Auf dem Weg zur solarthermischen Zukunft mit Messtechnik vom Experten

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

FAULHABER Antriebssysteme

dataTec AG

Delphin Technology AG

Entwicklung regenerativer und effizienter Energienutzung

Mitten im Grünen, unmittelbar gegenüber der Fachhochschule befindet sich der Solarcampus Jülich. Schaut man sich dort um, wähnt man sich bereits in der Zukunft: Hier verbindet sich nämlich zukunftsweisendes solares Bauen mit studentischem Leben.

Unübersehbar ragt zudem das Solarturmkraftwerk auf dem Weg zum Campus empor. Es ist die weltweit erste Demonstrationsanlage dieses Typs mit einer elektrischen Leistung von 1,5 MW – ein Meilenstein auf dem Weg zur CO2-freien Stromerzeugung. Große Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen auf einen keramischen Hochtemperatur-Receiver. In diesem wird Umgebungsluft auf 700°C erhitzt und einem Dampfturbinenkreislauf zur Stromerzeugung zugeführt. Durch die Verwendung von thermischen Speichern sind Zeitpunkt und Umfang der Stromeinspeisung - anders als bei Windenergie und Photovoltaik - exakt berechenbar.

Zahlreiche Forschungsprojekte im SIJ

„Insgesamt arbeiten wir derzeit mit rund 60 Mitarbeitern an etwa 40 Projekten, die durch öffentliche Geldgeber gefördert werden“, berichtet Sascha Röther, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich effiziente Gebäudetechnik im SIJ. Die fachlichen Schwerpunkte liegen auf den Gebieten: Solarthermische Systeme, Solares Bauen, Meerwasserentsalzung und Wasseraufbereitung sowie Poröse Strukturen.

Bei den Solarthermischen Systemen ist das wichtigste Projekt der Solarturm Jülich. „Rund um den Turm gibt es natürlich viele Forschungsprojekte“, sagt Sascha Röther. Weil die 20.000 m2 Spiegelfläche rund 50 Prozent der Kosten verursachen, wird zum Beispiel nach besseren Materialien und Konzepten geforscht.

Effiziente Speichertechniken entwickeln

Wichtig ist gleichzeitig, kostengünstige Speichertechnologien zu entwickeln, um das Kraftwerk auch bei wolkenverhangenem Himmel kontinuierlich in Betrieb zu halten und dessen Effizienz weiter zu steigern.

„In unserem Sandspeicherprojekt versuchen wir die heiße Luft, die am Receiver des Solarturmkraftwerks erzeugt wird, in einem kostengünstigen Speichermedium - hier ist es Quarzsand - zu speichern“, erklärt der Maschinenbauingenieur. Das ist nicht einfach, wie er weiter ausführt, denn man braucht einen sogenannten Rutschbett-Wärmetauscher, um dort die Wärme einzukoppeln.

Messtechnik vom Experten

Hier kommt schließlich ein wichtiger Aspekt ins Spiel, nämlich die richtige Messtechnik. Verwendet werden universell, flexibel und autark einsetzbare Geräte zur Messwerterfassung und Regelung von Massenströmen und Temperarturen.

Als das SIJ vor zehn Jahren geeignete Messgeräte suchte, entschied man sich für einen Partner aus der Industrie: das in Bergisch-Gladbach ansässige Mess- und Prüftechnik-Unternehmen Delphin Technology. „Ausschlaggebend war, deren Datenlogger mit niedrigen Spannungen direkt ohne Zwischenverstärker verwenden zu können“, erinnert sich Dr. Joachim Göttsche, Abteilungsleiter Effiziente Energienutzung. „Das Delphin-Gerät war damals wirklich das einzige, das wir als geeignet empfunden haben.“

Die beiden SIJ-Mitarbeiter schätzen vor allem die Kompaktheit der Geräte, die zur Message-Serie gehören, die schnelle Verkabelung und die hohe Zuverlässigkeit. So fahren sie etwa nach einem Stromausfall automatisch wieder hoch und übernehmen ihre Aufgaben wie zuvor. Auch dass sie sich gut in eine Netzwerkstruktur anpassen lassen, ist ein wichtiges Kriterium. „Damit können wir unsere Projekte einfach vom Büro aus bedienen und überwachen, das ist ein unschlagbarer Vorteil“, betont Sascha Röther. Flexible Schnittstellen sorgen für eine universelle Anwendbarkeit in den verschiedensten Projekten.

Nicht zuletzt schätzen die beiden Anwender die in den TopMessage-Geräten integrierten Regelfunktionen: „Damit können wir neben dem Datenloggen auch kleine Steueraufgaben ausführen. Zudem begeistert uns die stets gleichbleibende Regelqualität sowie die intuitive Bedienung.“

Poröse Strukturen auf dem Prüfstand

Weitere Projekte, in denen Delphin-Logger zum Einsatz kommen, beschäftigen sich mit porösen Strukturen. In der Solarthermie werden zum Beispiel Receiver-Elemente weiterentwickelt mehr Solarenergie einzufangen, um die Effizienz des Kraftwerks noch weiter die zu steigern.

Poröse Strukturen finden zudem Einsatz in unterschiedlichen technischen Bereichen. Vielfach werden sie von flüssigen oder gasförmigen Stoffen zur Filtration, katalytischen Reaktion oder zur Stoff- bzw. Wärmeübertragung durchströmt. Beispielsweise werden Keramikabsorber sowohl für den solaren Hochtemperaturbereich entwickelt als auch für andere Bereiche modifiziert und optimiert: Zum Beispiel als Rußpartikelfilter für Nutzfahrzeuge. Sascha Röther erklärt dieses Abgasprojekt zum Vorzeigeprojekt für Delphin-Messgeräte. „Partikelfilter für die motorische Abgasreinigung bestehen aus zunehmend komplexeren Geometrien. Auf einem Motorprüfstand werden die Abgase vor und hinter dem Filter untersucht, Regenerationsvorgänge initiiert und messtechnisch analysiert. Zwei TopMessage-Geräte zeichnen z.B. die Temperatur, Druck und Drehzahl auf. Über die Delphin-Software ProfiSignal Klicks kann z.B. das SmokeMeter gesteuert und die Mess(Rauch)werte abgefragt werden.

Wärme aus dem Abwasserkanal

Wie sehr sich die Mitarbeiter des SIJ in die Forschung einbringen sieht man an einem Projekt, das zum Bereich Gebäudetechnik gehört: Ziel ist die Nutzung der Wärme des Abwassers zur Versorgung von Wärmepumpen in Einfamilienhäusern. Dafür hat Dr. Göttsche sein eigenes Haus für eine Prototypanlage zur Verfügung gestellt. Auch hier ist ein TopMessage-Gerät im Einsatz, das sämtliche Messdaten aufzeichnet, den Betrieb und den Volumenstrom regelt.

Nachhaltiges und entwicklungsförderndes Projekt

Schließlich nehmen SIJ-Mitarbeiter die Delphin-Messgeräte regelmäßig auch mit ins weit entfernte Namibia, um Messungen vor Ort vorzunehmen. Hier herrscht wie in vielen Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung gleichzeitig großer Wassermangel. Das SIJ untersucht und entwickelt Systeme, mit deren Hilfe Meerwasser oder kontaminiertes Wasser mit Solarenergie zu Trinkwasser aufbereitet werden kann.

Damit sollen die Lebensrundlagen für die dort lebende Bevölkerung dauerhaft gesichert und so ein wesentlicher Beitrag zur Bekämpfung von Armut sowie Verhinderung von Krisen in der Region geleistet werden.

Die Erforschung verschiedenster Technologien, um die unbegrenzt zur Verfügung stehenden solare Energie zu nutzen, lohnt sich demnach sowohl in sonnenärmeren als auch in den sonnenreichen Regionen der Erde.

Hannover Messe: Halle 11, Stand B51

(ID:32324440)