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Remote Sensing zur Ermittlung der Verschmutzung, Form und Lage im Solarfeld

Das Projekt "Remote Sensing zur Ermittlung der Verschmutzung, Form und Lage im Solarfeld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Produktion und Betrieb von Solarthermischen Kraftwerken hängen maßgeblich von der hoher Reflektivität, guter Form- und Lagetreue der Konzentratoren ab (Heliostate und Parabolrinnen). Insbesondere Verschmutzung wird heute noch nicht hochaufgelöst im Solarfeld bestimmt. Die Remote Sensing Technologie der Firma Faro dient heute zur Ermittlung von Geometrien und Positionen mittels Laser-Scanning. Ziel des Projektes HelioSense ist es, die Methode so zu erweitern, dass die ortsaufgelöste Verschmutzung im Solarfeld erfasst wird, ebenso wie die Formtreue und Lage. Forschungsbedarf besteht bei der Entwicklung von Messmethodik, bei der die Intensität als Zusätzliche Information genutzt wird. Hier sind Einfluss von Staub, Feuchte und Winkelspektrum ebenso zu untersuchen wir Kalibrierung und Bewegte Messung 'on-the-fly' mit ScanBot oder Fahrzeug. Die Umfassende Datenerfassung im Kraftwerk leistet einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung von Ertrag und Leistungssteigerung.

Raising the Lifetime of Functional Materials for Concentrated Solar Power Technology (RAISELIFE)

Das Projekt "Raising the Lifetime of Functional Materials for Concentrated Solar Power Technology (RAISELIFE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) durchgeführt. RAISELIFE is a project funded by the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme coordinated by Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt at Cologne, Germany. RAISELIFE addresses the challenges of materials for CSP technology focusing on the 2020 targets stated in the Materials Roadmap (SEC(2011)1609). For this purpose the project brings together a broad consortium formed of leading industry partners, SMEs, and research institutes in the concentrated solar thermal and materials science sector. The project scope has been significantly shaped by the leading Engineering, Procurement and Construction (EPC) of ST technology BSII. This unique constellation permits a direct transfer of the results obtained in RAISELIFE to new commercial CSP plants within less than 5 years. This project focuses on raising the lifetime of five key functional materials for concentrated solar power (CSP) technologies: 1) protective and anti-soiling coatings for primary reflectors, 2) very high-reflective surfaces for heliostats, 3) high-temperature secondary reflectors, 4) receiver coatings, and 5) corrosion-resistant high-temperature metals and coatings for molten salts. At DFI new coatings for different applications will be developed. On the one hand new high absorptivity diffusion coatings based on manganese and chromium will be applied on different steels and nickel-based alloys as material for receivers. The formed black oxide scales must exhibit high absorptivity, low emissivity, and good resistance against corrosion and thermal shock. The coated materials will be tested in different laboratories of the project partners for high temperature and water-based corrosion. On the other hand the solar energy has to be transferred to a medium such as steam of molten salts. Therefore diffusion coatings for the inside of the absorber tubes on the base of chromium and nickel will be applied on the same materials. The coatings will be investigated in static and dynamic molten salt conditions at different temperatures and impurity levels in order to understand the corrosion and failure mechanisms precisely.

SUNlight-to-LIQUID: Integrated solar-thermochemical synthesis of liquid hydrocarbon fuels (SUN-to-LIQUID)

Das Projekt "SUNlight-to-LIQUID: Integrated solar-thermochemical synthesis of liquid hydrocarbon fuels (SUN-to-LIQUID)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bauhaus Luftfahrt e.V. durchgeführt. Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.

Entwicklung einer wirtschaftlichen und energiesparenden Heliostattechnik fuer die Innenraumbeleuchtung

Das Projekt "Entwicklung einer wirtschaftlichen und energiesparenden Heliostattechnik fuer die Innenraumbeleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bomin Solar GmbH durchgeführt. General Information: A heliostat is a movable mirror which tracks the sun as it crosses the sky, thus constantly reflecting direct sunlight to any desired location within the building by means of other fixed mirrors. Due to high engineering and installation costs and due to the lack of appropriate and supplementary artificial lighting systems, current heliostats are suitable to date only for effect illumination. Furthermore, no appropriate system components are yet available on the market which are able to distribute the incoming sunlight according to indoor lighting requirements. The main goal of the research project is to develop the basics of an economic and energy saving heliostat technology for room illumination (called 'Sun Lighting System') by means of direct sunlight combined with artificial light which has widespread application. This Sun Lighting System consists of three main parts: the movable heliostat, distribution system and a supplementary artificial light system for substituting the sun if absent (solar simulator). The RTD work aims to improve the heliostat itself (reduction of investment costs and power consumption), to combine the heliostat with an efficient light distribution system (develop new components) and to integrate a solar simulator. This technology uses renewable energy instead of high quality electric al energy, furthermore the environmental and living quality is strongly increased. Today's market comprises approx. 20 heliostats (1.5 MECU/year) in Europe , the expected short term turnover stimulated by this project is approx. 250 ME CU/year. On a long-term basis the estimated market potential for Sun Lighting Systems is approx. 2000 MECU/year. The preparation of this proposal was funded by an Exploratory Award which included a Research Feasibility Study. This study shows that it is possible, in principle, to use Sun Lighting Systems economically and with energy savings for room illumination instead of conventional artificial lighting.

Intelligente und energieoptimierte Beleuchtungssysteme auf der Grundlage der Kombination von Tageslicht und kuenstlicem von Schwefellampen erzeugtem Licht

Das Projekt "Intelligente und energieoptimierte Beleuchtungssysteme auf der Grundlage der Kombination von Tageslicht und kuenstlicem von Schwefellampen erzeugtem Licht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Elektronik und Lichttechnik, Fachgebiet Lichttechnik durchgeführt. General Information: The effective use of the available daylight for lighting purposes is an important contribution to the improvement of both the energy balance of a building and also to theindoor comfort of the occupants of rooms. The use and supply of daylight guidance systems for lighting, particularly areas far from windows, has therefore greatly increased. The object of this project is to develop, construct and test an intelligent daylight guidance and conducting system. This will focus the solar radiation through a Heliostat mirror system and pass it through hollow light guides (HLG) into the interior of the building, where it is used for lighting purposes. Conducting losses are to be minimized and the effectiveness of various light extraction strategies improved by using suitable materials (microprism foil, highly polished aluminium foil). The fluctuation in the amount of daylight available means that it will be necessary to add a variable amount of artificial light. The previous lack of a suitable light source for this purpose has meant that there have been few applications or attempts in this fields. The development of the sulphur lamp means that for the first time an efficient use of a daylight-dependent electronically-controlled artificial light source for this application is possible. The interesting properties of this environmentally-friendly light source (no mercury, very long life, dimmable spectrum similar to daylight) make it exactly right for just this application. it is therefore planned as part of this project to erect a pilot system of which the configuration can bevaried with regard to individual components and to construct a measuring apparatus to determine the technical properties of hollow light guides (HLG). Compared with conventional solutions using artificial light this system promises substanical saving potential with regard to electrical one for lighting as well as distinctly lower servicing and installation costs. Furthermore, it is possible to transmit the light over great distances to illuminate areas which have little or no daylight. Il also offers a simple mean of filtering out unwanted areas of the spectrum (IR,UV) depending on the applic (e.g. museums) or time of year. Because until recently there was no means of controlling sulphur lamps, no investigations were made into the possibility of using this combination of technologies. The objective of this research project is therefore to research properties of the described daylight guidance and conducting system, to test an optimize its operation and effectiveness with regard to energy, and therefore t able to provide the technical designer with scientifically-proven planning principles. Industry is to be provided with information on the further development and marketing of system components.

Teilvorhaben: Entwicklung eines Aktuator-Systems für den Einsatz in einem Mikro-Systemtechnischen Spiegelarray in Heliostaten

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines Aktuator-Systems für den Einsatz in einem Mikro-Systemtechnischen Spiegelarray in Heliostaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, MMZ Oberpfaffenhofen durchgeführt. Ziel des Projekts Mikrohelix ist die Verifikation des Leistungs- und Kostenpotenzials eines neuen technologischen Ansatzes zur Konzentration von Solarstrahlung für solarthermische Kraftwerke. Dabei wird ein Demonstrator für ein fest installiertes, unbewegliches Heliostatsegment mit innen liegenden, nachgeführten Mikrospiegeln entwickelt, vermessen und bewertet. Entsprechend neuester Entwicklungen wird ein Demonstrator aufgebaut, dessen Eigenschaften vermessen werden. Über die Bewertung der technischen Eigenschaften hinaus werden das technische Potenzial beim Einsatz zur solarthermischen Stromerzeugung, das Kostenpotenzial und die Ökobilanz ermittelt. Die Entwicklung ergänzt das Spektrum des an der FH Aachen vorhandenen Know-how im Bereich solarthermischer Anwendungen und optischer Systeme.

Teilprojekt: Entwicklung und Test von Heliostaten mit höherer optischer Genauigkeit

Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Test von Heliostaten mit höherer optischer Genauigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelt neue Technologien für effizientere und kostengünstigere solarthermische Turmkraftwerke. In diesem Projekt werden, gemeinsam mit dem Industriepartner Solar Tower Technologies AG (STT) aus Starnberg, Lösungen entwickelt, die deutliche Kostensenkungen im Bereich der solarthermischen Stromerzeugung bewirken sollen. Ziel der Projektpartner ist es, durch eine optimierte Konstruktion sowie eine verbesserte Nachführung und Regelung von Heliostaten die Solarstrahlung präziser auf einen neu entwickelten Receiver zu konzentrieren und so die Stromerzeugung solarthermischer Kraftwerke effizienter zu machen.

Teilvorhaben: Entwicklung eines standardisierten und praxistauglichen Leitfadens zur Abnahme von Heliostatfeldern

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines standardisierten und praxistauglichen Leitfadens zur Abnahme von Heliostatfeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Im Projekt Heliodor sollen Methoden identifiziert und zur Anwendungsreife gebracht werden, die die Leistungsfähigkeit von einzelnen Heliostaten und ganzen Heliostatfeldern bestimmen. Dazu werden zunächst die technischen und kommerziellen Parameter in Workshops und auf der Basis einer SolarPACES-Guideline zusammengestellt. Anschließend werden Messprozeduren ermittelt und für Einzelheliostaten festgelegt. Dabei wird speziell für Abnahmetests ein Prototypmesssystem zur Bestimmung des Einflusses von Wind auf die Leistung entwickelt. Für gesamte Heliostatfelder wird dann ein integrales Abnahmeverfahren definiert. Benötigte Methoden werden dafür weiterentwickelt. Schließlich wird ein Leitfaden entwickelt und an vorhandenen Heliostaten in Jülich zur exemplarischen Anwendung gebracht.

Teilvorhaben: Entwicklung, Validierung und Vermarktung der luftgestützten Grob- und Feinkalibrierung von Heliostatfeldern

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung, Validierung und Vermarktung der luftgestützten Grob- und Feinkalibrierung von Heliostatfeldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSP Services GmbH durchgeführt. Solare Turmkraftwerke stehen aufgrund des hohen Potentials zur Kostenreduktion im Fokus der CSP Industrie. Im Hinblick auf den Wirkungsgrad und Sicherheitsaspekte kommt bei diesem Kraftwerkstyp der akkuraten Nachführung der Heliostaten eine Schlüsselrolle zu. Die Kalibration des Heliostatenfeldes ist bisher ein zeitaufwändiger Prozess, welcher zahlreichen Einschränkungen unterliegt. Das Projekt HELIOPOINT wird diese Kalibration beschleunigen und flexibilisieren. Mit einem Quadrocopter werden aus Luftbildern sowohl die tatsächliche Orientierung der Heliostaten als auch Information über die Spiegelform gewonnen. Damit lassen sich effizient und unabhängig vom Baufortschritt des Kraftwerks alle Kalibrationsparameter für die Nachführung gewinnen, deren Erhebung aufgrund der Einschränkungen der bislang verwendeten Messtechnik sonst Monate in Anspruch nimmt.

Teilvorhaben: Technologieentwicklung und kundengerechte Datenaufbereitung

Das Projekt "Teilvorhaben: Technologieentwicklung und kundengerechte Datenaufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FARO Europe GmbH durchgeführt. Produktion und Betrieb von Solarthermischen Kraftwerken hängen maßgeblich von der hoher Reflektivität, sowie einer sehr guten Form- und Lagetreue der Konzentratoren ab (Heliostate und Parabolrinnen). Insbesondere Verschmutzung wird heute noch nicht hochaufgelöst im Solarfeld bestimmt. Die Remote Sensing Technologie der Firma Faro dient heute zur Ermittlung von Geometrien und Positionen mittels Laser-Scanning. Ziel des Projektes HelioSense ist es, die Methode so zu erweitern, dass die ortsaufgelöste Verschmutzung im Solarfeld erfasst wird, ebenso wie die Formtreue und Lage. Forschungsbedarf besteht bei der Entwicklung von Messmethodik, bei der die Intensität als zusätzliche Information genutzt wird. Hier sind Einfluss von Staub, Feuchte und Winkelspektrum ebenso zu untersuchen wir Kalibrierung und bewegte Messung 'on-the-fly' mit ScanBot oder Fahrzeug. Die Umfassende Datenerfassung im Kraftwerk leistet einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung von Ertrag und Leistungssteigerung.

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