Neue kostengünstige Mitteltemperatur-Solarkollektoren
Solarkollektoren sind Vorrichtungen, die Sonnenlicht auf einer speziell gestalteten Kollektorröhre bündeln, welche die Energie des Sonnenlichts in Wärme verwandelt. Diese derzeit bei mittleren Temperaturen (zwischen 100 und 300 °C) verwendeten Röhren sind in der Herstellung eher komplex und kostspielig. Das Projekt SOLEGLASS (All glass mid temperature direct flow thermal solar vacuum tube) bot über die Gestaltung innovativer Lösungen, welche die Vakuumrückhaltung verbessern, einen Weg zur Umgehung dieses Hindernisses. Der größte Fortschritt der entwickelten Technologie liegt darin, Glas-Metall-Dichtungen und -Fugen durch ein Ganzglassystem zu ersetzen, um eine Ausdehnung und Kontraktion der Röhren zu kompensieren. Forscher entwickelten erfolgreich Solarkollektoren für Verbundwerkstoff-Parabolspiegel (Compound Parabolic Concentrators, CPCs) sowie ein solarthermisches Kraftwerk. Im Hinblick auf den CPC-Kollektor wurden zwei Module mit jeweils sieben Röhren entwickelt. Simulationen, die auf die hydrodynamischen, thermischen und strukturellen Eigenschaften fokussiert waren, halfen dabei, das beste Moduldesign zu finden. Das balgförmige Ende an beiden Seiten der Röhre sorgt für geringere Wärmeverluste. Vor der Konstruktion der thermischen Solarkollektoren testeten die Teammitglieder erfolgreich das strukturelle Verhalten der Glasbalgröhren bei statischen und dynamischen Belastungen sowie unter Wärme- und Druckbedingungen. Die Ergebnisse von experimentellen Tests und nummerischen Simulationen wurden miteinander verglichen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden die Modelle und Entwürfe angepasst und eingestellt. Aufgrund minimierter Instandhaltungskosten stellen die solarthermischen Kollektoren von SOLEGLASS eine wirklich umweltfreundliche, auf erneuerbarer Energie basierende Lösung für Wärme- und Kälteanwendungen in industriellen und Gebäudeumgebungen dar. In Anbetracht der Tatsache, dass Glas die Materialkosten von Solarröhren senkt, wird die SOLEGLASS-Technik weitreichende Auswirkungen auf eine nachhaltige Energieerzeugung haben.
Schlüsselbegriffe
Ganzglasröhren, thermische Solarkollektoren, Heizung, Kühlung, SOLEGLASS
