Aktuell / 20.07.2017

Neuer Heliostat bringt die Sonne auf den Punkt

Die gegenseitige Verschattung fällt bei fünfeckigen Heliostaten geringer aus als bei viereckigen(Quelle: sbp sonne GmbH)

Heliostaten heißen die Spiegel, die in Solar-Turmkraftwerken das Licht der Sonne bündeln und auf den zentralen Receiver lenken. Dieser befindet sich an der Spitze des Solarturms. Ingenieure haben jetzt mit einem fünfeckigen Spiegel eine neue geometrische Form für Heliostaten entwickelt. Diese werden von einer neuen Software gesteuert. Auf einem Testfeld in Jülich werden aktuell fünf dieser neuen Heliostaten einem Praxistest unterzogen.

Die Heliostaten reflektieren das Sonnenlicht auf den Receiver an der Spitze des Solarturms. (Quelle: DLR)

Fünfeckige Spiegel näheren sich der geometrisch idealen Kreisform an und bieten vor allem bei der Herstellung Vorteile. Das vermeidet Verschnitt und senkt damit den Anteil der Produktionsabfälle. Außerdem verschatten sich fünfeckige Spiegel weniger gegenseitig als die bisher üblichen viereckigen. Bei der Anordnung der Spiegel sind zwei Aspekte wichtig: Die Receiver müssen möglichst gleichmäßig bestrahlt werden und sollen möglichst nahe zum Turmbauwerk errichtet werden, aber ohne sich gegenseitig in den Schatten zu stellen. Da die örtliche Topographie einen großen Einfluss hat, muss die Anordnung der Heliostaten für jedes Kraftwerksprojekt speziell berechnet werden.

 

Die neue Software steuert die Ausrichtung der Spiegel exakter als Vorgängerversionen. Das neue Steuersystem kann die Neigung der Achsen, Verformungen durch das Eigengewicht der Spiegel und Veränderungen im Antrieb einbeziehen.

 

Fünf neue Heliostaten, die die Bezeichnung Stellio tragen, sind aktuell beim Solarthermischen Versuchskraftwerk in Jülich montiert. Eine davon ist in die Testplattform „Helitep“ integriert. Ziel der Untersuchungen ist, den Einfluss von Wind, Temperatur und Schwerkraft auf den Heliostaten zu bestimmen sowie die Nachführungsgenauigkeit und die optische Qualität zu messen.

Der Receiver: Im Fokus der Spiegel

Solare Turmkraftwerke bestehen aus einem zentralen, 50 – 170 m hohen Turmbauwerk mit einem Strahlungsempfänger (Receiver) an der Spitze. Auf diesen ist ein Feld ebenen Spiegel (Heliostaten) ausgerichtet. Diese lassen sich der Sonne nachführen und konzentrieren das Licht um das 500 – 1.000-fache auf eine Zielfläche des Receivers. Die dort entstehende Wärme erhitzt ein Wärmeträgermedium. Abhängig von der eingesetzten Technologie entstehen dabei Temperaturen zwischen 300 und 1.100 °C.

Projektleitung

Heliostatdesign, Turmkonstruktion

sbp sonne gmbh
70197 Stuttgart
stuttgartsbp.de

Projektpartner

Stahlbau, Montagekonzept, Logistik

Ingemetal Solar
50008 Zaragoza – Spain
infoingemetalsolar.com

Implementierung der Steuerung

Microelectronica MASER S.L.
20850, Gipuzkoa, España
infomasermic.com

Tests, Systemanalyse und -optimierung

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) - Institut für Solarforschung
Köln-Porz
contact-dlrdlr.de

Dynamische Fotogrammetrie

CSP Services GmbH
51143 Köln
infocspservices.de