B.Eng. Sandro Neumann
Datum des Kolloquiums: 20. Dezember 2010
In Kooperation mit: Flagsol GmbH, Köln
Aufgrund von knapper werdenden fossilen Energieträgern und deren negativen Auswirkungen auf die Umwelt, die durch deren Verbrennung entstehen, werden solarthermische Kraftwerke für die Erzeugung von Strom stetig bedeutsamer.
Ein wichtiger Bestandteil zum Betreiben solarthermischer Kraftwerke ist Wasser. Dieses Wasser wird zur Reinigung der Spiegel und der Absorberrohre genutzt. Es werden hauptsächlich Oberflächenwässer verwendet, welche extra aufbereitet werden müssen oder aus dem Kühlprozess von herkömmlichen Kraftwerken entzogen werden wie z.B. aus dem "Integrated Combined Cycle System"(ISCC= GuD- Kraftwerk mit integriertem Solarsystem). Der Grund für die Aufbereitung des Waschwassers ist, dass Ablagerungen, wie z.B. Kalk, vermieden werden sollen.
Die Reinigung der Spiegel und der Absorberrohre wurde mit Hilfe speziell entwickelter Spiegelwaschfahrzeuge (mit und ohne mechanischen Kontakt) durchgeführt. Um Aussagen der verschiedenen Waschungen machen zu können, wurde ein Messgerät verwendet, welches die Sauberkeit (Reflektivitätsgrad) der Spiegel misst.
Die Aufgabe der Bachelorarbeit bestand darin, die aufgenommenen Daten auszuwerten und über ein Excel-Programm für zukünftige Bemessungen von Reinigungseinrichtungen von Parabolrinnen nutzbar zu machen
Eines der Ziele der Arbeit war, den Wasserverbrauch für die Reinigung der Parabolrinnenspiegel zu verringern und anhand von einstellbaren Variablen im Exceltool eine Betrachtung wirtschaftlicher Aspekte sowie benötigter Ressourcen zu ermöglichen
Wichtige Erkenntnisse, die bei der Erstellung dieser Arbeit gewonnen wurden, sind unter anderem die Korrelation der Geschwindigkeit mit der Spiegelsauberkeit sowie mit dem Wasserverbrauch. Ebenso konnte nachgewiesen werden, dass bei einer Steigerung der Geschwindigkeit, das Spiegelwaschfahrzeug ohne mechanischen Kontakt deutlich mehr an Reinigungsleistung verlor, als mit mechanischem Kontakt. Eine weitere Beobachtung, die bei der Ausarbeitung gemacht wurde, ist, dass der Bau einer Straße auf einer Parabolrinnenanlage von erheblicher Bedeutung für die Minimierung des Wasserverbrauches ist.
Durch Messungen vor und nach der Reinigung wurden mit Hilfe des Messgerätes Versuchsreihen der unterschiedlichen Einflusskenngrößen durchgeführt. Ausschlaggebend bei der Beurteilung der Messergebnisse war dabei, der Vergleich der Spiegelsauberkeit mit dem Wasserverbrauch. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass ein starker Zusammenhang zwischen Quantität des genutzten Wassers und erreichter Reflektivität besteht.
Auf Grundlage der gemessenen Daten wurde ein Exceltool entwickelt, welches die Möglichkeit bietet, Einstellungen vorzunehmen, anhand derer sich Aussagen über die benötigte Anzahl und Art der Fahrzeuge, Wasserverbräuche sowie die thermische Jahresleistung treffen lassen. Durch die Angaben des Exceltools wurde eine
Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt, mit deren Hilfe sich die optimalen Einstellungen für das Fahrzeug bestimmen lassen. Ausschlaggebende Faktoren waren hierbei der Vergleich der Kosten des Wasserverbrauches in Bezug zu den Mehreinnahmen durch die höhere thermische Leistung.