Das Projekt "Teilprojekt: Anpassung der Design- und Simulationtools an ein neues HTF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TSK Flagsol Engineering GmbH durchgeführt. Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hirschmann Laborgeräte GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Hirschmann GmbH & Co. KG ist Komponentenhersteller für Geräte und Systeme in der Blutanalytik, DNA-Analytik, Gasspürtechnik und der einzige deutsche Hersteller von Präzisionsglaskapillaren. In einem gemeinsamen Projekt mit der Firma KACO Gerätetechnik GmbH und dem DLR, Institut für Technische Thermodynamik planen wir die Entwicklung eines durchgängig optimierten solaren Receiverreaktors, der einfach und kostengünstig mit neuen kommerziellen Katalysatorbeschichtungen ausgestattet werden kann. Unsere Arbeiten umfassen dabei die Entwicklung der Beschichtungsverfahren und der beschichteten Glasrohre sowie des Receivers an sich. Dazu sind unter anderem Dichtkonzepte, Dichtungen, Verteilerstrukturen, Sammler und weitere Einzelkomponenten zu entwickeln und in ein Receiversystem zu integrieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration des Streifenkollektors in Fassaden mit WDVS und deren Realisierung in Demonstratoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Amphibolin-Werke von Robert Murjahn Stiftung & Co. KG durchgeführt. Ein großes Problem für eine erfolgreiche solarthermische, architektonisch hochwertige Fassadenintegration ist die mangelnde Flexibilität der marktüblichen Kollektoren. Oft muss auf kostspielige individuell gefertigte Lösungen zurückgegriffen werden. Für die Hersteller wiederum stellt die individuell zu fertigende Hydraulik ein Hindernis dar. Ziel dieses Projekts ist es, zwei flexibel einsetzbare Fassadenkollektoren zu entwickeln, die Heat-Pipes zur Wärmeübertragung zwischen Absorber und Sammelkanal einsetzen. Die Verwendung von Heat-Pipes ermöglicht eine einfache Fertigung und Verschaltung unterschiedlich langer Kollektorstränge, womit die Kollektoren optimal an die Bedürfnisse der Architekten bzw. der Lochfassaden von Bestandsgebäuden angepasst werden können. Innerhalb des Projektes soll ein modularer Aufbau mit trockener Anbindung der Heat-Pipes an den Sammelkanal realisiert werden, der eine einfache Installation und somit reduzierte Installationskosten ermöglicht. DAW ist hierbei für die Gestaltung, Integration und den Bauablauf der neuen Fassadenelemente zuständig. Dabei kann auf vorhandene Prozessen zurückgegriffen werden. Im Rahmen der Arbeiten werden außerdem Kleinprüfkörper sowie eine Testwand hergestellt und getestet sowie ein Großdemonstrator aufgebaut.
Das Projekt "Entwicklung einer hocheffektiven und flexiblen Technologie zur Herstellung von Heatpipe-Vakuumröhrenkollektoren für die Massenproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NARVA Lichtquellen GmbH & Co. KG durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Solarwärme ist eine der günstigsten Möglichkeiten, die Umwelt von Kohlendioxidemissionen zu entlasten. Dies betrifft sowohl die Größe des nutzbaren Potentials - 47% der Primärenergie werden für Wärmeerzeugung im entsprechenden Temperaturbereich eingesetzt- als auch von der Effektivität und Kostensituation. Derzeitig liegen die Kosten der Energieerzeugung bei der Solarthermie nur noch 10-15 % über den Kosten fossiler Energieträger. NARVA hat ein hocheffektives Vakuumrohr entwickelt und produziert dies in Massenproduktion, wobei solche Kollektorrohre ihre besonderen Vorteile in höheren Temperaturanwendungen besitzen Wegen der einfacheren effektiven Hydraulik und des besseren Betriebsverhaltens wurde im zweiten Schritt eine Heatpipelösung für die Wärmeausleitung erarbeitet. Ziel von NARVA in diesem Projekt war es, Wege aufzuzeigen und Lösungselemente zu finden, die Heatpipe-Produktion effektiver zu gestalten, um dem Ziel einer Kostenäquivalenz zu fossilen Wärmeträgern näher zu kommen. Fazit NARVA dankt der DBU ausdrücklich, dass die DBU im Gegensatz zu dem allgemeinen Trend die Solarthermie fördert. Sie ist eine der wenigen Institutionen, die die Zukunft nicht nur in Fotovoltaik oder Bioenergie sehen, Wirtschaftszweigen, die mit den Geldern ihrer großen Industrien entsprechende Lobbyarbeit betreiben können. Die Solarthermie ist zwar dezentral in ihrer Anwendung und darüber hinaus kleinteilig, sie hat aber von allen nachhaltigen Energieformen das größte Potential. Die Solarthermie führt zu den geringsten negativen Auswirkungen auf Flächen- und Lebensmittelverbrauch. Darüber hinaus erreicht sie den höchsten Wirkungsgrad bezogen auf die pro Flächeneinheit eingestrahlte Sonnenenergie. Ihre besondere Stärke liegt darüber hinaus in der extrem kurzen energetischen Rückflussdauer. NARVA wird den Weg der Arbeit an der konsequenten Kostensenkung im Bereich der Solarthermie weitergehen, denn das Entwicklungspotential der Solarthermie ist bei weitem noch nicht ausgereizt und bietet trotz der Rückschläge der Solarthermie in den letzten zwei Jahren wirtschaftliche Chancen.
Das Projekt "SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage (2. Phase)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht geklärt werden kann, bedarf häufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren können erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufwändig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung würde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung ermöglichen. Um dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u.a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt. Im Zuge von drei Projektphasen soll die photolytische Behandlung durch das solare photokatalytische Verfahren ersetzt werden, um elektrische Energie und Chemikalien weitgehend einzusparen. Das hier dargestellte Projekt umfasst die zweite Phase. In dem zweiten Teilprojekt ‚SOWARLA 2 wurde Prototypen eines Rohrreceiver-Reaktor optimiert für den Einsatz in dem größeren Maßstab einer Pilotanlage. Die technische Tauglichkeit der Komponenten wurde verifiziert, die Pilotanlage zur Behandlung von dotiertem Wasser eingesetzt. Die Abbauleistungen bestätigen die wirtschaftliche Anwendbarkeit des Verfahrens. Die Einsetzbarkeit des Verfahrens wurde bspw. für die Grundwassersanierung getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Fertigung von Isolierproben und Konzeption des Dämmsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eugen Arnold GmbH durchgeführt. Entwicklung von Isoliersystemen für die solare Hochtemperaturanwendungen für den Einsatz in Solaren Turmkraftwerken. Wärmedämmung für Systeme höhere Leistungsklassen zeigen eine zunehmend höhere Komplexität. Gleichzeitig steigt bei diesen Systemen die Relevanz einer hohen Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit, um Kosten und Betriebsausfall zu reduzieren. Das übergeordnete technische Ziel der Verbesserung bestehender Dämmungen teilt sich in folgende Unterziele auf: 1. Reduzierung gesundheitlicher Risiken 2. Materialstudie basierend auf Ergebnissen aus Tests und bisherigen Anwendungen 3.Umsetzung neuer Dämmlösungen für Cavitydämmung und solaren Funktionstests 4. Entwicklung, Bau und Test einer Innovativen Innendämmung basierend auf der Effusionskühlung 5. Nachweis der Effizienz des Mikrogasturbinen-Gesamtsystems der Rohrreceiver und Cavity-Dämmung. Das Projekt umfasst vier Arbeitspakete: AP1: Verbesserung bestehender Konzepte: -Belastungstests im Ofen und solar mit unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen -Vermessung der optischen Eigenschaften der Materialien -Bewertungsmatrix für verschiedene Anwendungsfälle -Erarbeitung von konstruktiver Lösungen für zuverlässige Halterungen von Dämmung, zur Handhabung von Materialeigenschaften wie Schrumpfung und Staubaustrag -Erarbeitung von Konzepten zur Reduzierung gesundheitlicher Risiken AP2: Komponententest: -Auswahl der zwei vielversprechendsten Lösungen aus AP1 -Design, Konstruktion und Fertigung von Dämmeinheiten -Test unter realistischen Bedingungen (Dish-Konzentrator auf der PSA) AP3: Entwicklung neue Innendämmung: -Entwicklung und Bau eines Teststandes und Tests einer Innendämmung für metallische oder keramische druckbeaufschlagte Receiver basierend auf einer Effusionskühlung AP4: Systemtest: -Beschaffung und Integration einer T100 Mikrogasturbine in das bestehende System auf der PSA, Almería -Systemtests und Wirkungsgradbestimmung.
Das Projekt "Teilprojekt: Untersuchungen zum Langzeitverhalten und zu Risiken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wacker Chemie AG durchgeführt. Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt "Entwicklung eines schichtstrukturierten Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffs auf Siliziumcarbid-Basis für Anwendungen in der solarthermischen Stromerzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Das Projekt verfolgt zwei Ziele. Das erste Ziel ist die Vernetzung der drei Forschungsinstitute, die über sich ergänzende Forschungsgebiete verfügen. Die Vernetzung hat zum Ziel einen Grundstein für weiterreichende Forschungsprojekte zu legen. Das zweite Ziel ist die Entwicklung von Siliziumkarbid basierten Sandwich-Strukturen, die als innovative Rohrreceiver für Solarthermische Kraftwerke eingesetzt werden sollen. Die innovativen Strukturen bestehen aus Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen mit einem Kern aus gradierten Keramikschäumen. Sie bieten Festigkeits- und Gewichtsvorteile sowie einen deutlich verbesserten Wärmeübergang. Die Werkstoffentwicklung wird übernommen von der Yeungnam University in Südkorea und dem CIM Institut der 'Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana' (SUPSI). Das DLR bearbeitet federführend das thermische Lay-Out und führt Praxistests aus. Für die Abstimmung innerhalb des Projekts werden jährliche Treffen veranstaltet, zusätzlich ein Workshop sowie ein Symposium am Ende der Laufzeit für die Verbreitung der Ergebnisse. Das Projekt ist in ein Verbundprojekt eingebettet, das von SUPSI koordiniert wird, und in dem das DLR den deutlich kleinsten Anteil hat.
Das Projekt "Anti-Reflex-Schicht für transparente Hochtemperatur Receiver-Abdeckungen - ARTRANS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF) durchgeführt. Eine mögliche Anwendung zur hocheffizienten Nutzung der Solarstrahlung mittels Turmkraftwerke beinhaltet den Einsatz einer solaren Mikroturbine in Kombination mit einer abwärmebetriebenen Kälteanlage. Derzeit werden dafür metallische Hohlraum - Rohrreceiver für Auslasstemperaturen bis 900 Grad Celsius entwickelt (siehe das Projekt 'FUTUR'). Während der Entwicklungsarbeiten hat sich herausgestellt, dass die Wärmeabstrahlungen des Receivers durch eine den Hohlraum abschließende transparente Abdeckung (z.B. einer Quarzglasscheibe) deutlich reduziert und damit dessen Effizienz maßgeblich erhöht werden kann. Voraussetzung für diesen Effizienzgewinn ist jedoch eine temperaturstabile Breitbandentspiegelung. Schwerpunkt des Projektes ARTRANS ist daher die Entwicklung dieser Entspiegelung. In Betracht kommt eine poröse SiO2 - Schicht, welche durch ein Tauchverfahren aufgebracht werden kann. Auf dieser Basis soll ein Prototyp der Abdeckung hergestellt sowie deren Haltbarkeit und Einfluss auf die Bruchfestigkeit analysiert werden. Das Produkt wird anschließend im Rahmen eines europäischen Forschungsprojektes ('SOLHYCO') in Kombination mit dem Rohrreceiver getestet und soll danach bereits kommerziell nutzbar sein. Die hocheffiziente Erzeugung von Strom und Kälte ist besonders attraktiv, da der Bedarf an Kälte mit dem Angebot an Solarstrahlung zeitlich zusammenfällt. Anstatt der Absorptionskältemaschine kann auch eine Dampfturbine zur Erhöhung der Stromausbeute eingesetzt werden. Für Kraftwerke mit dieser Technologie wird z. B. im Mittelmeerraum ein Marktpotenzial von mehreren Hundert Einheiten erwartet.
Das Projekt "TubeMon - Neuartige Online-Flussdichte- und Temperaturmesssysteme zur Überwachung und Betriebsoptimierung von externen Rohrreceivern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Konzentrierende solarthermische Anlagen (CSP) bündeln das Sonnenlicht mithilfe von Spiegeln und können Wärme, Strom und Brennstoffe liefern. Solartürme bieten das größte Kostensenkungspotenzial im CSP-Bereich. Das Hauptziel bei der Weiterentwicklung der CSP-Technologie ist die Senkung der Erzeugungskosten bei der Bereitstellung von Wärme, Strom und zukünftig Brennstoffen. Dies kann insbesondere durch eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Receivers oder durch eine Verlängerung der Lebensdauer des Receivers erreicht werden. Dazu müssen die Flussdichte (flächenbezogene Strahlungsleistung) und die Temperaturverteilung an der Absorberoberfläche geregelt werden. Die zulässigen Grenzen von Temperatur und Flussdichte müssen eingehalten werden, um den Receiver zu schonen. Darüber hinaus können die Verteilungen von Flussdichte und Temperatur für einen effizienten Betrieb optimiert werden. Voraussetzung dafür ist die Fähigkeit, Flussdichte und Temperatur während des Betriebs des Solarturms kontinuierlich mitlaufend ('online'), schnell, präzise und kostengünstig zu messen. An dieser Stelle setzt das Projekt TubeMon an. TubeMon bringt die Flussdichte- und Temperaturmessung auf ein neues Niveau. Das Projekt verfolgt die vielversprechendsten Messverfahren und wendet sie auf externe Rohrreceiver im industriellen Maßstab an, um den Weg für eine Kommerzialisierung zu ebnen. Die Verbesserungen der Messtechnik werden von Weiterentwicklungen in den Bereichen Raytracing, Receivermodellierung und Regelung der Flussdichteverteilung flankiert. Die Flussdichtemessung ermöglicht nicht nur die Überwachung und Betriebsoptimierung, sondern zusätzlich die getrennte Bestimmung der Wirkungsgrade von Heliostatfeld und Receiver und erlaubt damit neue Abnahmetests von Solarturmkraftwerken. Dies gestattet eine separate Bewertung der Qualitäten von Solarfeld und Receiver und schafft damit die Grundlage, diese Gewerke von unabhängigen Unternehmen anbieten und erstellen zu lassen (= größer als Kostensenkung).
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