Das Projekt "FLATCON Konzentrator-PV Demonstrator-Kraftwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Soitec Solar GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel des Projekts ist die Erprobung und Demonstration der FLATCON-Konzentrator-Technologie im Rahmen eines aus drei Einzelsystemen bestehenden Demonstrator-Kraftwerks in Freiburg. Die drei Systeme mit einer Größe von jeweils 4 kW werden im Kraftwerksverbund aufgebaut und vermessen. Damit können Betriebserfahrungen zu der unmittelbar vor der Markteinführung stehenden FLATCON Technologie gesammelt werden. Bei der FLATCON Konzentrator-PV-Technologie wird direkte Sonnenstrahlung mittels Fresnel-Linsen fokussiert und mit Hilfe von speziell entwickelten hocheffizienten Solarzellen in Strom gewandelt. Die FLATCON-Module werden auf so genannten Trackern zu Photovoltaik-Systemen verschaltet. Die Tracker dienen dazu, die Module zweiachsig der Sonne nachzuführen, wobei hohe Anforderungen an die Nachführgenauigkeit im Bereich zehntel Grad gestellt werden. Das Grundkonzept des im Rahmen dieses Projektes angestrebten Konzentrator-Kraftwerks sieht vor, die Ansteuerung und Nachführung der drei Tracking-Systeme zentral, von einem Leitrechner aus zu überwachen. Auch die Messdatenerfassung der Einzelanlagen sowie die Aufarbeitung der Messdaten werden von diesem zentralen Leitrechner vorgenommen. Durch die geplante Vorgehensweise können die Erträge der drei Tracking-Systeme experimentell ausgewertet und es können Ursachen von Fehlern oder Mindererträgen untersucht werden. Fazit: Erstmals konnte das System umfassenden Tests und Untersuchungen unterzogen werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse sowie durch die in der Installationsphase gesammelte Erfahrung wurde es Concentrix ermöglicht, auch größere Kraftwerksprojekte in Angriff zu nehmen. Ein Kraftwerk mit einer Gesamtleistung von 0,5 MW befindet sich derzeit im Bau in Puertollano, Spanien. Die hier beschriebene Pilotanlage wird weiterhin für Testzwecke in Betrieb bleiben. Ein Test eines Wech-selrichters neuerer Bauart schließt sich unmittelbar an. Es wurde eine wesentliche Beeinflussung der Systemleistung durch atmosphärisch bedingte Änderungen im Solarspektrum festgestellt. Dies bedarf weiterer Analyse, die im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprojektes durchzuführen ist.
Das Projekt "Fresnel-Kollektor zur Dampferzeugung für industrielle Prozesswärme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PSE AG durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Ziel dieses Projekts war es, solare Direktverdampfung in einem linearen Fresnel-Kollektor bei niedrigen Drücken für Prozessdampfanwendungen zu testen, ggf. notwendige Systemkomponenten zu identifizieren und Regelstrategien zu entwickeln. Die bisher verwirklichten Prozesswärmekollektoren der PSE AG wurden allesamt zur Druckwassererwärmung genutzt. Viele Prozesswärmesysteme in der Industrie verwenden jedoch Dampfnetze zur Verteilung der Wärme von einem zentralen Kessel an die einzelnen Prozessschritte. Die Möglichkeit solar erzeugten Dampf in ein Dampfnetz einzuspeisen erweitert daher nicht nur die Zahl möglicher industrieller Prozesswärmeanwendungen für den Fresnelkollektor, sondern senkt gleichzeitig die Investitionshürden für die Nachrüstung bereits bestehender Prozessdampfanlagen mit Solarkollektoren. Zusätzlich sollte in diesem Projekt die Kollektortechnologie weiterentwickelt werden. So sollte für die Produktion eine Qualitätskontrolle entwickelt werden sowie die Spiegelnachführung sowohl im Antrieb als auch in der Sensorik verbessert werden. Fazit: Mit der Direktverdampfung als Alternative zu Druckwasser und Thermoöl steigt für den Fresnel Prozesswärmekollektor die Zahl möglicher Anwendungen und damit auch Kunden. Da die Auslegung und Regelung eines solaren Systems zur Direktverdampfung jedoch ungleich komplexer und im Druckbereich unter 30 bar kaum erforscht ist, war es notwendig, eine Demoanlage zu bauen und daran Tests durchzuführen. In diesem Projekt konnten erste wertvolle Erfahrungen im Betrieb mit Direktverdampfung bei niedrigen Drücken gesammelt werden. Auch in den Bereichen Antrieb, Sensorik und Produktion konnten deutliche Fortschritte erzielt werden.
Das Projekt "Energieautarke Karmeliten Brauerei Straubing + Messprogramm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karmelitenbrauerei Karl Sturm GmbH & Co KG durchgeführt. Die Karmeliten Brauerei Karl Sturm GmbH & Co. KG wurde 1367 gegründet und ist seit 1879 in Familienbesitz. Das Unternehmen stellt diverse alkoholische und nichtalkoholische Bierspezialitäten, Biermischgetränke sowie alkoholfreie Getränke her. Mit dem Vorhaben soll ein innovatives, mehrere Maßnahmen umfassendes Energiekonzept realisiert werden, um nahezu vollständig auf Primärenergie aus nicht erneuerbaren Energien zu verzichten. Eine mit Klärgas betriebene Mikrogasturbine soll zum Einsatz kommen, um Strom und Wärme zu erzeugen. Solarenergie soll für Prozessschritte mit hohen Heiztemperaturen genutzt werden. Dafür kommt die Fresnel-Kollektoranlagentechnik zum Einsatz, mit der sich wesentlich höhere Temperaturen erreichen lassen als mit konventionellen Solarkollektoren. Mit einer Absorptionskälteanlage soll die aus der Solarthermie gewonnene Prozesswärme in Prozesskälte umgewandelt werden. Für den typischen Produktionsrhythmus der Brauerei (Montag bis Freitag) ist es notwendig, die gewonnene Solarenergie von Freitag bis Sonntag zwischen zu speichern. Geplant ist ein Hochtemperaturspeicher (140°C/180°C) und ein Niedrigtemperaturspeicher (95°C). Darüber hinaus soll bereits verwendete Prozesswärme aus den Verdampfungs- und Kühlprozessen zurückgewonnen und für die Flaschenreinigung, Brauwassererwärmung sowie die Raumheizung erneut eingesetzt werden. Mit dem Vorhaben können jährlich ca. 1,4 Millionen Kilowattstunden Primärenergie eingespart werden. Im Vergleich zur bestehenden Anlage entspricht dies einem Minderungspotenzial von mehr als 30 Prozent. Die damit verbundene Verringerung des CO2-Ausstoßes beträgt ca. 900 Tonnen pro Jahr (Minderung um 99,5 Prozent).
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Prototypen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Stuttgart durchgeführt. Das vorgeschlagene Vorhaben befasst sich mit der Entwicklung eines Sekundärspiegels, welcher den herausfordernden Betriebsbedingungen in Solarturmkraftwerken standhält. In Fresnel-Kollektoren sind Sekundärkonzentratoren bereits unumgänglich, in Solarturmkraftwerken müssen sie jedoch noch implementiert werden. In diesen Anlagen sind die Temperaturen (größer als 350 Grad Celsius) und technischen Bedingungen (große Spiegeloberfläche in 200 m Höhe) anspruchsvoller. Das innerhalb des EU-Projekts RAISELIFE erstellte Konzept (Uhlig, Hertel et al. 2018) hat gezeigt, dass die Technologie im Vergleich zu einem System ohne Sekundärkonzentratoren das Potential besitzt, den elektrischen Ertrag zu erhöhen sowie die Receiverkosten zu senken (Schöttl, Zoschke et al. 2018). Darüber hinaus zeigt die Materialweiterentwicklung der hochreflektierenden Schicht des Fraunhofer ISE eine verbesserte Stabilität bei Temperaturen oberhalb von 350 Grad Celsius. Thermische Modellierung und Versuche im Sonnenofen (Arguelles-Arizcun, Fernandez-Garcia et al. 2018), beide ebenfalls im Rahmen des RAISELIFE Projekts, haben die Notwendigkeit eines Kühlungssystem aufgezeigt. Das Kühlungssystem kann dabei eine aktive oder passive Luftkühlung sein. Zusätzlich ist es wichtig, dass die Rückseiten der Sekundärreflektoren eine hohe Emission aufweisen, damit Wärme abgestrahlt wird. Ziel dieses Projekts ist es, erstmals einen Sekundärreflektor-Prototypen zu entwickeln, zu konstruieren und zu erproben, um damit die bisher vielversprechenden Ergebnisse zu bestätigen und fortzuentwickeln.
Das Projekt "ALCHEMI - Kostengünstiges, hoch effizientes optoelektronisches Modul der konzentrierenden Photovoltaik für 1000-Sonnen-Betrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des übergeordneten Gesamtprojektes in SOLAR-ERA.NET ist die Entwicklung eines neuartigen HCPV (High Concentration PhotoVoltaic) Moduls mit 37% Moduleffizienz (bei CSTC - Concentrator Standard Test Conditions) und Betrieb bei 1000facher Konzentration des Sonnenlichts. Das internationale Konsortium besteht aus Partnern aus Großbritannien, Spanien, Zypern, Deutschland. Das nachfolgend beschriebene Vorhaben beschreibt die Arbeiten des Fraunhofer ISE im nationalen deutschen Teilprojekt. Ziel der Arbeiten bei Fraunhofer ISE ist zum einen das optische Design der zweistufigen Optik (SOG (Silicone on Glass)-Fresnellinse und Sekundäroptik aus transparentem Silikon) sowie die Charakterisierung prototypisch gefertigter Muster. Zum anderen unterstützt Fraunhofer ISE die Partner beim Moduldesign durch thermische Simulationen und Außenmessungen zur Validierung des Moduldesigns. Das Gesamtprojekt ist in fünf Arbeitspakete gegliedert: AP1 Projektmanagement und Koordination; AP2 Zellentwicklung; AP3 Optikdesign für 1000X Module; AP4 Moduldesign und Modulherstellung; AP5 Außentests unter Sonneneinstrahlung und Ertragsanalyse. Die Arbeiten des Fraunhofer ISE sind in den Arbeitspaketen AP3 und AP4 angesiedelt: Task 3.1 Optische Simulationen der Konzentratoroptik einschl. Temperatureffekte der Fresnellinsen-Primäroptik; Task 3.2 Optimierung der Fresnellinsen-Primäroptik und Sekundäroptik; Task 3.3 Anpassungen der Messplätze bei Fraunhofer ISE; Task 3.4 Charakterisierung der optischen Funktion von Primär- und Sekundäroptiken; Task 4.1 Review des Fullsun Gen1 Designs und Erstellung eines neuen Designs einschl. thermischem Management; Task 4.4 Validierung des Moduldesigns in Außentests.
Das Projekt "Qualifizierung von linearen Fresnelkollektoren - Entwicklung und Anpassung von optischen und thermischen Messtechniken - FRESQUALI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Lineare Fresnel-Kollektoren stellen eine interessante Option für den Einsatz in solarthermischen Kraftwerken dar. Ziel des Vorhabens Fresquali ist die Entwicklung von Messtechniken, die an die besonderen Eigenheiten und Geometrien des Fresnel-Kollektors angepasst sind. Dazu gehören die reflektometrische Vermessung der Formtreue der Spiegel, ein mobiles Prototypmessgerät zum Messen des Verschmutzungsgrades der Spiegel sowie die dynamische thermische Kollektorvermessung. Alle Verfahren werden durch Messungen an Demonstrationskollektoren validiert und mit der Kollektor-Ertragsoptimierung verknüpft. Die Projektergebnisse ermöglichen die kostengünstige und zuverlässige Entwicklung und Produktion von Kollektorfeldern und stärken damit die neue Technologie in ihrer Wettbewerbsfähigkeit.
Das Projekt "Entwicklung und Optimierung eines Parabolrinnenkollektorsystems zur Erzeugung von Prozesswärme für industrielle Prozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AEE, Institut für Nachhaltige Technologien durchgeführt. 21 Prozent des österreichischen Endenergieverbrauchs entfiel 1998 auf die industrielle Prozesswärme. Diese Prozesswärme wird derzeit nur zu 12 Prozent mit erneuerbaren Energieträgern gedeckt. Prozesswärme bis zu einem Temperaturniveau von etwa 100 Grad C kann problemlos mit am Markt erhältlichen Sonnenkollektoren (Flachkollektoren bzw. Vakuumröhrenkollektoren) erzeugt werden. Ein großer Anteil der benötigten Prozesswärme liegt aber auch im Temperaturbereich zwischen 100 Grad C und 200 Grad C, dies gilt zum Beispiel für die Lebensmittel-, Textil- und Chemieindustrie. Solche Temperaturniveaus können jedoch nur noch mit konzentrierenden Systemen erreicht werden, da bei herkömmlichen Kollektoren die Wärmeverluste bei diesen Temperaturen zu hoch werden und damit der Wirkungsgrad stark abnimmt. Im vorliegenden Projekt wurde ein kostengünstiger konzentrierender Kollektor mit kleinen Abmessungen nach dem Parabolrinnenprinzip entwickelt. Ein derartiger Kollektor mit kleinen Abmessungen, der ohne großen Aufwand installierbar ist und durch seine kleinen Abmessungen und sein geringes Gewicht auch auf Fabrikdächern montiert werden kann, ist eine Neuheit im Bereich der Solartechnik. Der erste Prototyp des Parabolrinnenkollektors der Firma Knopf Design, Wien, wurde am Teststand der AEE INTEC, Gleisdorf, vermessen. Dabei wurde der optische und thermische Wirkungsgrad des Kollektors bestimmt. Der optische Wirkungsgrad des 1. Prototypen lag mit knapp 50 Prozent noch zu niedrig, um mit anderen Kollektoren konkurrieren zu können. Mithilfe von Messungen der Strahlungsintensität in der Brennlinie des Parabolrinnenkollektors wurde herausgefunden, dass eine der Hauptursachen für den vergleichsweise niedrigen optischen Wirkungsgrad eine ungenaue Positionierung des Receivers ist. Diese und andere Verbesserungen wurden konstruktiv von der Firma Knopf Design umgesetzt und ein verbesserter zweiter Prototyp am Teststand in Gleisdorf vermessen. Der optische Wirkungsgrad hat sich durch die umgesetzten Maßnahmen von knapp 50 Prozent auf knapp 60 Prozent verbessert. Basierend auf den Messergebnissen des Prototypen wurden im weiteren Projektverlauf Konzepte für das Gesamtsystem (Kollektor, Wärmeabnahme, Einkoppelung in das bestehende Wärmeversorgungssystem des Betriebes, evtl. Speicher) ausgearbeitet. Dabei ergeben sich 6 verschiedene Grundkonzepte. Je nach Anwendungsfall (Lastprofil, angestrebter solarer Deckungsgrad etc.) muss eines dieser Konzepte ausgewählt werden. Ein Anwendungsfall wurde anschließend im Labormaßstab am Teststand aufgebaut und mit einem realistischen Wärmeabnahmeprofil vermessen. Während der Testphase des Beispielprozesses konnten Erfahrungen mit dem Betrieb eines Parabolrinnenkollektorsystems und insbesondere mit möglichen Regelkonzepten für den Betrieb gewonnen werden. Die dadurch gewonnenen Erfahrungen dienten zur Erarbeitung einer Fallstudie für einen Prozess eines Betriebes, dessen Wärmebedarf mit dem Parabolrinnenkollektorsystem bereitgestellt werden
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