Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Solarw\u00e4rme ist eine der g\u00fcnstigsten M\u00f6glichkeiten, die Umwelt von Kohlendioxidemissionen zu entlasten. Dies betrifft sowohl die Gr\u00f6\u00dfe des nutzbaren Potentials – 47% der Prim\u00e4renergie werden f\u00fcr W\u00e4rmeerzeugung im entsprechenden Temperaturbereich eingesetzt- als auch von der Effektivit\u00e4t und Kostensituation. Derzeitig liegen die Kosten der Energieerzeugung bei der Solarthermie nur noch 10-15 % \u00fcber den Kosten fossiler Energietr\u00e4ger. NARVA hat ein hocheffektives Vakuumrohr entwickelt und produziert dies in Massenproduktion, wobei solche Kollektorrohre ihre besonderen Vorteile in h\u00f6heren Temperaturanwendungen besitzen
\nWegen der einfacheren effektiven Hydraulik und des besseren Betriebsverhaltens wurde im zweiten Schritt eine Heatpipel\u00f6sung f\u00fcr die W\u00e4rmeausleitung erarbeitet. Ziel von NARVA in diesem Projekt war es, Wege aufzuzeigen und L\u00f6sungselemente zu finden, die Heatpipe-Produktion effektiver zu gestalten, um dem Ziel einer Kosten\u00e4quivalenz zu fossilen W\u00e4rmetr\u00e4gern n\u00e4her zu kommen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenWegen der angewendeten Plattform-Technologie unterscheidet sich bei NARVA ein Heatpipe-Basisrohr nicht von einem direkt durchstr\u00f6mten Vakuum-Absorberrohr. Zur Herstellung der Heatpipel\u00f6sung sind deshalb nur folgende Arbeitsschritte erforderlich:
\n\tBereitstellen des Kondensators
\n\tF\u00fcgen von Kondensator und Basisrohr
\n\tEvakuieren der Heatpipe \u00fcber ein am Kondensator befindlichen Pumprohr
\n\tDosieren einer exakten Menge des Verdampfungsfluides
\n\tVakuumdichter Verschluss des Pumprohres durch Verquetschen, Abschneiden und Verschwei\u00dfen
\n\tPr\u00fcfung der Heatpipe
\nDie teilweise recht komplizierten Prozesse wurden detailliert untersucht, um geeignete, zuverl\u00e4ssige Verfahren f\u00fcr die Gestaltung der einzelnen Prozess-Elemente zu finden. Eine wesentliche Rolle spielten speziell bei den Evakuierungs- und Dosieruntersuchungen experimentelle Arbeiten.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Ergebnis der Entwicklungsarbeiten konnten Wege f\u00fcr eine deutliche Minderung und damit Kostensenkung der erforderlichen menschlichen Arbeitszeit f\u00fcr die Herstellung von Heatpipe-Vakuumrohren gefunden werden. Die erforderliche Arbeitszeit von direkt durchstr\u00f6mtem Rohr oder Heatpipel\u00f6sung wurde angeglichen und dabei deutlich gesenkt. Teilweise musste zur Erreichung der Ziele die Aufgabenstellung erweitert werden. Im Einzelnen wurden L\u00f6sungen f\u00fcr folgende Probleme gefunden:
\n\tGestaltung von Kondensator und Anschluss
\n\tDie massenproduktionsgerechte Ausf\u00fchrung des Kondensators wird \u00fcber ein Tiefziehverfahren realisiert. Dabei wurden die W\u00e4rmetransport-Mechanismen besonders betrachtet, um die erforderliche Zeit f\u00fcr das F\u00fcgen zu minimieren.
\n\tEntwicklung eines vakuumdichten Schnellanschluss f\u00fcr das Pumprohr. Die Vakuumdichtheit wird durch Verpressen des Pumpgummis mit Druckluft erreicht.
\n\tAls problematisch erwies sich die Dosierung des Verdampferfluides unter Vakuum, da sich das Fluid verteilte und die W\u00e4nde der Evakuierungskammer bzw. das Pumprohr benetzte. Dies f\u00fchrte zu nichttolerierbaren ungenauen Dosiermengen und zu langen Evakuierungszeiten. Gel\u00f6st wurde die Problematik durch Einf\u00fchrung einer Kapillare, die die Strecke zwischen Dosierventil und Kondensator \u00fcberbr\u00fcckt und beim Dosieren bis in den Kondensatorraum reicht.
\n\tZur Erzielung von kurzen Evakuierungszeiten war es erforderlich den Pumpkopf durch Heizbandagen auf eine Mindesttemperatur zu stabilisieren. Dar\u00fcber hinaus wurde die Vakuumverbindung Pump- und Dosierkopf – Vakuumpumpe als Kessel ausgebildet.
\n\tDer vakuumdichte Verschluss des Pumprohres wird in drei Stufen erreicht:
\n1.\tVerquetschen des Pumprohres
\nDazu wird eine speziell ausgebildete Handzange genutzt. Wichtig war nicht die L\u00f6tung des Pumprohres durch den Quetschvorgang zu besch\u00e4digen, was durch die Form des Quetschwerkzeuges und die Lage der Quetschung erreicht wird. In der Massen Produktion kommt hier eine hydraulisch angetriebene Quetschzange zum Einsatz.
\n2.\tAbtrennen des Pumprohres
\nL\u00f6st man die Quetschzange kommt es zu Leckstr\u00f6men, die die Qualit\u00e4t der Heatpipe beintr\u00e4chtigen. Es ist also erforderlich, dass die Quetschzange bis zum endg\u00fcltigen Verschluss auf der Quetschstelle verbleibt. Die Abtrennung des Pumprohres erfolgt mit einer Schere.
\n\t Der endg\u00fcltige vakuumdichte Verschluss wird mit einem WIG-Schwei\u00dfverfahren hergestellt.
\n\tPr\u00fcfung der Heatpipe
\n\tMan kann einem Vakuum-Kollektorrohr nicht ansehen, ob dessen Heatpipe funktionsf\u00e4hig ist. Es ist deshalb au\u00dferordentlich wichtig, dass prozessnah eine Pr\u00fcfung erfolgt. Als brauchbare L\u00f6sung erwies sich eine Aufheizung des Absorberrohres mit k\u00fcnstlichen Sonnen direkt im Prozess. Durch Messung der Temperatur nach einer bestimmten Besonnungszeit am Kondensator kann die Qualit\u00e4t und Funktionsf\u00e4higkeit der Heatpipe ermittelt werden.
\n\tF\u00fcr eine Investition wurde ein Rundtisch konzipiert, auf dem alle dargestellten Prozesselemente realisiert werden. <\/p>\n
Das Ziel der Erreichung einer Automatisierungsf\u00e4higkeit f\u00fcr die Herstellung der Heatpipes wurde erreicht. Zuverl\u00e4ssige Prozesselemente konnten gestaltet werden. Nach einer entsprechenden Investition bei an-gemessenen St\u00fcckzahlen ist mit deutlichen Kostensenkungen zu rechnen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen einer DBU-Bildungsveranstaltung im Kloster Marienthal wurden von NARVA wesentliche Elemente der Arbeit an umweltrelevanten Technologien von NARVA auch im Rahmen des vorliegenden Projektes dargestellt.
\nEs deuten sich Entwicklungswege \u00fcber das bestehende Niveau hinaus an, die Nutzung von Solarw\u00e4rme weiter f\u00f6rdern werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
NARVA dankt der DBU ausdr\u00fccklich, dass die DBU im Gegensatz zu dem allgemeinen Trend die Solarthermie f\u00f6rdert. Sie ist eine der wenigen Institutionen, die die Zukunft nicht nur in Fotovoltaik oder Bioenergie sehen, Wirtschaftszweigen, die mit den Geldern ihrer gro\u00dfen Industrien entsprechende Lobbyarbeit betreiben k\u00f6nnen. Die Solarthermie ist zwar dezentral in ihrer Anwendung und dar\u00fcber hinaus kleinteilig, sie hat aber von allen nachhaltigen Energieformen das gr\u00f6\u00dfte Potential. Die Solarthermie f\u00fchrt zu den geringsten negativen Auswirkungen auf Fl\u00e4chen- und Lebensmittelverbrauch. Dar\u00fcber hinaus erreicht sie den h\u00f6chsten Wirkungsgrad bezogen auf die pro Fl\u00e4cheneinheit eingestrahlte Sonnenenergie. Ihre besondere St\u00e4rke liegt dar\u00fcber hinaus in der extrem kurzen energetischen R\u00fcckflussdauer. 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 R\u00fcckschl\u00e4ge der Solarthermie in den letzten zwei Jahren wirtschaftliche Chancen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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