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Teilprojekt: DBFZ

Das Projekt "Teilprojekt: DBFZ" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Evaluierung einer Hybridanlage basierend auf CSP (Concentrated Solar Power) und Biomassevergasung als Weiterentwicklung eines bestehenden Prototyps des REELCOOP-Projekts (Prototyp 3). Ein Biomasse-Vergasungskessel soll entwickelt und statt dem bisher verwendeten Biogaskessels in den Prototyp 3 integriert werden. Dadurch wird ein direkter Vergleich zwischen den Vor- und Nachteilen der beiden Biomassetechnologien im Hybridisierungsbetrieb ermöglicht. Prototyp 3 des REELCOOP-Projekts ist ein hybrides Mini-Kraftwerk zur erneuerbaren Stromerzeugung. Der im Projekt BIOSOL zu entwickelnde Biomasse-Vergasungskessel soll mit Rückständen aus der Olivenölproduktion betrieben werden.

Teilvorhaben: Entwicklung von APCVD basierten Beschichtungsverfahren für Bor- und Phosphor-dotierte Gläser

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von APCVD basierten Beschichtungsverfahren für Bor- und Phosphor-dotierte Gläser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebr. Schmid GmbH durchgeführt. Es werden auf Basis der CVD-Technologie abgeschiedene Schichtsysteme entwickelt, die sowohl zur Dotierung als auch zur Passivierung von Hochleistungssolarzellen eingesetzt werden.

Teilvorhaben: DLR

Das Projekt "Teilvorhaben: DLR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Das Projekt PERFECTION basiert auf der Nutzung spezieller Materialeigenschaften zur Anwendung in mit konzentrierter Solarenergie (CSP) betriebenen Energiewandlungs- und Speicherprozessen. In CSP-Systemen werden Spiegel verwendet, um die Sonnenstrahlung zu konzentrieren, so dass sie als Wärmeenergie nutzbar wird. Die so gewonnene Wärmeenergie kann dann bei hoher Temperatur in chemische Energie umgewandelt werden. Dadurch werden 'solaren Brennstoffe' erzeugt: Wasserstoff und/oder Synthesegas. Das Ziel des Vorhabens ist es, Mischoxide mit der Perowskitstruktur und der allgemeinen Zusammensetzung ABO3 für solarthermische Brennstofferzeugungs- und Speicherprozessen zu entwickeln und zu verwenden und dabei Gemeinsamkeiten zwischen den Materialanforderungen dieser verschiedenen Prozesse auszunutzen.

Teilprojekt: Anpassung der Design- und Simulationtools an ein neues HTF

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.

Optimizing the Efficiency of Solar Collectors

Das Projekt "Optimizing the Efficiency of Solar Collectors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Vorhaben hat als Hauptziel die Optimierung der Effizienz von 'non-tracking' Solarkollektoren. Zweitens soll die Funktion von Farbstoffmolekülen auf die Effizienz von Solarkonzentratoren theoretisch untersucht werden. Im ersten Jahr des Vorhabens wird die Arbeit auf non-tracking Kollektoren konzentriert werden. Theoretische Untersuchungen werden in Freiburg gemacht und neue Prototypen werden in Bangkok gebaut und getestet. Im zweiten Jahr werden wir zusätzlich versuchen die Rolle Farbstoff Aggregaten in Solarkonzentratoren auf quantenmechanischen Basis zu verstehen und zu optimieren.

MOCVD4.1 - Optimierte Produktion (MOCVD 4.0) von Verbindungshalbleitern für erhöhte Wirkungsgrade in der Energieversorgung

Das Projekt "MOCVD4.1 - Optimierte Produktion (MOCVD 4.0) von Verbindungshalbleitern für erhöhte Wirkungsgrade in der Energieversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AIXTRON SE durchgeführt. Das vordringliche Ziel von AIXTRON ist die Erhöhung der Produktionstauglichkeit der MOCVD-Technologie für Anwendungen in der Leistungselektronik, in der Photovoltaik, sowie in der Nano-Photonik und Sensorik. Die Technologie zielt auf die Märkte Energie und eMobility. Eine Verbesserung der Technologie und der Effektivität ist nötig, um die internationalen Anforderungen einer vielseitigen, hochflexiblen Schlüsseltechnologie mit häufig wechselnden Kundenanforderungen, Prozessen, Produkten und Materialsystemen zu erfüllen. Dies soll erreicht werden durch Industrie 4.0 Ansätze also mit vernetzten und automatisierten Maschinenkonzepten, intelligenter Software, Analysen am Rande der Nachweisgrenzen und präziser und lernender Prozesskontrolle. Für die unterschiedlichen Anwendungen und Materialsysteme sind aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften hochspezialisierte Lösungsansätze nötig. Elektronische Leistungswandler und die konzentrierende Photovoltaik (CPV)-Technologie dienen als Demonstrator. In einem produktionsnahen Umfeld werden die Lösungsansätze realitätsnah kritisch getestet und bewertet.

Fresnel-Kollektor zur Dampferzeugung für industrielle Prozesswärme

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.

Ultimate Trough plus - Beseitigung technischer Risiken des UT Kollektors und Ertüchtigung für den Betrieb mit flüssigen Salzen

Das Projekt "Ultimate Trough plus - Beseitigung technischer Risiken des UT Kollektors und Ertüchtigung für den Betrieb mit flüssigen Salzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Flabeg Holding GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, den Ultimate-Trough-Kollektor für den Einsatz in kommerziellen Kraftwerken zu ertüchtigen. Während der Entwicklung und des Baus des Prototypen zeigte sich, dass Anpassungen hinsichtlich der Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Fügeverbindung (Clinchen), der Anbindung der Absorberstützen mittels Federblechen und der Anbindung der Spiegel an die Metallstruktur notwendig sind. Des Weiteren sollen neue Werkzeuge für den Aufbau der Kollektorelemente im Solarfeld, die wesentlich größer und schwerer sind als die bisherigen, entwickelt werden. Schließlich geht der Trend in der Concentrating-Solar-Power(CSP)- Technologie dahin, Anlagen mit Salzschmelzen als Wärmeträgerfluid zu betreiben. Der Ultimate Trough soll für diese zukunftsträchtige Entwicklung ausgerüstet werden.

Schwach konzentrierender PV-T Kollektor für hohe Gesamteffizienz

Das Projekt "Schwach konzentrierender PV-T Kollektor für hohe Gesamteffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Die Betrachtung möglicher Primärenergie- und Kohlenstoffdioxid-Einsparungen sowie exergetische Betrachtungen zeigen, dass der optimale Betriebspunkt des PVT-Kollektors, Photovoltaik (PV) kombiniert mit thermischer (T) Nutzung, bei Temperaturen von 60 bis 80 Grad Celsius liegt. Um diese mit dem benötigten thermischen Wirkungsgrad bereitstellen zu können, muss vom Flachkollektor auf ein leicht konzentrierendes System umgestellt werden. Das Erreichen höherer Temperaturen erschließt klassische Anwendungsgebiete der Solarthermie wie Heizungsunterstützung und Bereitung von Brauchwarmwasser, aber auch solare Kühlung mit einstufigen Absorptionskältemaschinen. Die Frage nach der maximalen Gesamteffizienz und der idealen Bauart von PVT-Kollektoren soll erörtert und projektbegleitend an Hersteller weitergegeben werden.

Teilprojekt: Design, Optimierung und Test von Receiverkonzepten

Das Projekt "Teilprojekt: Design, Optimierung und Test von Receiverkonzepten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Im Projekt VORWAiRTS wird die Technik des offenen volumetrischen Luftreceivers für solare Turmkraftwerke verbessert. Hauptansatz ist eine Modifikation hin zu einem konkav geformten Receiver. Damit sollen der Windeinfluss minimiert, die Rückführrate deutlich erhöht und die Strahlungsverluste reduziert werden. Zudem soll das neue Design eine Erhöhung der Temperatur der Rückführluft erlauben, um so den Umwandlungswirkungsgrad des nachgeschalteten Wasser/Dampfprozesses zu erhöhen. Zur konstruktiven Umsetzung eines konkaven Receivers wird die heutige (HiTRec) (Technologie des offenen volumetrischen Receivers (HiTRec)) Konstruktion bearbeitet. Diese Arbeiten werden unterstützt mit numerischen Simulationen. Zu der neuen Konstruktion wird ein Testreceiver in der Leistungsgröße 500kW gebaut und auf der Forschungsebene des Solarturms Jülich unter Realbedingungen getestet. Vor dem Test dieser neuen Receiverkonstruktion ist geplant, den aktuellen Receiver des Solarturms Jülich intensiv unter Last zu testen, um eine solide Basis an Messdaten für die Weiterentwicklung zu haben. Für eine längerfristige Perspektive zur Umsetzung wird eine neue Receiverkonstruktion entwickelt, mit minimalem Kühlbedarf und quasi vollständig geschlossenem Luftkreislauf. Diese Konstruktionsarbeiten werden unterstützt mit detaillierten FEM (Finite-Elemente-Methode)- und CFD (computational fluid dynamics)-Simulationen, um die Auswirkung von Designalternativen auf die solare Performance einschätzen zu können. Für die neuen HiTRec-Receiverkonstruktionen wird eine technische und wirtschaftliche Systemanalyse durchgeführt, um ihr Marktpotential zu ermitteln. Die Analysen wird gestützt auf computergestützte Simulationen des dynamischen und stationären Betriebs eines Referenzkraftwerks mit neuer Receiverkonstruktion.

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