SFERA-III – Solar Facilities for the European Research Area – Third phase

Laufzeit: Januar 2018 - Dezember 2022
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Europäische Union
Kooperationspartner: Fraunhofer ISE; CIEMAT (Spanien); CNRS (Frankreich); ENEA (Italien); DLR (Deutschland); CEA (Frankreich); Universidade de Évora (Portugal); ETH Zürich (Schweiz); IMDEA Institutes (Spanien); The Cyprus Institute (Zypern); FRA (Deutschland); LNEG (Portugal); Middle East Technical University (Türkei); Universidad de Almería (Spanien); EURONOVIA (Frankreich); ESTELA (Belgien)
Webseite: https://sfera3.sollab.eu/
Projektfokus:

Das Projekt vereint alle großen Solar-Labore Europas, die bedeutende und anerkannte Beiträge im Bereich der konzentrierten Solarstrahlung und solarthermischen Stromerzeugung (Concentrated Solar Power, CSP) leisten. Neben Vernetzungsaktivitäten ermöglichen wir europäischen und außereuropäischen Forschern aus akademischen Einrichtungen und Industrie kostenlosen Zugang zu unseren Laboren. Schwerpunkt sind Aktivitäten aus dem Themenbereich Solarthermische Kraftwerke, aber auch Anwendungen wie Wasseraufbereitung oder Materialforschung.

Im Rahmen des SFERA-III Projekts bietet das Fraunhofer ISE außerdem Schulungen für die Industrie zu verschiedenen Themen an. In 2019 fand ein Industrietraining zu zentralen Receivern und Heliostaten statt. Außerdem wurde im September 2019 eine Sommerakademie für Postdoktoranden veranstaltet, welche 2021 wieder stattfinden wird. Zusätzlich wird in diesem Jahr am Fraunhofer ISE eine Schulung zum Themenbereich industrielle Prozesswärme und ein Workshop über die Kalibration von Verschmutzungsmessgeräten angeboten.

 

In 2020 fanden viele gelungene Besucherprojekte am Fraunhofer ISE statt und wir freuen uns auf die neuen Bewerbungen für das Jahr 2021. Ein besonderer Erfolg war das Projekt „EISSC“ mit Forschern des Politecnico di Milano. Ein Auszug aus der SFERA III-Webseite:

„Dieses Projekt ist eine Erfolgsgeschichte für eine ertragreiche Zusammenarbeit zwischen Forschern aus verschiedenen Institutionen, die ihre Fachkenntnisse kombinieren. Der Ehrgeiz und das Können der Gastforscher vom Politecnico di Milano in Verbindung mit dem Fachwissen und der Vielfalt an Messgeräten am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme machten es möglich, in kurzer Zeit sehr wertvolle Ergebnisse zu erzielen.“

 

Für konzentrierte Solarthermie, Energiespeicher und Wasseraufbereitungstechnologien entwickeln wir Materialien, Komponenten, Systeme und Verfahren. Neben der Forschung und Entwicklung bietet das Institut auch Prüf- und Zertifizierungsverfahren an. Darüber hinaus verfügt es über eine hervorragende Laborinfrastruktur. Im Rahmen des SFERA-III-Projekts bieten wir Zugang zu den folgenden Anlagen:

Concentrator Optics Laboratory – Optische Messung und Simulation von Materialien und Komponenten von Solarthermischen Kraftwerken

Laborteststand zur Untersuchung von Konzentratoroptiken
© Fraunhofer ISE
Laborteststand zur Untersuchung von Konzentratoroptiken.

Das Labor ist mit Geräten für die Charakterisierung von Solar-Reflektoren (Reflektivität und Streuung) und Spiegelfacetten (Formtreue) ausgestattet.

Reflexion und Streuung kann für Akzeptanzwinkel von 1 mrad bis 30 mrad und Einfallswinkel zwischen 8° und 60° gemessen werden. Formtreue und Oberflächensteigungen von Spiegeln untersuchen wir mittels Photogrammetrie oder Deflektometrie. Mittels optischer Simulationen (Strahlverfolgung) können Konzentratorsysteme theoretisch untersucht werden.

Weitere Informationen zu unseren Laborprüfständen

Concentrator optics heliostat- and mirror test-field – Heliostaten-Teststand und Verschmutzungsmessungen

Heliostatentestfeld
© Fraunhofer ISE
Heliostatentestfeld.

Das Labor bietet Außenmessungen für Heliostaten, Brennpunkttests, Außenexposition von Solarspiegeln und das Erforschen von Verschmutzung auf gebogenen und flachen Spiegelfacetten. Es ist ausgestattet mit einem Heliostaten, einem flexiblen Target für Brennpunkt-Analysen, Belichtungsgestellen sowie gebogenen Spiegelfacetten für die Untersuchung von Verschmutzungsvorgängen.

Weitere Informationen zu Messungen im Solarfeld

Durability testing of materials for concentrated solar thermal – Labor für Material und Alterungstests

Klima-Kammern und Außenteststand für Alterungstests
© Fraunhofer ISE
Klima-Kammern und Außenteststand für Alterungstests.

Das Labor umfasst Innen- sowie auch Außenanlagen. Die Außen-Prüfstände sind mit Systemen für hochaufgelöste Klimadaten und Probenüberwachung ausgestattet und mit Anlagen an den Standorten Gran Canaria (Spanien), Negev Desert (Israel) sowie Zugspitze (Deutschland) verwandt.

Alle Anlagen verfügen über ähnliche Überwachungsmethoden: Temperatur, Windgeschwindigkeit, relative Luftfeuchtigkeit, Bestrahlung (gesamt sowie UV) und Korrosion.

Für beschleunigte Alterungstests bieten wir zwei Klima-Kammern an, die eine kombinierte Belastung unter Temperatur, Feuchte und Bestrahlung (UV) ermöglichen. Auch Salzsprüh-Tests mit variablen Parametern (Salzkonzentration, Temperatur, Zyklen) sind Bestandteil unseres Angebotes.

Weitere Informationen zum Zentrum für Materialcharakterisierung und Gebrauchsdaueranalyse

Weitere Informationen zur Gebrauchsdaueranalyse für Komponenten und Materialien

Testing of materials and components for molten salt storage – Salzschmelze Speicher-Labor

Eintank-Salzschmelzespeicher
© Fraunhofer ISE
Eintank-Salzschmelzespeicher zur Charakterisierung und Entwicklung von Wärmespeicherkonzepten für Temperaturen bis 550°C.

Das Labor verfügt über Einrichtungen zum Testen von geschmolzenen Salzen, zur Charakterisierung von Komponenten, die in Umgebungen mit geschmolzenen Salzen eingesetzt werden (z.B. Durchflussmesser, Ventile, Heizsysteme), und einer Ein-Tank-Salzschmelze-Anlage. Der Tank zur Untersuchung von geschmolzenen Salzen verfügt über ein umfassendes Temperaturmess-System und Wandbeheizung zur Kompensation von Wärmeverlusten und zur Vorbeugung der Vermischung der Salzschmelzeschichtung.

Wir bieten die Auswertung der Salzschmelze-Schichtung mit besonderem Augenmerk auf die Höhe der thermoklinen Zone des Versuchsbehälters während der Lade- und Entladeprozesse bei verschiedenen Temperaturdifferenzen (bis zu maximal 550 °C) und verschiedenem Massendurchsatz an. Es können unterschiedliche Salzmischungen und andere Flüssigkeiten getestet werden.

Weitere Informationen zu Hochtemperaturspeichern für Kraftwerke

Water treatment and desalination laboratory - Wasserlabor

Wasserlabor
© Fraunhofer ISE, Foto: Dirk Mahler
Labor zur Untersuchung der Wasserqualität, zur Aufbereitung von anorganisch verunreinigten Industrie-Abwässern und zur Entsalzung.

Das Labor verfügt über Anlagen zur Untersuchung der Wasserqualität, zur Aufbereitung von anorganisch verunreinigten Industrie-Abwässern und zur Entsalzung.

Einen besonderen Fokus bildet das Testen und Anwenden von Membranen für die verschiedensten Verfahren Membrandestillation (MD), Umkehrosmose (RO), Elektrodialyse (ED) und Diffusionsdialyse (DD) vom Labor- bis hin zum Industrie-Maßstab.

Wir bieten detaillierte Simulationsmodelle von MD-Membranprozessen, Dimensionierung von fortgeschrittenen ED-Prozessen und flexible Handhabung von RO-Prozessen.

Des Weiteren bieten wir die Simulation von Wasseraufbereitungsprozessen an.

Weitere Informationen zur Wasseraufbereitung

CSP Industrie-Fortbildung in Odeillo, Frankreich: zentraler Empfängerturm: Optik des Heliostaten-Felds

© CNRS
© Fraunhofer ISE

Die Fortbildung enthielt theoretische und praktische Module zu den folgenden Themen:

  • Zentrale Empfangstechnologien und Qualifizierung: Typische thermodynamische Prozesse für die Strom- und Materialproduktion; Speichertechnologien für Solarturmkraftwerke; Messung ihrer Leistung; Infrarot-Empfänger-Temperaturmessung mit UAV (Drohnen).
  • Entwurf und Betrieb von Heliostatenfeldern: Heliostat Felddesign-Optimierungstechniken und -Einschränkungen wie Breitengradeinfluss; Raytracing-Software und Design-Tools für Heliostatenfelder; Training mit der kostenlosen Solstice Raytracing-Software; Besuch des Funkfeldes des Solarturms Thémis in Targassonne; Besuch des verdrahteten Feldes des Solarofens in Odeillo.
  • Charakterisierung von Heliostatenfeldern: Optische Qualitätsbestimmungstechniken (Fotogrammmetrie, Deflektometrie); Demonstration der optischen Kalibrierung von Solarturmheliostaten; Leistungsverteilungs- und Zielcharakterisierungstechniken.

Auf der Website des SFERA-III Projekts (https://sfera3.sollab.eu/) finden Sie alle grundlegenden Informationen, wie die Beschreibung der Forschungsinfrastrukturen, weitere Informationen über die Technologien sowie die verfügbaren Dienstleistungen und die Gesamtliste der Anlagen, die von den Forschungseinrichtungen zur Verfügung gestellt werden. Auch die Bewerbungsunterlagen (Application Form, SAF) und die Vorlage für Projektvorschläge (SFERA-III USER Proposal template) liegen dort für Sie zum Download bereit.