Endbericht (1.3 MB) - Haus der Zukunft

ASTTP Forschungsagenda Solarthermie
4.7 Prozesswärmekollektoren
4.7.1 Stand der Technik
Einige Prozesswärme-Anwendungen finden bei Temperaturen statt, die von
„normalen“ Niedertemperaturkollektoren bereitgestellt werden, nämlich 30°C bis
80°C. Ein nicht unerheblicher Teil des industriellen Bedarfs an Prozesswärme
besteht jedoch auch bei Temperaturen zwischen 80°C und 250°C.
Prozesswärmekollektoren sind neu im Portfolio der solarthermischen Kollektoren.
Normalerweise erfordern diese Systeme eine starke Leistung (und dafür große
Kollektorflächen), niedrige Kosten, hohe Zuverlässigkeit und Qualität.
Während Nieder- und Hochtemperaturkollektoren auf einem dynamisch
wachsenden Markt angeboten werden, befinden sich Prozesswärmekollektoren in
einem frühen Entwicklungsstadium und es gibt noch keine Produkte in
industriellem Maßstab.
Die technologischen Ansätze bei Prozesswärmekollektoren können zwischen
Optimierung des optischen Konzentrationsfaktors oder der Nachführungsmethode
unterteilt werden. Optische Konzentration ist eine Möglichkeit, höhere
Arbeitstemperaturen zu erreichen, wobei das Verhältnis von Absorberfläche zu
Aperturfläche (Strahlungseintrittsfläche in den Kollektor) verkleinert wird. Der
Nachteil der Konzentration ist die Verminderung der einstrahlwinkelabhängigen
Strahlungsakzeptanz des Kollektors. Daher muss der Kollektor der Sonne
nachgeführt werden. Die Nachführung kann bei geringen Konzentrationsfaktoren
typischerweise saisonal realisiert werden, bei höherer Konzentration sind kürzere
Nachführintervalle notwendig. Die Nachführung bedingt zusätzliche mechanische
Konstruktionselemente und bewegte Teile, die zusätzliche Kosten und
Wartungsaufwand verursachen.
Neben diesen “konzentrierenden“ Kollektoren werden derzeit verbesserte flache
Kollektoren mit Doppel- und Dreifachverglasung und CPC-Kollektoren entwickelt,
die für Prozesswärmeanwendungen bis zu 120°C interessant sein können.
4.7.2 Kernbereiche für technologische Entwicklung
Es ist eine Herausforderung, die Temperatur der erzeugten Wärme zu erhöhen
und dabei den Kollektorwirkungsgrad über 50% zu halten. Hier sind erhebliche
Bemühungen bei Forschung, Entwicklung und Konstruktion (F, E&K) von Seiten
der Industrie und der Wissenschaft erforderlich. Diesbezüglich wurde die Arbeit
bereits aufgenommen, es ist aber noch viel zu leisten.
Die Arbeiten auf diesen Gebieten führten bisher zu so genannten „verbesserten
Flachkollektoren“ mit Doppelverglasung, wie sie beispielsweise von der Grazer
Firma Ökotech entwickelt wurden.
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