Entwicklung eines mittelgroßen Parabolrinnen-Solar-Kollektors zur nachhaltigen Hochtemperatur Wärmeversorgung von bis zu 450 °C
Projektdurchführung
Soliterm GmbH
Rutherford 108
52072 Aachen
Zielsetzung
Die zunehmende Dringlichkeit der Energiewende sowie globale Umweltveränderungen erfordern innovative, nachhaltige und autarke Energielösungen. Das vorliegende Projekt fokussiert sich auf die Entwicklung eines neuartigen solarthermischen Kollektors zur Bereitstellung regenerativer Prozesswärme bis 450 °C für industrielle Anwendungen. Ziel ist es, fossile Energieträger in industriellen Prozessen durch hocheffiziente, nachhaltige Solarwärme zu substituieren und somit einen signifikanten Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasemissionen zu leisten. Gleichzeitig soll die Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energien durch technische Innovationen, Ressourcenschonung und verbesserte Wirtschaftlichkeit gestärkt werden.
Arbeitsschritte
Das Projekt wurde in sechs aufeinanderfolgende Arbeitsschritte untergliedert:
Marktanalyse: Systematische Erfassung und Bewertung geeigneter Komponenten und Lieferanten basierend auf technischen Anforderungen und Verfügbarkeit.
Konstruktion und Simulation: Erstellung detaillierter 3D-Modelle und Durchführung von Simulationen zur Optimierung von Design und Performance des Kollektors.
Beschaffung: Bestellung und, falls notwendig, individuelle Anpassung von Komponenten in enger Zusammenarbeit mit Herstellern.
Qualitätssicherung: Umfangreiche Kontrolle der gelieferten Bauteile, insbesondere der Spiegelgeometrie mittels Messstationen sowie visuelle Oberflächeninspektionen. Zusätzlich wurden optischer Wirkungsgrad und Konzentrationsfaktor ermittelt.
Montage und Installation: Aufbau der Kollektoren, inklusive Installation eines Trackingsystems auf einem mittleren Pylon zur Erprobung mechanischer Verbindungen und Antriebssysteme.
Thermische Testreihen: Durchführung betriebsinterner Tests mit verschiedenen Absorbern und Thermalölen. Integration von Temperatur- und Drucksensorik in ein SCADA-System zur kontinuierlichen Datenüberwachung und -auswertung.
Ergebnisse
Marktanalyse: Die Analyse führte zur Auswahl geeigneter Komponentenlieferanten, teils mit erforderlicher Spezialanfertigung. Enge Abstimmung mit Herstellern sicherte die Einhaltung technischer Anforderungen.
Modellierung und Simulation: Die Simulationen bestätigten die Wirksamkeit des Designs und ermöglichten gezielte Verbesserungen zur Erreichung der angestrebten Leistungsparameter.
Beschaffung und Qualitätskontrolle: Neben der termingerechten Lieferung wurde die Qualität der Komponenten sichergestellt, insbesondere durch präzise Form- und Oberflächenprüfungen.
Montage und Tests: Mechanische Tests bestätigten die Zuverlässigkeit der Verbindungen und die Effizienz des Antriebssystems. Thermische Tests zeigten die Fähigkeit, Prozesswärme mit hohen Temperaturen stabil und effizient bereitzustellen.
Datenintegration: Die Implementierung eines SCADA-Systems ermöglichte eine umfassende Echtzeitüberwachung der Betriebsparameter, was für zukünftige Optimierungen von großer Bedeutung ist.
Öffentlichkeitsarbeit
Im Projektverlauf wurden die Ergebnisse auf verschiedenen Fachveranstaltungen präsentiert und in wissenschaftlichen sowie technischen Netzwerken kommuniziert. Darüber hinaus wurden Kooperationen mit Industriepartnern und Forschungseinrichtungen vertieft, um den Wissenstransfer und die spätere Markteinführung zu fördern.
Soliterm WebseiteFazit
Die Entwicklung des Solarkollektors erfolgte mithilfe eines systematischen und iterativen Vorgehens, das kontinuierliche Verbesserungen ermöglichte und zu einem innovativen, leistungsstarken Endprodukt führte. Wie bei der Produktentwicklung üblich, traten während des gesamten Prozesses von der Marktanalyse bis hin zur Testphase unvorhersehbare Herausforderungen und Verzögerungen auf, die den Projektverlauf beeinflussten. Dies beinhaltete technische Schwierigkeiten bei der Beschaffung spezieller Komponenten sowie notwendige Anpassungen des Trackingsystems und SCADA-Systems. Auch die thermischen Komponenten mussten mehrfach optimiert werden, um die angestrebte Leistung und Effizienz zu erzielen.
Dennoch konnte das Projektteam dank enger Zusammenarbeit und flexibler Anpassungen die Herausforderungen meistern und ein funktionstüchtiges System entwickeln, das die gesetzten Ziele erfolgreich erfüllte. Die Entwicklung des neuen Kollektors stellt somit einen bedeutenden Fortschritt dar. Die Grundlage für die Zertifizierung wurde bereits gelegt, jedoch konnte diese aufgrund unerwarteter Verzögerungen im Rahmen dieses Projekts noch nicht abgeschlossen werden. Nach erfolgreicher Zertifizierung wird der Prototypkollektor als stabile Basis für die Markteinführung und die Integration in verschiedene industrielle Hochtemperatur Anwendungen dienen und langfristig einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung leisten.