Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Sonnenkollektoren mit Vakuumr\u00f6hren und CPC-Spiegeln (Compound Parabolic Concentrator) besitzen durch ihre hohe Materialeinsatzeffizienz eine positive Umweltbilanz. Die bisher eingesetzte Schutzbeschichtung des hochreflektierenden Aluminiumspiegelbleches ist bzgl. Langzeitbest\u00e4ndigkeit und Kostensituation nicht zufriedenstellend und die Formgebung der beschichteten Bleche ist f\u00fcr die Haltbarkeit der Schicht nachteilig.
\nMit der flammenpyrolitischer Silikatisierung sollte eine kosteng\u00fcnstige, witterungs- und langzeitbest\u00e4ndige Schutzschicht f\u00fcr alle relevanten Klimata entwickelt werden. Am Ende sollte eine Funktionsmusteranlage entstehen, die das Beschichtungsverfahren auf bereits vorgeformte CPC Spiegel (wellblech\u00e4hnliche Aluminiumbleche), umsetzt und zeigt, wie produktionstechnisch Beschichtungskapazit\u00e4ten in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 10.000 m2 pro Jahr realisiert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten erfolgte in drei Phasen. Zun\u00e4chst wurden flammenpyrolitisch SiOx-Schichten mit herk\u00f6mmlichen Beschichtungsger\u00e4ten auf ebenen Substraten aus hochglanzgewalztem Aluminium hergestellt. Aus verschiedenen Silikatschichten wurde ein geeignetes Schichtsystem ausgew\u00e4hlt.
\nDer zweite Schritt beinhaltet die Entwicklung einer Beschichtungstechnik, die an die geometrischen Verh\u00e4ltnisse der CPC-Spiegel angepasst ist. Hierzu wurden eine Reihe verschiedener Bauformen und Gr\u00f6\u00dfen von Beschichtungsapparaturen entwickelt, gebaut und getestet. An beschichteten Mustern wurden Korrosionstests und Outdoor-Tests an realen Anlagen durchgef\u00fchrt. Mit Hilfe verschiedener Brennerbauarten wurde die Schutzschicht auf die geformten CPC-Spiegel \u00fcbertragen. Schwierig war bei einer hohen Abscheiderate eine homogene Schichtdickenverteilung \u00fcber die Kontur zu erzeugen, die an jeder Stelle des Spiegels sowohl eine gleich hohe Korrosionsbest\u00e4ndigkeit wie auch Reflexion gew\u00e4hrleistet. In der letzten Phase wurde eine Funktionsmusteranlage aufgebaut, an der beispielhaft die einzelnen Merkmale einer Maschine f\u00fcr die Massenproduktion getestet wurden. Es wurden dabei alle produktionsrelevanten Abl\u00e4ufe einer sp\u00e4teren industriellen Beschichtungsanlage experimentell erarbeitet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Korrosions- und Outdoor-Tests wurde gezeigt, dass mit Schichtdicken von mehr als 20 nm im Vergleich zu Proben mit organischem Lack eine unter Binnenklima dauerhaft korrosionsbest\u00e4ndige Oberfl\u00e4che erzeugt werden kann. Oberfl\u00e4chenverletzungen f\u00fchrten in den Korrosionstests nicht zu Unterwanderung, so dass der Fehler funktionstechnisch keine Einschr\u00e4nkung darstellt. Die Reflexion des Ausgangssubstrats wird durch die Schutzschicht nur um ca. 1-2% vermindert. Die hydrophile Oberfl\u00e4che sorgte f\u00fcr eine gute Selbstreinigung bei Regen. Die Oberfl\u00e4che zeigt im Vergleich zu den lackierten Oberfl\u00e4chen seltener und deutlich weniger Tau bzw. Reif.
\nMit Ausnahme von Standorten in Meeresn\u00e4he wurde die Praxistauglichkeit der beschichteten CPC-Spiegel in Bezug auf Korrosion an realen Musteranlagen ebenso gezeigt wie die Unempfindlichkeit gegen Algen- bzw. Moosbefall.
\nDie gesteckten Ziele im Rahmen des Projektes wurden gr\u00f6\u00dftenteils erreicht. Im weiteren soll nun eine Optimierung der Beschichtungsvorrichtung an der Funktionsmusteranlage so erfolgen, dass unter Vermeidung von Fehlstellen ausreichend gro\u00dfe Schichtdicken mit homogener Dickenverteilung bei guten Abscheideraten und hoher Prozesssicherheit erzielt werden. Die erzielten Ergebnisse werden in den Bau einer Produktionsanlage einflie\u00dfen. Die Technologie ist f\u00fcr den Einsatzzweck bei CPC-Spiegelblechen geeignet. Die Korrosionsbest\u00e4ndigkeit muss allerdings durch Weiterentwicklung, Stabili-sierung und Standardisierung des Beschichtungsverfahrens verbessert werden bevor eine Serienfertigung beginnen kann. Das Kostensenkungspotential dieser Technologie gegen\u00fcber der bisher eingesetzten Materialien erm\u00f6glicht eine gute Perspektive f\u00fcr nennenswerte Preissenkungen, die die Solarenergie n\u00e4her an die Wirtschaftlichkeit bringen wird.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Nach Fertigstellung der Produktionsanlage wird die Technologie in die Serienfertigung einflie\u00dfen und als Produkt auf dem freien Markt erh\u00e4ltlich sein. In diesem Zusammenhang sind dann auch Ver\u00f6ffentlichungen in den einschl\u00e4gigen Fachzeitschriften sowie die Pr\u00e4sentation auf Messen geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die entwickelte Technologie der flammenpyrolitischen SiOx-Beschichtung der SurA Chemicals GmbH, Jena, ist f\u00fcr den Einsatzzweck bei CPC-Spiegelbleche geeignet. Die Korrosionsbest\u00e4ndigkeit muss durch Weiterentwicklung, Stabilisierung und Standardisierung des Beschichtungsverfahrens noch verbessert werden, bevor eine Serienfertigung beginnen kann. Das Kostensenkungspotential dieser Technologie gegen\u00fcber der bisher eingesetzten Materialien erm\u00f6glicht eine gute Perspektive f\u00fcr nennenswerte Preissenkungen, die die Solarenergie n\u00e4her an die Wirtschaftlichkeit bringen wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Sonnenkollektoren mit Vakuumr\u00f6hren und CPC-Spiegeln (Compound Parabolic Concentrator) besitzen durch ihre hohe Materialeinsatzeffizienz eine positive Umweltbilanz. Die bisher eingesetzte Schutzbeschichtung des hochreflektierenden Aluminiumspiegelbleches ist bzgl. Langzeitbest\u00e4ndigkeit und Kostensituation nicht zufriedenstellend und die Formgebung der beschichteten Bleche ist f\u00fcr die Haltbarkeit der Schicht nachteilig. Mit der flammenpyrolitischer Silikatisierung sollte eine kosteng\u00fcnstige, […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[56,47,51,52,53],"class_list":["post-21883","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-baden-wuerttemberg","tag-klimaschutz","tag-ressourcenschonung","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"17847\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-17847.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"138.940,50","dbu_projektdatenbank_firma":"PARADIGMA\nRitter Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG","dbu_projektdatenbank_strasse":"Ettlinger Str. 30","dbu_projektdatenbank_plz_str":"76307","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Karlsbad","dbu_projektdatenbank_p_von":"2001-01-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2003-06-30 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 6 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"07202-922-134","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Baden-W\u00fcrttemberg","dbu_projektdatenbank_foerderber":"28","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21883","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21883\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":34886,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/21883\/revisions\/34886"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=21883"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=21883"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=21883"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}