Das weltweit größte Druckluftspeicherkraftwerk in Salzkavernen wurde dieses Jahr in Jiangsu vollständig in Betrieb genommen. Wie Reporter erfuhren, liegt der erfolgreichen Inbetriebnahme dieser „Powerbank" für das Superstromnetz die harte technologische Unterstützung des Forschungsteams der Harbin-Universität für Ingenieurwissenschaften zugrunde. Durch digitale Simulationstechnologie wurden Risiken für die Kernausrüstung vermieden und über 100 Millionen Yuan an Testkosten eingespart.
Das Kraftwerk nutzt natürliche Salzkavernen in 1500 Metern Tiefe als „Stromspeicher": In Schwachlastzeiten wird überschüssiger Strom zum Komprimieren von Luft genutzt, die in den Kavernen gespeichert wird; in Spitzenlastzeiten wird die Druckluft freigesetzt, um Generatoren anzutreiben.
Im gesamten Energiespeichersystem ist der Salzschmelze-Wärmetauscher das „Kernherz", das den gesamten Energieübertragungsprozess steuert und direkt darüber entscheidet, ob das Kraftwerk sicher, stabil und effizient arbeiten kann.
Dieses riesige „Herz" hat beeindruckende Ausmaße: 16 Meter lang, 6 Meter hoch. Seine Arbeitsumgebung ist extrem anspruchsvoll; es muss dauerhaft hohen Temperaturen und Drücken standhalten und wiederholten Kälte-Wärme-Zyklen ausgesetzt sein. Allein die Herstellungskosten belaufen sich auf über 100 Millionen Yuan, die Fehlertoleranz bei Konstruktion und Betrieb ist extrem gering. Tritt ein Problem auf, sind die Verluste unabsehbar.
Angesichts dieser Kernherausforderung führte das Reaktortechnik-Forschungsteam der Fakultät für Nuklearwissenschaft und -technik der Harbin-Universität für Ingenieurwissenschaften mit seiner hochpräzisen Simulationstechnologie eine umfassende digitale Diagnose und virtuelle Ganzkörperuntersuchung des riesigen Salzschmelze-Wärmetauschers durch.
Die überdimensionale Ausrüstung bringt enorme Simulationsrechnungen mit sich, die Optimierung komplexer Strukturen ist äußerst schwierig. Um das Rechenleistungsengpass zu überwinden, optimierte das Team unter Gewährleistung der Rechengenauigkeit innovativ das Strömungs-Wärme-Kopplungssimulationsmodell, baute ein maßstabsgetreues Modell, verglich und berechnete wiederholt und legte das optimale Salzeinlassschema „unten rein, oben raus" fest, wodurch der Druckabfall der Anlage erfolgreich um 15 % reduziert wurde.
Gleichzeitig wurden durch die Wärme-Struktur-Kopplungssimulationstechnologie präzise spannungskritische Bereiche wie U-förmige Rohrbögen identifiziert, was präzise Datenunterstützung für die strukturelle Verstärkung und Materialauswahl der Anlage lieferte und das Risiko von Geräteausfällen unter wechselnden Kälte-Wärme-Bedingungen an der Wurzel vermied.
Dieses maßgeschneiderte „digitale Rezept" ermöglichte nicht nur die einmalige erfolgreiche Entwicklung des Riesenwärmetauschers und seine perfekte Anpassung an die Betriebsbedingungen, wodurch Fehlschlagskosten in Milliardenhöhe direkt vermieden und die Geräteentwicklungszeit erheblich verkürzt wurden, sondern sorgte auch für den stabilen Betrieb der Kernausrüstung unter den rauen Bedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks, beseitigte „Ermüdungsrisiken" der Anlage und schuf eine doppelte Sicherheitsgarantie für den langfristigen und sicheren Betrieb des Kraftwerks.