Revolutionärer Solarreflektor für Sonnenwärmeanwendungen
Der Sonnenenergie wird eine wesentliche Rolle dabei zukommen, ob es uns gelingt, Emissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen. Mit Photovoltaik lässt sich durch Anregung von Halbleitermaterialien auf direktem Wege Strom erzeugen. Solarthermische Technologien, bei denen die Sonnenstrahlen mithilfe von Reflektoren (Spiegeln) gebündelt werden, erzeugen Wärme, die direkt für industrielle Verfahrensschritte (Solarthermie) genutzt oder zur Stromerzeugung rund um die Uhr (Sonnenwärmekraftwerk mit Speicherung in Form von Gas/Dampf/Salz) gespeichert werden kann. Diese Technologien können gleichermaßen durch thermokatalytische oder photokatalytische Prozesse grünen Wasserstoff erzeugen. Flexible solarthermische Technologien stehen auf der Liste der möglichen großtechnischen Produktionsanlagen ganz oben, aber kommerzielle Solarreflektoren stellen eine echte Herausforderung dar. Der von Tewer Engineering(öffnet in neuem Fenster), ehemals Thermal Power Engineering, entwickelte und patentierte gekrümmte Solarreflektor „RST“ löst diese Probleme und kann in allen drei Anwendungen zum Einsatz kommen. Das EU-finanzierte Projekt AUTO-RST hat großartige technische Fortschritte und die Entwicklung schneller und kosteneffizienter großmaßstäblicher Produktionsverfahren unterstützt und auf diese Weise den Weg zur Marktreife geebnet.
Strahlungsbündelnde Solarreflektoren: Herausforderungen durch Werkstoffe und Konstruktion
Die meisten Solarreflektoren bestehen aus einer Glasschicht (Silberspiegel), die auf eine Stahlschicht geklebt ist. Diese Bauform wird jedoch bei starkem Wind brüchig und reagiert empfindlich auf Temperaturschwankungen. Marco Antonio Carrascosa Pérez, Geschäftsführer von Tewer Engineering und Projektkoordinator, erklärt dazu: „Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Glas und Stahl können Temperaturschwankungen den Krümmungsradius und die optischen Eigenschaften verändern. Zunehmende Hitzewellen oder die sogenannte Sperrwirkung, d. h. die Erwärmung der hinteren Stahlschicht durch Reflexion an den dahinter angeordneten Silberspiegeln, tragen hier die Schuld, wobei durch letztere sogar der Klebstoff schmelzen kann.“
RST: Ein zukunftsweisender gekrümmter Reflektor übertrifft alle Erwartungen!
Die innovative Sandwichbauweise des RST besteht aus einer vorderen und einer hinteren Glasschicht sowie einem Silber- bzw. einem Aluminiumspiegel, die durch eine Schaumstoffschicht voneinander getrennt sind. Durch die Glas-Glas-Konfiguration werden thermische Ausdehnungseffekte eliminiert. Der rückseitige Aluminiumspiegel reflektiert die schädlichen UV-Strahlen der Sonne, sodass der Sperreffekt nahezu aufgehoben ist. Die Sandwichstruktur verleiht dem Reflektor eine höhere Steifigkeit, sodass er seine optischen Qualitätsmerkmale auch bei hoher Belastung beibehält. „Dank der Bauform des RST konnten wir letztlich den vorderen Spiegel sehr dünn gestalten, wodurch die Reflektivität auf 95,5 % erhöht wurde, was einen unglaublichen Systemwirkungsgrad ergab“, fügt Carrascosa hinzu. Die meisten handelsüblichen gekrümmten Reflektoren für Heliostaten(öffnet in neuem Fenster) sind 4 m2 groß und haben eine optische Qualität von 1,2 bis 1,4 Milliradiant (mrad), wobei dieses Winkelmaß anzeigt, wie gut der Lichtstrahl fokussiert werden kann, d. h.: je kleiner, desto besser. Ziel von AUTO-RST ist die Entwicklung eines großtechnischen Produktionsverfahrens für seinen RST-Solarreflektor, mit dem eine optische Qualität von höchstens 0,8 mrad und Kosten/m2 auf einer Höhe mit dem Konkurrenzniveau erreicht werden. „Wir sind weit über unsere technischen Ziele hinausgeschossen und haben Reflektoren mit einer Fläche von 7,2 m2 – die größten der Welt – und mit einer optischen Qualität von 0,4 bis 0,6 mrad, mit 50 % weniger optischen Fehlern, einem höheren Reflexionsgrad unter allen Umweltbedingungen und einer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit hergestellt. All dies wurde mit einer Produktionszykluszeit von fast 20 Minuten pro Reflektor bei gleichzeitiger Einhaltung der Zielkosten erreicht“, erläutert Carrascosa enthusiastisch. Die automatisierten Montagelinien(öffnet in neuem Fenster) von Tewer produzieren die riesigen, optisch hochwertigen Reflektoren bereits in zwei Solarthermiealagen mit fast doppelt so hoher Geschwindigkeit wie vorhergehende Linien. Außerdem entwickelt das Team Parabolspiegel für die Wärme- und Wasserstofferzeugung. Dank der Ergebnisse von AUTO-RST können nun die solarthermischen Technologien im ganz großen Stil hochheizen.
