Moritz Bitterling vom Fraunhofer ISE erhält Alumni-Preis der Universität Freiburg

31. Juli 2020

Für seine am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE geschriebene Masterarbeit wurde Moritz Bitterling von der Kommission des Physikalischen Instituts der Universität Freiburg vorgeschlagen und wird als Alumni-Preisträger 2020 geehrt. Der Förderverein Alumni Freiburg e.V. würdigt durch die Vergabe der Alumni-Preise die Bestleistungen der Absolventen/Absolventinnen.

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In Solarturmkraftwerken konzentrieren Spiegelfelder die Solarstrahlung auf den Absorber auf der Spitze eines Turmes.

In seiner Masterarbeit untersuchte Moritz Bitterling den Reflexionsgrad von stark absorbierenden Strahlungsempfängern in Solarturmkraftwerken. In diesen Kraftwerken konzentrieren hunderte bis mehrere 100.000 Spiegel die Sonnenstrahlen auf einen zentralen Absorber an der Spitze eines Turms, in dem ein Wärmeträgermedium erhitzt wird. Dieses wird anschließend zur Erzeugung von Dampf genutzt, der eine Turbine antreibt. Unter den solarthermischen Kraftwerken werden diesen die größten Potenziale hinsichtlich Effizienz und Kostenreduktion zugesprochen.

Damit diese Kraftwerke möglichst effizient arbeiten, müssen alle Spiegel zuverlässig auf den Absorber im Turm ausgerichtet sein. In seiner Arbeit analysierte Moritz Bitterling zunächst die Reflexionseigenschaften einer Absorberschicht experimentell im Labor. Für die theoretische Beschreibung des gemessenen richtungsabhängigen Reflexionsgrads wurden geeignete physikalische Modelle identifiziert und ihre Modellparameter angepasst. Anschließend entwickelte Moritz Bitterling eine neue, kamerabasierte Methode, mit der die Messung direkt vor Ort an den Strahlungsempfängern von Solarturmkraftwerken durchgeführt werden kann. Die Messung des Reflexionsgrads beruht auf der Analyse von zwei Bildsequenzen: Sie werden mit einer Kamera aufgenommen, während sich eine Lichtverteilung in zwei unterschiedlichen Richtungen über den Strahlungsempfänger bewegt. Aus den beiden Sequenzen wird mit einem Optimierungsalgorithmus der räumlich aufgelöste relative Reflexionsgrad des Strahlungsempfängers berechnet.

»Die gefundenen Erkenntnisse erlauben ein besseres Verständnis des Strahlungstransports in solarthermischen Kraftwerken, was Optimierungspotenziale in den Kraftwerken sowie Verbesserungen und neue Möglichkeiten in ihrer Betriebsführung eröffnet«, erklärt Moritz Bitterling.

Betreut wurde die Masterarbeit am Fraunhofer ISE durch Dr. Gregor Bern und Dr. Anna Heimsath, Gutachter waren Prof. Dr. Stefan Glunz (Institut für Nachhaltige Technische Systeme – INATECH) und Prof. Dr. Jens Timmer (Institut für Physik).

Bisher wurden die Alumni-Preise im Rahmen der Abschlussfeier der Fakultät feierlich überreicht, die aufgrund der Corona-Pandemie in diesem Jahr nicht stattfinden kann. Es ist geplant, die Verleihung der Preise im kleinen Kreis dennoch durchzuführen.