Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Um die Verbreitung von Vakuumr\u00f6hren-Sonnenkollektoren zu f\u00f6rdern, m\u00fcssen deren Herstellkosten bei gleichbleibender oder verbesserter Qualit\u00e4t reduziert werden. Die f\u00fcr die Kollektoren erforderlichen Aluminiumspiegel, die der Witterung ausgesetzt sind, bieten bei Einsatz einer preisg\u00fcnstigeren Korrosionsschutzbeschichtung Einsparungspotenzial. Mit dem vorliegenden Projekt sollen die technologischen Voraussetzungen f\u00fcr eine alternative Schutzbeschichtung auf Basis eines sehr kosteng\u00fcnstigen, bei Atmosph\u00e4rendruck arbeitenden CCVD-Verfahrens zur Erzeugung von anorganischen SiOx-Schichten erarbeitet werden. Aus der nach Verfahrenseinf\u00fchrung zu erwartenden verst\u00e4rkten Nutzung von Kollektoren mit Aluminiumspiegeln, vor allem f\u00fcr \u00f6kologische Heizsysteme, berechnet sich in den ersten 5 Jahren eine Verminderung des CO2-Aussto\u00dfes um ca. 110.000 to.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung der Beschichtungstechnologie soll in mehreren aufeinanderfolgenden Teilschritten statt-finden.
\n–\tEntwicklung der SiOx-CCVD-Beschichtung mit spezifischen Eigenschaften (Korrossionsbest\u00e4ndigkeit und Reflexionsverm\u00f6gen) und des Herstellungsverfahrens;
\n–\tEntwicklung einer geometrieangepassten CCVD-Beschichtungshardware f\u00fcr das Aluminium-Profilspiegelblech (Beschichtung von nicht ebenen Oberfl\u00e4chen);
\n–\tBau einer Pilotanlage f\u00fcr die Herstellung der CCVD-Beschichtung von Aluminium-Profilspiegelblech unter industrienahen Produktionsbedingungen;
\n–\tOptimierung der Spiegelreflexion durch Interferenzeffekte.
\nBegleitet wird die Entwicklung von Materialpr\u00fcfungen wie Outdoor-, Klimakammer- und Salzspr\u00fchtests, Reflexionsmessungen, Untersuchung von Betauungs- und Verschmutzungsverhalten etc.
\nBeteiligte Firmen \/ Institute und deren Aufgaben: Ritter Solar (Anlagenentwicklung), Paradigma (Projektkoordination), Fraunhofer Institut Solare Energiesysteme (optische Messungen, Pr\u00fcfungen), INNOVENT (CCVD-Verfahrensentwicklung) und SURA Instruments (CCVD-Equipment).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurde eine Pilotanlage aufgebaut und mit Hilfe der gewonnen Erfahrung so modifiziert, dass eine Pilotfertigung von 120 CPC-Spiegelblechen erfolgen konnte. In der mit einem Vorw\u00e4rmbrenner, drei 3-fach-Brennern und einer In-line Qualit\u00e4tskontrolle ausgestatteten Anlage ist es m\u00f6glich, CPC-Spiegelbleche durch Anwendung eines Atmosph\u00e4rendruckverfahrens mit einer SiOx-basierten Korrosionsschutzschicht zu versehen. Dabei sind drei Anlagendurchl\u00e4ufe, also 9 Brennerdurchl\u00e4ufe, erforderlich, um eine Schicht abzuscheiden, die im spezifizierten Salzwasserkochtest einen ausreichenden Schutz bietet.
\nWesentliche Einstellparameter sind die Brennerleistung, gesteuert \u00fcber das zugef\u00fchrte Brenngas-\/Luftverh\u00e4ltnis, die Blechtemperatur und die Silandosierung. Insbesondere die Temperatur desAluminiumbleches spielt eine entscheidende Rolle in dem Beschichtungsprozess. Optimale Ergebnisse hinsichtlich Best\u00e4ndigkeit in den Kochtests, bei der Reflexion und im visuellen Eindruck (F\u00e4rbung, Homogenit\u00e4t) werden nur in einem relativ schmalen Temperaturfenster von etwa 110\u00b0C bis 130\u00b0C, maximal bis 150\u00b0C, erzielt. Zu niedrige Temperaturen f\u00fchren zu teils tr\u00fcben Schichten, die auf jeden Fall keinen ausreichenden Schutz bieten, zu hohe Temperaturen f\u00fchren zur Verformung der Bleche.
\nDie Untersuchung an verschiedenen Spiegelsubstraten f\u00fcr die Beschichtung ergab eindeutige Vorteile f\u00fcr eine Blechsorte mit d\u00fcnner Eloxalschicht. Durch die konstruktive Interferenz der Aluminiumoxidschicht und der pyrolitisch aufgebrachten Siliziumoxidschicht wurde eine Erh\u00f6hung der solaren hemisph\u00e4rischen Reflexionswerte erzielt. Au\u00dferdem zeigten diese Bleche eindeutig bessere Beschichtungseigenschaften hinsichtlich der Homogenit\u00e4t und visuellen Farbwirkung sowie in den Belastungstests.
\nDie nachfolgend aufgelisteten Ziele an die beschichteten Spiegel wurden erreicht:
\n\u00b7\tZielschichtdicke f\u00fcr ausreichenden Korrosionsschutz 100 – 200 nm
\n\u00b7\tsolare hemisph\u00e4rische Reflexion des beschichteten Blechs > 85%
\n\u00b7\tsolare diffuse Reflexion des beschichteten Blechs < 5%\n\u00b7\thydrophile Oberfl\u00e4che \n \u00b7\tgeringe Betauung\/Bereifung durch minimale W\u00e4rmeemission \n\u00b7\tBest\u00e4ndigkeit NaCl-Kochtest: 72 h (10%ige NaCl-L\u00f6sung in ention. Wasser bei 96\u00b0C, relative Ver-minderung der sol. hem. Reflexion < 5 %)\n\u00b7\tBest\u00e4ndigkeit Salzspr\u00fchtest nach DIN50021: 500 h (relative Verminderung der sol. hem. Reflexion < 5 %)\nDie Verifizierung der Best\u00e4ndigkeit der Spiegel unter realen Einsatzbedingungen steht noch aus. Durch Feldtestanlagen an diversen Standorten auch mit Extremklima soll dieser Nachweis erbracht werden. Aussagekr\u00e4ftige Ergebnisse sind aber fr\u00fchestens nach 1 bis 2 Jahren zu erwarten. Das Produktionsverfahren selbst erf\u00fcllt die technischen und wirtschaftlichen Anforderungen.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nDas entwickelte Verfahren steht in der engeren Wahl f\u00fcr eine industrielle Spiegelbeschichtungsanlage. Nach Fertigstellung einer m\u00f6glichen Produktionsanlage w\u00fcrde 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 und Symposien zu erwarten.\n\n\nFazit\n\nDie Beschichtung erf\u00fcllt die optischen Anforderungen und die Korrosionsbest\u00e4ndigkeit gem\u00e4\u00df den festgelegten Kriterien des Schnelltests. Erste Ergebnisse aus outdoor-Tests zeigen aber, dass die Schicht gegen alkalische Angriffe noch nicht gen\u00fcgend stabil ist. Eine zus\u00e4tzliche Schicht aus TiO2, die ebenfalls in einem atmosph\u00e4rischen Verfahren aufgebracht werden kann, k\u00f6nnte dieses Problem l\u00f6sen. Hierzu sind weitere Entwicklungsarbeiten und Erfahrungen mit exponierten Spiegeln notwendig.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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