Thermal Power Plant with Salt Energy Storage at Sicily – Delicate foundation design for a mirror structure with high-precision requirements

AquaSoli has supplied the foundation design for a new mirror power plant in Sicily. The foundations under the collector mirrors have to support dead weight, thermal expansion, wind and earthquake loads with tiny allowable deformations of a few millimeters (Fig. 1).

This is a state-of-the-art mirror power plant with a salt storage system developed by AquaSoli’s customer FRENELL (Fig. 2), which operates on the basis of “FRENELLS Direct Molten Salt Technology”. In this technology, the molten salt serves as both heat transfer medium and storage medium.

The molten nitrate salts are heated directly in the collector field to up to 550 °C and stored in insulated tank systems. Due to the low specific costs of the tanks, their volume and salt content can be designed for up to 20 hours of full-load power generation. Due to the precise controllability and high system dynamics of the FRENELL CSP power plant design, the power plant output can be adapted to load changes in the grid within a very short time and continuous and demand-based solar power generation can be ensured around the clock.

 

The special requirement for AquaSoli is the extremely low permissible deformations of the foundations (Fig. 3) during operation of the mirrors. This is the only way to sustainably direct the sun’s rays from the high-precision adjusted collector-mirror construction precisely onto the salt solution in the collector tube.

AquaSoli and Frenell have been working together on the geotechnical tasks of these ThermoSolar power plants for about a decade. This was preceded by joint power plant projects and planning in Spain (Fig. 1), Chile and India (Fig. 2), among others.

 

At the end of 2021, the financing of the FRENELL-developed CSP power plant project Bilancia 1 (Fig. 4) in Sicily could be concluded with the Swiss utility EBL (Genossenschaft Elektra Baselland) (www.ebl.ch) and Swiss Life Management (www.swisslife-am.com) as investors. The CSP power plant is based on FRENELL’s liquid salt-based Fresnel collector technology and has an electrical capacity of 4 MW. The integrated thermal energy storage system has a capacity of 15 full load hours. With Bilancia 1, FRENELL thus consolidates its market success of storage-based CSP power plants and has opened another chapter in the long-standing and trusting cooperation with AquaSoli (Fig. 5).

Wärmekraftwerk mit Salzenergiespeicher auf Sizilien – AquaSoli fertigt Fundamententwurf für Spiegelkonstruktion mit hochgenauen Anforderungen

AquaSoli hat für ein neues Spiegelkraftwerk auf Sizilien das Fundamentdesign geliefert. Die Fundamente unter den Kollektorspiegeln müssen mit winzigen zulässigen Verformungen von wenigen Millimetern Eigengewicht, Wärmeausdehnungen, Wind- und Erdbebenlasten abtragen (Bild 1).

Es handelt sich um ein hochmodernes Spiegelkraftwerk mit einem von AquaSolis Kunden FRENELL entwickelten Salzspeicher (Bild 2), der auf Basis von „FRENELLS Direct-Molten-Salt-Technologie“ funktioniert. Bei dieser Technologie dient das geschmolzene Salz sowohl als Wärmeträger wie auch Speichermedium.

Die geschmolzenen Nitratsalze werden direkt im Kollektorfeld auf bis zu 550 °C erhitzt und in isolierten Tanksystemen gespeichert. Aufgrund der geringen spezifischen Kosten der Tanks kann deren Volumen und Salzinhalt auf bis zu 20 Stunden Volllaststromerzeugung ausgelegt werden. Durch die präzise Regelbarkeit und hohe Systemdynamik des FRENELL-CSP-Kraftwerksdesigns kann die Kraftwerksleistung binnen kürzester Zeit an Lastwechsel im Netz angepasst und eine lückenlose und bedarfsgerechte Solarstromerzeugung rund um die Uhr sichergestellt werden.

Die besondere Anforderung an AquaSoli sind die extrem geringen zulässigen Verformungen der Fundamente (Bild 3) im Betrieb der Spiegel. Nur so werden nachhaltig die Sonnenstrahlen von der hochpräzise justierten Kollektor-Spiegelkonstruktion exakt auf die Salzlösung im Kollektorrohr gelenkt.

AquaSoli und Frenell arbeiten bei den geotechnischen Aufgabenstellungen dieser ThermoSolarkraftwerke seit ca. einem Jahrzehnt zusammen. Vorangegangen waren u.a. gemeinsame Kraftwerksprojekte und -planungen in Spanien (Bild 1), Chile und Indien (Bild 2).

Ende 2021 konnte die Finanzierung des von FRENELL entwickelten CSP Kraftwerksprojekts Bilancia 1 (Bild 4) auf Sizilien mit dem Schweizer Energieversorger EBL (Genossenschaft Elektra Baselland) (www.ebl.ch) sowie Swiss Life Management (www.swisslife-am.com) als Investoren abgeschlossen werden. Das CSP Kraftwerk basiert auf FRENELL´s flüssigsalzbasierter Fresnel-Kollektortechnologie und verfügt über eine elektrische Leistung von 4 MW. Der integrierte thermische Energiespeicher ist mit einer Kapazität von 15 Volllaststunden ausgestattet. Mit Bilancia 1 verstetigt FRENELL somit seinen Markterfolg speicherbasierter CSP Kraftwerke und hat ein weiteres Kapitel in der langjährigen und vertrauensvollen Zusammenarbeit mit AquaSoli (Bild 5) aufgeschlagen.