Vor den beiden Solartürmen in Jülich sind mehr als 2.000 Spiegel in Reihen aufgestellt.
Während der Bestrahlungstests fokussieren die Spiegel das Licht, indem sie die einfallenden Sonnenstrahlen auf den Strahlungsempfänger oder die entsprechenden Testebenen reflektieren.
Eine Mitarbeiterin des DLR überprüft die Position der Spiegel im Heliostatfeld
Die Ausrichtung der Spiegel variiert und ist abhängig von dem jeweiligen Test. Je nach Versuch werden unterschiedliche Zielpunkte fokussiert. Eine im DLR entwickelte Steuerungssoftware kann Teilmengen der Spiegel so ausrichten, dass mehrere Experimente gleichzeitig stattfinden können.
Parabolrinnenkollektor auf der Évora Molten Salt Platform (Eigentümer: Universität Évora)
Parabolisch geformte Spiegelrinnen werden einachsig der Sonne nachgeführt und fokussieren das Licht auf ein in der Brennlinie verlaufendes Absorberrohr, in dem geschmolzenes Salz die Wärme aufnimmt.
Die Abteilung erforscht und entwickelt konzentrierende Solartechnologien für verschiedene Anwendungen wie Stromerzeugung, thermochemische Prozesse und Prozesswärme. Diese Technologien nutzen die Sonnenenergie nicht nur für die direkte Stromerzeugung während der Sonneneinstrahlung, sondern auch für eine steuerbare Versorgung mithilfe thermischer Speicher, um eine kontinuierliche Stromversorgung auch in Zeiten ohne direkte Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Unsere aktuelle Forschung konzentriert sich auf Solarturmsysteme, die Salzschmelzen, Luft oder Partikel als Wärmeträger verwenden sowie auf Parabolrinnensysteme mit Salzschmelzen.
Wir arbeiten daran, dass konzentrierende Solarenergie und hybride erneuerbare Energiesysteme kostengünstig, effizient und steuerbar betrieben werden können. Digitale Zwillinge und Technologien der künstlichen Intelligenz ermöglichen einen stärker automatisierten und autonomen Betrieb komplexer Solarsysteme. Darüber hinaus entwickeln und validieren wir innovative Komponenten und Systemkonzepte sowie intelligente Betriebsstrategien für konzentrierende solarthermische Systeme.
Konzentrierende Solarsysteme bieten eine kostengünstige und regelbare Möglichkeit zur Bereitstellung von Strom oder Prozesswärme, wenn sie mit thermischen Speichern kombiniert werden. Die wichtigsten Systeme in diesem Bereich sind die Solarturm- und Parabolrinnensysteme.
Im Bereich der Solarturmsysteme liegt ein Schwerpunkt auf der Entwicklung von Solarreceivern. Diese empfangen die konzentrierte Solarstrahlung, wandeln sie in Hochtemperaturwärme um und geben sie an ein Wärmeträgermedium ab. Wir arbeiten daran, die Betriebstemperatur zu erhöhen und kostengünstige Materialien einzusetzen.
Für Parabolrinnensysteme liegt unser Forschungsschwerpunkt auf dem Ersatz von Thermoöl durch Salzschmelze, was zu erheblichen Kostensenkungen führen kann. Gleichzeitig erforschen wir innovative Kollektorkonzepte und erschließen neue Anwendungsbereiche, insbesondere für Prozesswärmeanwendungen.
Dank jahrzehntelanger kontinuierlicher Arbeit auf diesem Gebiet besitzt die Abteilung eine weltweit anerkannte wissenschaftliche Expertise und arbeitet in enger Kooperation mit der Industrie. Darüber hinaus verfügen wir über eine einzigartige Forschungsinfrastruktur, darunter die Solarturmanlage in Jülich und eine in Partnerschaft mit der Universität Évora (Portugal) betriebene Salzschmelze-Parabolrinnen-Anlage.
Kernkompetenzen der Abteilung
Entwicklung und großtechnische Erprobung von Solarreceivern für verschiedene Temperaturbereiche und mit unterschiedlichen Wärmeträgermedien, darunter Salzschmelze, Luft und Feststoffpartikel
Forschung und Validierung von Solarkonzentratoren für Anwendungen in der Solarthermie und Solarchemie
Stationäre und transiente Simulation von konzentrierenden solarthermischen Systemen und Komponenten unter Verwendung eigener Raytracing-Tools und anderer selbst entwickelter Simulationssoftware sowie kommerzieller Tools wie CAD (Computer Aided Design), FEM (Finite Element Method), CFD (Computational Fluid Dynamics) und DEM (Discrete Element Method).
Betrieb einer 10-Megawatt-Solarturmtestanlage mit Luft-, Salzschmelze- und Partikeltestanlagen in Jülich und gemeinsamer Betrieb einer 3,5-Megawatt-Parabolrinnen-Testplattform mit Salzschmelze in Évora (Portugal) in Kooperation mit der Universität Évora
Digitalisierung und Automatisierung von Solarturm- und Parabolrinnenanlagen
Abteilungsstruktur
Die Abteilung ist in vier Gruppen gegliedert. Sie arbeiten an den Standorten Köln, Stuttgart und Jülich:
Fluid-Systeme
Die Forschungsgruppe befasst sich mit der Weiterentwicklung von Flüssigsalz-Technologien sowohl für Parabolrinnen- und Solarturmanlagen als auch für industrielle Prozesswärmeanlagen.
Partikel-Systeme
Das Team entwickelt Partikelreceiver und -systeme für Temperaturen bis 1.000 Grad Celsius, hauptsächlich den rotierenden Partikelreceiver, aber auch Partikelwärmetauscher für Prozesswärmeanwendungen.
Simulation und Digitalisierung
Die Mitarbeitenden in der Gruppe arbeiten an Regelungs- und Betriebsstrategien für Solarturmkraftwerke auf Basis aktueller Informationstechnologien, an der Simulation solarer Prozesse und der Entwicklung entsprechender Software sowie an der Weiterentwicklung Offener Volumetrischer Receiver.
Solarturm-Kraftwerk Jülich
Das Team betreibt die Anlage und führt zahlreiche Großversuche durch. Der wissenschaftliche Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Solarkonzentrator-Systemen und Flussdichte-Messverfahren.
