Solarthermische Kraftwerke

In sonnenreichen Regionen liefern solarthermische Kraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP) mit großen thermischen Speichern bedarfsgerecht Strom. Gemeinsam mit unseren Partnerinnen und Partnern aus Industrie, Projektentwicklung, Politik und Forschung arbeiten wir daran, Materialien, Beschichtungen, Komponenten, Kollektoren und Systeme weiter zu verbessern, um die Effizienz zu erhöhen und Herstellungskosten zu senken.

2020 hat das Fraunhofer ISE ein Kalibrier- und Regelungssystem für Heliostatenfelder auf Basis digitaler Bildverarbeitung vorgestellt. Damit können die Zielpunkte vieler Spiegel erstmals während des laufenden Betriebs zeit- und kosteneffizient ermittelt werden. Mit einer neuentwickelten Reflektorbeschichtung für Sekundärspiegel in Turmkraftwerken optimieren wir die Qualität und Lebensdauer von Komponenten. 

Thermische Speicher bieten auch in industriellen Prozessen große Chancen, diese effizienter und Energieflüsse flexibler zu gestalten. Neben konkreten Speicherlösungen und Energieeffizienzmaßnahmen arbeiten wir an der Einbindung solarer Prozesswärme in die Wärmeversorgung industrieller Prozesse. Für eine schnelle techno-ökonomische Bewertung haben wir ein öffentlich verfügbares Online-Tool entwickelt und in Workshops vorgestellt.

Ein weiterer Schwerpunkt unserer Arbeiten ist die effiziente Wandlung und Übertragung von Wärme. Für unsere Forschung an Materialien und Komponenten verfügen wir über profunde Kompetenzen in Materialwissenschaften, Komponentendesign, Charakterisierung und Prüfverfahren, Modellierung und Simulation sowie Anlagenregelung und Systementwicklung. Dabei können wir auf langjährige Erfahrungen aus Projekten für Anwendungen in solarthermischen Kraftwerken und in verschiedenen Industriezweigen zurückgreifen.

Arbeitsgebiete

Im Thema »Solarthermische Kraftwerke« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Modellierung und Machbarkeit

  • Solarturmsysteme
  • Parabolrinnensysteme
  • Lineare Fresnell-Systeme

Entwicklung und Analyse innovativer Konzepte konzentrierender Systeme

  • Kollektorkonzepte
  • Systemlösungen
  • Komponentenentwicklung

Messtechnikentwicklung und Qualifizierung

  • Innovative optische Messtechnik
  • Qualifizierung von Reflektoren
  • Analyse von Verlustmechanismen
  • Thermische Analyse

Material- und Beschichtung für Solarthermische Kraftwerke

  • Anti-Soiling Coatings
  • Absorberbeschichungen
  • Hochtemperatur-Reflektoren

FuE-Leistungen

Wir unterstützen Sie bei der Inbetriebnahme, Identifikation von Fehlerquellen, bei der Abnahme und Qualifizierungen von Kollektoren und Solarfeldern vor Ort.
Unsere Services umfassen:

  • Abnahmetests von Solarfeldern
  • In-situ Kollektorcharakterisierung
  • Analyse und Charakterisierung von Verschmutzung
  • Optische Vermessung von Kollektoren und Receivern
  • Kalibrierung von Nachführsystemen
  • Fernfelderkundung wie direktionale Absorption und Reflexionsgrad von Receivern solarthermischer Turmsysteme

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

Thermische und optische Analysen für solarthermische Komponenten

Mit unserer vielseitigen Laborinfrastruktur bieten wir Dienstleistungen für die thermische und optische Prüfung solarthermischer Bauteile. Dafür entwickeln wir neuartige Teststände und Auswerteroutinen.

  • VLABS: Messung der spekulären Reflektivität und der Streuung im Nahwinkel-Bereich
  • Charakterisierung von Spiegelmaterialien
  • Künstliche Verschmutzung und Charakterisierung der einfallswinkelabhängigen Abschwächung durch Staub
  • Fringe Reflection Technique: Deflektometrie Messungen kleiner (5 cm x 5 cm) und großer (2 m x 4 m) reflektiver Optiken
  • Messung der temperaturabhängigen Verformung von CSP-Spiegeln und von kleinskaligen Optiken
  • Photogrammetrie und Laser-Scan-Methoden
  • Hagelteststand
  • Salzschmelze-Labor
  • Klimakammer Degradationstests
  • Tests von Solar Trackern basierend auf ISO Normen
  • Heliostat-Testfeld mit beweglichem Receiver
  • Druckwasser-Testkreislauf für thermische Leistungsmessung

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

SmartCSP

Anwendung von KI-Methoden zur Verbesserung von Betrieb und Wartung in CSP-Kraftwerken

 

SOLBEADO

Entwicklung und Testen von Sekundärreflektoren für ein Beam-Down-Turmkraftwerk

 

HybridKraft

Neue Technologien für integrierte CSP/PV Hybridkraftwerke (ICPH)

Kontakt

Gregor Bern

Contact Press / Media

Dr. Gregor Bern

Solarthermische Kraftwerke

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5906

Peter Nitz

Contact Press / Media

Dr. Peter Nitz

Konzentratoroptik

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5410

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Solarthermische Kraftwerke«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Standard testing of absorber surface durability according to ISO 22975-3 versus measured thermal and high-humidity stress of absorber surface at extreme test sites
Kaltenbach, Thomas; Heck, Markus; Kaaya, Ismail
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Compatibility Testing on a New Ceramic Filler Material for Packed Bed Thermal Energy Storage
Weiss, Julius; Müller, Ralf; Lang, Dimitrina; Schichtel, Martin; Fluri, Thomas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Case Study on Decarbonization Strategies for LNG Export Terminals using Heat and Power from CSP/PV Hybrid Plants
Hasni, Sabrina; Platzer, Werner
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Experimental Test Setup of an Airwall to Reduce the Convective Heat Loss in Solar Thermal Cavity Receivers
Bitterling, Moritz; Bern, Gregor; Fugmann, Hannes; Cohnen, Christopher; Fluri, Thomas; Sonnabend, Thomas; Karl, Martin
Vortrag
Presentation
2022 Influence of fillers on performance of molten salt thermocline storage
Weiss, Julius; Wagner, Nils; Aprea, Vincenzo; Haas, Fridolin; Fluri, Thomas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 The Role of Small-Scale CSP Plants in Future Energy Market Case Study: A Solar Tower Driven Combined GT and ORC with TES
Chandler, Nicholas; Rohani, Shahab; Fluri, Thomas
Vortrag
Presentation
2022 Effect of feature size on the reflective behaviour of the MorphoColorTM concept
Callies, Adrian; Wessels, Andreas; Bett, Andreas; Bläsi, Benedikt; Höhn, Oliver
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Impact of Component Improvements within a Next Generation sCO2 CSP Plant
Chandler, Nicholas; Schöttl, Peter; Bitterling, Moritz; Bern, Gregor; Fluri, Thomas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Evaluation of reflectance measurement techniques for artificially soiled solar reflectors: Experimental campaign and model assessment
Picotti, G.; Simonetti, R.; Schmidt, Thomas; Cholette, M.E.; Heimsath, Anna; Ernst, Sebastian-Johannes; Manzolini, G.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Improved Thermocline Initialization Through Optimized Inlet Design for Single-Tank Thermal Energy Storage Systems
Weiss, Julius; Ortega-Fernández, I.; Müller, Ralf; Bielsa, D.; Fluri, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Farbige gebäudeintegrierte solarthermische Kollektoren mit hohem Wirkungsgrad
Wessels, Andreas
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Secondary Reflectors Tested at High Temperatures and High Radiation Intensities
Gledhill, Sophie; Hildebrandt, Christina; Uhlig, R.; Wette, J.; Sutter, F.
Vortrag
Presentation
2021 Optimization of water management plans for CSP plants through simulation of water consumption and cost of treatment based on operational data
Rohani, Shahab; Went, Joachim; Duvenhage, D.F.; Gerards, R.; Wittwer, Christof; Fluri, Thomas
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Physical models of the bidirectional reflectance of solar receiver coatings
Bitterling, Moritz; Bern, Gregor; Wilson, Helen Rose; Heimsath, Anna; Nitz, Peter
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Techno-Economic Assessment of New Material Developments in Central Receiver Solar Power Plants
Zoschke, Theda; Frantz, C.; Schöttl, Peter; Fluri, Thomas; Uhlig, R.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Aktive solare Gebäudehülle zur dezentralen Energieerzeugung in Gebäuden
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2019 Optimized Mirror Cleaning Strategies in PTC Plants Reducing the Water Consumption and the Levelized Cost of cleaning
Rohani, Shahab; Abdelnabi, N.; Fluri, Thomas; Heimsath, Anna; Wittwer, Christof; Pérez Ainsua, J.C.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Multi-dimensional performance evaluation of heat exchanger surface enhancements
Fugmann, Hannes; Laurenz, Eric; Schnabel, Lena
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Experimental Assessment of Simultaneous In-Situ Heliostats Calibration Methodology HelioControl at Themis Facility
Bern, Gregor; Bitterling, Moritz; Schöttl, Peter; Ferriere, A.; Volut, Yann; Heimsath, Anna; Nitz, Peter
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Measuring and Modelling the BRDF of Solar Receiver Paints
Bitterling, Moritz; Bern, Gregor; Schöttl, Peter; Gledhill, Sophie; Wilson, Helen Rose; Heimsath, Anna; Nitz, Peter
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 HiPIMS and DC magnetron sputter-coated silver films for high-temperature durable reflectors
Gledhill, Sophie; Steyer, K.; Weiss, Charlotte; Hildebrandt, Christina
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Thermal stability enhancement of D-mannitol for latent heat storage applications
Neumann, Hannah; Burger, D.; Taftanazi, Y.; Alferez Luna, Mayra Paulina; Haussmann, Thomas; Hagelstein, G.; Gschwander, Stefan
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Heat Transfer and Pressure Drop Correlations for Laminar Flow in an In-line and Staggered Array of Circular Cylinders
Fugmann, Hannes; Schnabel, Lena; Frohnapfel, B.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Confidence interval computation method for dynamic performance evaluations of solar thermal collectors
Zirkel-Hofer, Annie; Perry, S.; Kramer, Korbinian; Heimsath, Anna; Scholl, S.; Platzer, Werner J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Wire Structure Heat Exchangers: Compact Designs for Efficient Heat Transport
Fugmann, Hannes; Zapke, A.
Vortrag
Presentation
2018 Experimental performance evaluation of a laboratory-scale molten salt thermocline storage
Karl, Martin; Seubert, Bernhard; Müller, Ralf; Fluri, Thomas; Nitz, Peter
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Solarthermie in der Städtischen Energieversorgung - Energiewirtschaftliche Analyse und Quartier Freiburg-Gutleutmatten
Herkel, Sebastian
Vortrag
Presentation
2018 Compact Heat Exchanger Designs in Air-Cooled Condensers: Advantages and Drawbacks
Fugmann, Hannes
Vortrag
Presentation
2018 Life Cycle Assessment of Thermal Energy Storage Materials and Components
Nienborg, Björn; Gschwander, Stefan; Munz, Gunther M.; Fröhlich, Dominik; Helling, T.; Horn, Rafael; Weinläder, H.; Klinker, F.; Schossig, Peter
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Techno-Economic Evaluation and Optimization of CSP Plants with ColSimCSP
Rohani, Shahab; Fluri, Thomas; Zoschke, Theda
Vortrag
Presentation
2018 Künstliche Intelligenz für die Regelung solarthermischer Heizungsanlagen
Kramer, Wolfgang; Bitterling, Moritz
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Künstliche Intelligenz für die kostengünstige und energetisch optimierte Regelung von Heizungsanlagen
Kramer, Wolfgang
Vortrag
Presentation
2018 Kostenreduzierung von solarthermischen Systemen durch kombinierte technisch-wirtschaftliche Optimierung - Projekt TEWIsol
Kramer, Wolfgang; Oliva, Axel; Diels, F.; Tönnes, C.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Efficient modeling of variable solar flux distribution on solar tower receivers by interpolation of few discrete representations
Schöttl, Peter; Bern, Gregor; Rooyen, De Wet van; Flesch, J.; Fluri, Thomas; Nitz, Peter
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Gebäude mit überwiegend solarer Energieversorgung
Kramer, Wolfgang; Drück, Harald; Steinweg, J.
Vortrag
Presentation
2017 Solare Wärmeversorgung von Quartieren
Scholte, C.; Kramer, Wolfgang; Bestenlehner, Dominik; Orozaliev, J.
Vortrag
Presentation
2017 Artificial Neural Networks (ANN) for the Prediction of Local Outside Temperatures and Solar Yields
Kramer, Wolfgang; Bitterling, Moritz
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Optimierte Regelung von thermisch getriebenen Kühlsystemen - Simulation und Praxistest
Nienborg, Björn; Schnabel, Lena; Singler, J.; Dalibard, Antoine; Gürlich, D.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Analysis of Wind Direction and Speed Measurements in Arid Region - A Site Evaluation Using Data with Low Temporal Resolution
Klimm, Elisabeth; Guischard, F.; Weiß, Karl-Anders
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Neue Ansätze zur Kostenreduzierung von solarthermischen Systemen - Projekt TEWIsol
Kramer, Wolfgang
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Approaches for the optimized control of solar thermally driven cooling systems
Nienborg, Björn; Dalibard, Antoine; Schnabel, Lena; Eicker, U.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Solare Energieversorgungskonzepte für Wohngebäude - Messtechnischen Analysen zum Betriebsverhalten und Bewertungsverfahren für die Strom- und Wärmeversorgung
Oliva, Axel; Bestenlehner, Dominik; Drück, Harald; Bockelmann, F.; Peter, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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