietechnologien 130 Millionen US-Dollar sendet.

Diese fünfte Projektrunde betrifft Solar-PV in Kombination mit Landwirtschaft sowie kleine innovative Solar-PV- und CSP-Projekte. Nachfolgend finden Sie DOE-Zusammenfassungen, wie in diesen Bereichen geholfen werden soll, sowie Details zu den Preisträgern des DOE:

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Solar und Landwirtschaft: Systemdesign, Werterahmen und Wirkungsanalyse

"7 Millionen US-Dollar für vier Projekte, die die Technologien, Forschung und Praktiken vorantreiben, die Landwirte, Viehzüchter und andere benötigen, um Solar und Landwirtschaft gemeinsam zu lokalisieren." Angaben zum Preisträger des DOE:

Nationales Zentrum für angemessene Technologie

Projektname: Das Agri-Solar Clearinghouse
Ort: Butte, MT
DOE Award Betrag: 1.600.000 USD
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 430.000 US-Dollar
Hauptermittler: Stacie Peterson
Projektübersicht: Mit diesem Projekt wird ein nationales Online-Ressourcen-Clearinghouse- und technisches Hilfsprogramm für Landwirte, Solarunternehmen und andere Interessengruppen eingerichtet, die an einer gemeinsamen Standortbestimmung von Solar und Landwirtschaft interessiert sind. Die Clearingstelle wird Forschungsergebnisse, Daten, Online-Tools und andere Ressourcen enthalten, die Hindernisse für die gemeinsame Standortbestimmung zwischen Solar- und Landwirtschaft beseitigen. Das Projekt wird die Teilnehmer auch über ein Online-Forum, eine Mailingliste, Workshops und Farmtouren verbinden, um den Austausch und das Mentoring von Gleichaltrigen zu erleichtern.

Silicon Ranch Corporation

Projektname: Integrierte Plattform für das Design und Management von PV-Systemen zur Co-Optimierung der regenerativen Viehweide und der PV-Solarenergieerzeugung
Ort: Nashville, TN
DOE Award Betrag: 1.800.000 USD
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 570.000 US-Dollar
Hauptermittler: Michael Baute
Projektübersicht: In diesem Projekt wird ein neuartiges Design für einen Solarpanel-Tracker und ein Steuerungssystem getestet, um Weidevieh unter den Solarmodulen aufzunehmen. Das Projekt wird die Auswirkungen der Sonnenkollektoren auf Rinder, Solaranlagen und das Grünlandökosystem unter den Sonnenkollektoren analysieren. Dieses neuartige Design beinhaltet Überlegungen zur Zeit, in der Rinder in jedem Fahrerlager verbleiben, und zur Funktionsweise des Verfolgungssystems, wenn Rinder in der Nähe weiden.

Universität von Illinois

Projektname: Bewertung der wirtschaftlichen, ökologischen und leistungsbezogenen Auswirkungen von Bestäuberpflanzungen an großen Solaranlagen
Ort: Chicago, IL
DOE Award Betrag: 1.800.000 USD
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 470.000 US-Dollar
Hauptermittler: Iris Caldwell
Projektübersicht: In diesem Projekt werden die wirtschaftlichen, ökologischen und leistungsbezogenen Auswirkungen von Bestäuberlebensräumen untersucht, die sich in fünf großen Solarphotovoltaikanlagen (10 MW oder mehr) im Mittleren Westen und im mittleren Atlantik befinden. Das Team wird Leitlinien und Entscheidungshilfen für Projekte zum Lebensraum von Sonnenbestäubern entwickeln, darunter ein Handbuch zur Pflanzung von Bestäubern, einen Kosten-Nutzen-Rechner, ein Auswahlwerkzeug für native Samenmischungen und ein Bewertungsinstrument für Bestäuber. Diese Tools werden kritische Anliegen der Stakeholder berücksichtigen, einschließlich Projektkosten, Kapitalrendite, logistischem Bedarf und standort- oder projektspezifischen Einschränkungen.

Universität von Massachusetts Amherst

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Kleine innovative Projekte im Solarbereich (SIPS): PV und CSP

"5 Millionen US-Dollar für 18 Projekte, die innovative, neuartige Ideen in PV und CSP vorantreiben und in einem Jahr signifikante Ergebnisse erzielen können." Angaben zum Preisträger des DOE:

PV-Projekte

Georgia Institute of Technology

Projektname: Entwicklung organisch-anorganischer hybrider selektiver Schichten durch Dampfphaseninfiltration zur Verbesserung der Haltbarkeit von Perowskit-Solarzellen
Ort: Atlanta, GA
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Juan-Pablo Correa-Baena
Projektübersicht: Ein Hauptmechanismus für das Versagen von Perowskit-Solarzellen ist die Kristallisation kleiner Molekülschichten in der Zelle. Dieses Projekt wird die Stabilität von Perowskit-Solarzellen verbessern, indem Metalloxidcluster mithilfe der Dampfphaseninfiltration (VPI) in diese niedermolekularen Schichten eingebettet werden. Diese eingebetteten Metalloxidcluster beschränken die Bewegung der Moleküle und behindern die Kristallisation. Diese einzigartige Hybridschicht aus niedermolekularen Metalloxidclustern erhöht die Stabilität dieser Perowskit-Solarzellen, ein wichtiger Schritt in Richtung ihrer Kommerzialisierung.

Massachusetts Institute of Technology

Projektname: Maschinelles Lernen beschleunigt die Innovation im Scale-Up der Perowskit-Fertigung
Ort: Cambridge, MA
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Tonio Buonassisi
Projektübersicht: In diesem Projekt wird maschinelles Lernen verwendet, um den Scale-up-Prozess für Perowskit-PV-Technologien zu verbessern. Die Methodik wird den Forschungs- und Entwicklungszyklus für aufkommende Perowskit-PV-Technologien durch das durch maschinelles Lernen unterstützte experimentelle Design beschleunigen. Das Team wird ein Framework entwickeln, das sequentielles maschinelles Lernen und Verfahrenstechnik kombiniert, um Prozessverbesserungen mit weniger erforderlichen Experimenten zu maximieren. Dieses Framework ermöglicht die schnelle Entwicklung eines skalierbaren Abscheidungsprozesses für die Herstellung von Perowskit-PV.

Penn State University Park

Projektname: BioPhotovoltaik – Neues Paradigma für hocheffiziente und hochstabile Zellen
Ort: Universitätspark, PA
DOE Award Betrag: 160.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 41.000 US-Dollar
Hauptermittler: Shashank Priya
Projektübersicht: Dieses Projekt untersucht neuartige Verbundwerkstoffe aus biologischen Molekülen und Perowskit-Photovoltaik (PV) -Materialien für das Design von Biophotovoltaik (BPV) -Geräten. Dieser innovative Ansatz wird zu einer erhöhten Stabilität und Leistung gegenüber herkömmlichen Perowskit-PV-Zellen führen. Das Biomolekül wird in der Lage sein, chemische Bindungen mit dem Kristallgitter des Perowskitmaterials zu bilden, was das Wachstum hochwertiger Perowskitkristallfilme unterstützt. Bei Erfolg wird das Projekt zu effizienten (> 23%) BPV-Geräten führen, die über 5 Jahre in Umgebungsatmosphäre stabil sind.

Rutgers, Staatliche Universität von New Jersey: New Brunswick / Piscataway Campus

Projektname: Charakterisierung von Leistungsabfallmechanismen in kostengünstigen DI-O3-Schichten mit hohem Durchsatz für passivierte Kontaktsilicium-Solarzellen
Ort: Piscataway, NJ
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 80.000 US-Dollar
Hauptermittler: Ngwe Zin
Projektübersicht: Dieses Projekt charakterisiert die Leistung von Silizium-Photovoltaikzellen mit einer neuartigen entionisierten, ozonisierten (DI-O3) Schicht unter der typischen Aluminiumoxid (AlOx) -Schicht. DI-O3 wirkt als effektive Passivierungsschicht, die es Ladungsträgern ermöglicht, sich leichter durch die Zelle zu bewegen, und die Zelleffizienz im Vergleich zu AlOx allein verbessert. Das Team wird die DI-O3-Schicht in Siliziumsolarzellen charakterisieren und die Verschlechterung der Zellleistung überwachen. DI-O3 könnte nicht nur in Siliziumsolarzellen, sondern auch in Dünnschichtsolarzellen zu einer weit verbreiteten Schicht werden, da diese Schicht mit einem niedrigen Wert abgeschieden werden kann Kosten, Herstellungsprozess mit hohem Durchsatz.

Universität von Alabama

Projektname: Ein neuer Niedertemperaturansatz für eine effiziente und kostengünstige Dotierung der Gruppe V in CdTe-Dünnschichtsolarzellen
Ort: Tuscaloosa, AL
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Feng Yan
Projektübersicht: In diesem Projekt wird eine neue Methode zur Verbesserung der Leistung von Cadmiumtellurid (CdTe) -Solarzellen entwickelt, bei der Elemente der Gruppe V als Dotierstoffe zur Modifizierung ihrer elektrischen Eigenschaften verwendet werden. Das neuartige Niedertemperaturverfahren führt die Dotierstoffe der Gruppe V getrennt vom Haupt-CdTe-Abscheidungsprozess ein, was die Kosten senkt und eine bessere Kontrolle über die Verteilung der Dotierstoffe im CdTe-Film ermöglicht. Bei Erfolg verbessert die Methode die Effizienz und senkt die Kosten für kommerzielle CdTe-Module.

Virginia Polytechnic Institute und State University

Projektname: Leistungselektronik-basierte Selbstüberwachung und Diagnose für Photovoltaikanlagen
Ort: Blacksburg, VA
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Bo Wen
Projektübersicht: In diesem Projekt wird eine Selbstüberwachungs- und Diagnosetechnologie für Photovoltaikanlagen entwickelt, die auf der bereits verwendeten Leistungselektronik basiert. Diese Technologie ermöglicht es der Leistungselektronik in einer PV-Anlage, wie z. B. Leistungsoptimierern und Wechselrichtern, das System aktiv zu testen, seine Reaktion auf diese Tests zu messen und Änderungen an den Komponenten der PV-Anlage zu erkennen, um deren Zustand und Zuverlässigkeit kontinuierlich zu bewerten. Dieses Projekt reduziert die Systemhardware- und Installationskosten durch Selbstüberwachung und Diagnose von Problemen in PV-Anlagen.

Washington State University

Projektname: Entwicklung von CdTe-Homoübergängen unter Anwendung der Hochdurchsatzabscheidung
Ort: Pullman, WA
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: John McCloy
Projektübersicht: In diesem Projekt werden neue Methoden entwickelt, um gleichzeitig eine hohe Ladungsträgerdichte und Lebensdauer in Cadmiumtellurid (CdTe) – und Cadmiumselentellurid (CdSeTe) -Photovoltaik (PV) -Materialien zu erreichen. Die Reduzierung von Defekten am pn-Übergang – der Grenzfläche zwischen positiv geladenem (p-Typ) und negativ geladenem (n-Typ) Halbleitermaterial – in photovoltaischen CdTe- und CdSeTe-PV-Zellenmaterialien kann die Zellleistung erheblich verbessern. In diesem Projekt wird eine Technik verwendet, die als schnelle Nahraum-Sublimations-Epitaxie bezeichnet wird und bei der CdTe- oder CdSeTe-Filme vom n-Typ direkt auf CdTe- oder CdSeTe-Filmen vom p-Typ abgeschieden werden können.

CSP-Projekte

Boise State University

Projektname: Aktivieren von Wärmetauschern mit hoher Wärmeübertragung durch binäre Partikelgrößenverteilungen
Ort: Boise, ID
DOE Award Betrag: 260.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 66.000 US-Dollar
Hauptermittler: Todd Otanicar
Projektübersicht: Dieses Team wird eine neuartige Strategie zum Mischen von zwei verschiedenen Partikelgrößen untersuchen, um die Wärmeleitfähigkeit in Wärmetauschern, die ein Festbett aus Partikeln verwenden, signifikant zu erhöhen. Diese binären Partikelmischungen können für geringe bis keine zusätzlichen Kosten realisiert werden, da sie nur das Mischen von zwei einzigartigen Partikelgrößen erfordern. In diesem Projekt wird untersucht, wie die binäre Partikelgrößenverteilung die effektive Wärmeleitfähigkeit durch Hochtemperaturcharakterisierung der Partikelmischungen beeinflusst. Das Team wird auch Änderungen des Wärmewiderstands an der Wand des Wärmetauschers mithilfe der modulierten photothermischen Radiometrie analysieren. Im Erfolgsfall wird das Projekt in einer Demonstration der Leistungsverbesserung des Wärmetauschers mit dem Partikel-zu-sCO2-Demonstrationswärmetauscher des Sandia National Laboratory gipfeln.

Forschungsinstitut für elektrische Energie

Projektname: Innovative Methode zum Schweißen in CSP der 3. Generation, um eine zuverlässige Herstellung von Solarempfängern zu ermöglichen, die dem täglichen Zyklus bei Temperaturen über 700 ° C standhält
Ort: Knoxville, TN
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: John Shingledecker
Projektübersicht: Dieses Projekt zielt darauf ab, schnell eine innovative Methode zur Verbesserung der Material-, Schweiß- und Konstruktionsspezifikationsrichtlinien für Inconel® Alloy 740H® zu entwickeln, um Spannungsrelaxationsrisse in Solarthermie-Leistungsempfängern der 3. Generation zu vermeiden. Inconel 740H ist eine neu entwickelte Hochleistungs-Superlegierung, die die für Gen3-CSP-Anwendungen erforderliche Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweist, jedoch keine gut entwickelten Herstellungs- und Herstellungsspezifikationen aufweist. Die Arbeit dieses Teams wird die Fähigkeit der Anlagenbauer beschleunigen, diese vielversprechende Legierung zu verwenden.

Mississippi State University

Projektname: Verbesserung der Wirksamkeit von Partikel-zu-sCO2-Wärmetauschern durch neuartige hochporöse Metallschäume
Ort: Mississippi State, MS
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Prashant Singh
Projektübersicht: Dieses Projektteam zielt darauf ab, die Wirksamkeit von Partikel-zu-überkritischem Kohlendioxid (sCO) zu erhöhen₂) Wärmetauscher durch Packen der partikelseitigen Kanäle mit hochporösen Zellstrukturen. Ziel ist es, den interstitiellen Wärmeübergangskoeffizienten zwischen sich bewegenden Partikeln und Metallfasern sowie die effektive Wärmeleitfähigkeit des Partikelkanals zu erhöhen. Der Ansatz umfasst die Herstellung von Metalladditiven aus Fasern im kleinen Maßstab mit komplexen dreidimensionalen Verbindungen. Das Team wird den CO von Sandia National Laboratories verwenden₂Design des Partikelwärmetauschermodells und Durchflusskreislauf zur Optimierung, Prüfung und eventuellen Skalierung der Technologien.

Montana State University

Projektname: Effiziente Wärmespeicherung mit radialer Strömung in Festbetten
Ort: Bozeman, MT
DOE Award Betrag: 180.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 46.000 US-Dollar
Hauptermittler: Ryan Anderson
Projektübersicht: Die Effizienz von thermischen Energiespeichersystemen mit Festbett wird erheblich verbessert, indem Gas radial statt axial durch das Bett geleitet wird, was die üblichere Methode ist. Herkömmliche Axialströmungsverfahren bewirken, dass Wärme verteilt wird, was die Systemeffizienz verringert. Der radiale Fluss überwindet diese Einschränkung. Das Team wird mehrere Radialflussdesigns zum Laden und Entladen in einer Einrichtung im Labormaßstab entwerfen, herstellen, testen und modellieren. Das Projekt wird bestimmen, ob dieser Ansatz die exergetische Effizienz erhöhen und den Druckabfall in konzentrierenden solarthermischen Energiesystemen verringern kann.

Solardynamik

Projektname: Optimierung des Betriebs und der Wartung von Parabolrinnen (OPTOM)
Ort: Broomfield, CO
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Henry Price
Projektübersicht: In diesem Projekt wird eine Reihe von Tools entwickelt, mit denen der Betrieb und die Wartung (O & M) von Solarfeldern mit konzentrierter Solarthermie (CSP) optimiert werden können. Das Rückgrat des Systems ist eine Cloud-basierte Datenplattform, mit der die Tools Informationen austauschen können. Ein benutzerdefiniertes computergestütztes Wartungsmanagementsystem (CMMS) ermöglicht die Verfolgung von korrigierenden, vorbeugenden und vorausschauenden Wartungsarbeiten für Kollektoren, Heliostaten und Heliostatkomponenten. Das System wird an die Drohnen-basierte Überwachung von Solarfeldern und maschinelles Lernen anknüpfen, um die Identifizierung von Komponentenproblemen zu automatisieren. Das System wird Datenanalysen integrieren, um O & M-Entscheidungen zu optimieren, und eine Berichtsfunktion enthalten, damit Daten synthetisiert und zusammengefasst werden können, um O & M-Ressourcen zu optimieren.

Tietronix Software

Projektname: Entwicklung eines Tracking-Korrekturalgorithmus für ein Heliostatfeld im kommerziellen Maßstab unter Verwendung des hochmodernen nicht-intrusiven optischen Messwerkzeugs
Ort: Houston, Texas
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Michel Izygon
Projektübersicht: Die optische Verschlechterung von Solarreflektoren führt zu drastischen Wirkungsgradverlusten bei der Konzentration von solarthermischen Kraftwerksanlagen, es gibt jedoch keine zuverlässige oder effiziente Möglichkeit, diese im Versorgungsmaßstab zu korrigieren. Dieses Projektteam wird Tests in Kraftwerkseinheiten von Ivanpah mit der nicht-intrusiven optischen Messmethode durchführen und Daten mit einer Drohne sammeln, um Neigungs-, Verkantungs- und Spurfehler von Heliostaten bei unterschiedlichen Höhenwinkeln und Temperaturen zu messen. Das Team wird dann eine Software entwickeln, die optische Vollfeldkorrekturprotokolle und einen Tracking-Korrelationsalgorithmus bereitstellt, damit die Anlagenbetreiber die Leistung des Heliostaten das ganze Jahr über optimieren können.

Universität von Zentralflorida

Projektname: Aktivieren eines robusten Kompressorbetriebs unter verschiedenen sCO2-Bedingungen am Kompressoreinlass
Ort: Orlando, FL
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 77.000 US-Dollar
Hauptermittler: Jayanta Kapat
Projektübersicht: Dieses Projektteam wird untersuchen, wie überkritisches Kohlendioxid (sCO2) in einer Kompressorkaskade in einem konzentrierenden solarthermischen Energiesystem fließt. Der Hauptkompressor ist eine Schlüsselkomponente für jeden sCO2-Leistungszyklus, aber schnelle Änderungen der Eigenschaften in der Nähe der kritischen Temperatur und des kritischen Drucks sowie die Nähe der Kompressionsbedingungen zum Phasenwechsel zwischen überkritischen und flüssigen Flüssigkeiten machen den Kompressor anfällig für unerwartete Leistung oder Beschädigung. Dieses Projektteam wird eine neue Entwurfsmethode für die vordere Saugfläche des Kompressors entwickeln, damit der Kompressor unter verschiedenen Umgebungsbedingungen ohne Probleme durch Kondensation gut arbeiten kann. Diese Bemühungen identifizieren und quantifizieren die Kondensation an der Vorderkante des Kompressors und charakterisieren detaillierte sCO2-Ströme innerhalb des Kompressors.

Universität von Michigan

Projektname: Hochtemperatur-Linearempfänger durch Mehrkomponenten-Aerogele aktiviert
Ort: Ann Arbor, MI
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Andrej Lenert
Projektübersicht: Dieses Projektteam wird einen linearen Solarempfänger entwickeln, der hohe Temperaturen (700 ° Celsius) bei einem niedrigen Sonnenkonzentrationsverhältnis erzeugt, das mit der einachsigen Verfolgung kompatibel ist, mit einem Sammelwirkungsgrad von mehr als 64%. Der Empfänger besteht aus einem nicht evakuierten Gehäuse, in dem Pyromark-beschichtete Absorberrohre untergebracht sind. Ein Aerogel überträgt Sonnenlicht auf die Röhren und blockiert gleichzeitig die ausgehende Wärmestrahlung, um eine hohe Leistung zu ermöglichen. Das Team wird das Design des Empfängergehäuses und des Aerogels gemeinsam optimieren, um die Sammlungseffizienz zu maximieren, das Aerogel von einem Zoll auf etwa sechs Zoll zu skalieren und den Wärmeverlust des Empfängers bei 700 ° C experimentell zu messen.

Universität von Texas Rio Grande Valley

Projektname: 3-D-Druck von Solarabsorberrohren mit internen / externen Strukturen zur Verbesserung der Wärmeübertragung und zum Temperaturabgleich mithilfe der additiven Fertigungstechnologie
Ort: Brownsville, TX
DOE Award Betrag: 240.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 61.000 US-Dollar
Hauptermittler: Ben Xu
Projektübersicht: Dieses Projektteam plant, Wärmeschäden in Solarabsorberrohren zu verhindern, die in hochtemperaturkonzentrierenden solarthermischen Energiesystemen verwendet werden. Das Team wird das Absorberrohr mit seinen inneren Strukturen (Rippen) und äußeren Oberflächentexturen in 3D drucken und dabei die Rippenformen und Oberflächenmuster optimieren. Diese Verbesserungen könnten die Wärmeübertragungsleistung verdreifachen und Druckverluste verhindern. Ziel ist es, die Lebensdauer von Absorberrohren im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zu verdoppeln und die Herstellungs-, Betriebs- und Wartungskosten um 50% zu senken.

Utah State University

Projektname: Modularer Aufbau von Hochtemperatur- und Druckwärmetauschern mittels 3D-Druck
Ort: Logan, UT
DOE Award Betrag: 240.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 63.000 US-Dollar
Hauptermittler: Hailei Wang
Projektübersicht: Dieses Projektteam wird funktional abgestuftes 3D-Druckmaterial, ein Verbundwerkstoff, der sich mit seiner Größe ändert, verwenden und das additive Herstellungsverfahren für Metall-Pulverbett-Fusion (PBF) verwenden, um kostengünstiges Hochleistungs-Nickel herzustellen. legierte Wärmetauscher. Die Hoch- und Niedertemperaturmodule bestehen aus zwei Materialien, die das Mitteltemperaturmodul verbindet. Um den Herausforderungen beim Verbinden unterschiedlicher Materialien zu begegnen und eine hohe Leistung zu erzielen, plant das Team, das Niedertemperaturmodul mit PBF zu drucken, das funktional abgestufte Mitteltemperaturmodul mit direkter Energiedeposition (DED) abzuscheiden und das Hochtemperaturmodul mit zu beenden DED.

Vanderbilt University

Projektname: Entwicklung fortschrittlicher Diagnosewerkzeuge, Modelle und technoökonomischer Analysen für Partikelwärmetauscher mit hohem Wärmeübertragungskoeffizienten
Ort: Nashville, TN
DOE Award Betrag: 300.000 US-Dollar
Kostenbeteiligung des Preisträgers: 75.000 US-Dollar
Hauptermittler: Kelsey Hatzell
Projektübersicht: In CSP-Systemen (Next-General Concentrating Solar-Thermal Power) sind bewegliche Festbettwärmetauscher aufgrund ihrer relativ einfachen Konstruktion und Bedienung vielversprechend, insbesondere im Vergleich zu Konstruktionen mit fluidisierten Wärmetauschern, die eine kostspielige Fluidisierungsinfrastruktur erfordern. Parallele Platten im Wärmetauscher ermöglichen einen gleichmäßigen Partikelfluss, aber ihre Konstruktion macht es schwierig, hohe Wärmeübergangskoeffizienten zu erreichen. Die Betriebsbedingungen, das Kanaldesign und die Partikelauswahl erfordern erweiterte Designs, Diagnose, Modellierung und technoökonomische Analysen. In diesem Projekt werden fortschrittliche Diagnose- und Messtechniken entwickelt, um fortschrittliche Wärmetauscherkonstruktionen für CSP-Systeme der 3. Generation zu entwickeln.

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