Ein durch turmförmige Solarenergie angetriebenes überkritisches Kohlendioxid (S-CO2) Brayton-Kreisprozess-Mehrfachnutzungssystem (STMG) wurde vorgeschlagen, um das Problem der niedrigen Energienutzungsrate und der schweren Abwärmeverluste bei einzelfokussierten solarthermischen Kraftwerksystemen zu lösen. Das System integriert einen turmförmigen Solarkollektor, den S-CO2 Brayton-Kreisprozess, eine durch organischen Rankine-Kreisprozess (ORC) angetriebene Wasserstoffproduktion und ein mehrstufiges Flash-Meerwasserentsalzungsmodul (MSF), um die gemeinsame Produktion von Elektrizität, Wasserstoff, Sauerstoff und Trinkwasser zu realisieren. Mit der Software Ebsilon wurde ein numerisches Modell des STMG-Systems erstellt, um die Betriebsleistung, thermische Leistung und Wirtschaftlichkeit zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Auslegungsbedingungen die Ausgangsleistung und der Wirkungsgrad des S-CO2 Brayton-Kreislaufs 57,7 MW bzw. 47,7% betragen, die Wasserstoff- und Sauerstoffproduktionsraten des Wasserstoffmoduls 73,5 bzw. 588,0 kg/h, und die tägliche Trinkwasserproduktion des MSF-Moduls 3.480,0 t beträgt. Die thermische Analyse zeigt Gesamtwärmeverluste von 229,6 MW und einen thermischen Wirkungsgrad von 23,4% für das STMG-System. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse zeigt, dass die nivellierten Kosten für Strom, Wasserstoff und Wasser jeweils 0,56 Yuan/(kW·h), 40,94 Yuan/kg und 9,93 Yuan/t betragen, und der Nettogewinn sowie die Amortisationsdauer des STMG-Systems 5,72×10⁹ Yuan bzw. 8,7 Jahre betragen, was auf eine gute wirtschaftliche Machbarkeit hinweist.

S-CO2 Brayton-Kreisprozess; Solarenergie; Mehrfachnutzungssystem; organischer Rankine-Kreisprozess; mehrstufige Flash-Entsalzung