Im Projekt VORWAiRTS wird die Technik des offenen volumetrischen Luftreceivers für solare Turmkraftwerke verbessert. Hauptansatz ist eine Modifikation hin zu einem konkav geformten Receiver. Damit sollen der Windeinfluss minimiert, die Rückführrate deutlich erhöht und die Strahlungsverluste reduziert werden. Zudem soll das neue Design eine Erhöhung der Temperatur der Rückführluft erlauben, um so den Umwandlungswirkungsgrad des nachgeschalteten Wasser/Dampfprozesses zu erhöhen. Zur konstruktiven Umsetzung eines konkaven Receivers wird die heutige (HiTRec) (Technologie des offenen volumetrischen Receivers (HiTRec)) Konstruktion bearbeitet. Diese Arbeiten werden unterstützt mit numerischen Simulationen. Zu der neuen Konstruktion wird ein Testreceiver in der Leistungsgröße 500kW gebaut und auf der Forschungsebene des Solarturms Jülich unter Realbedingungen getestet. Vor dem Test dieser neuen Receiverkonstruktion ist geplant, den aktuellen Receiver des Solarturms Jülich intensiv unter Last zu testen, um eine solide Basis an Messdaten für die Weiterentwicklung zu haben. Für eine längerfristige Perspektive zur Umsetzung wird eine neue Receiverkonstruktion entwickelt, mit minimalem Kühlbedarf und quasi vollständig geschlossenem Luftkreislauf. Diese Konstruktionsarbeiten werden unterstützt mit detaillierten FEM (Finite-Elemente-Methode)- und CFD (computational fluid dynamics)-Simulationen, um die Auswirkung von Designalternativen auf die solare Performance einschätzen zu können. Für die neuen HiTRec-Receiverkonstruktionen wird eine technische und wirtschaftliche Systemanalyse durchgeführt, um ihr Marktpotential zu ermitteln. Die Analysen wird gestützt auf computergestützte Simulationen des dynamischen und stationären Betriebs eines Referenzkraftwerks mit neuer Receiverkonstruktion.
Ziele: Im PfZ-Projekt wird die IBC-Solarzelle des ISC Konstanz (ZEBRA) für die bevorstehende industrielle Anwendung optimiert. Zusammen mit den Projektpartnern passen wir Diffusionsprozesse, Passivierungs schichten, Prozesssequenz und Laserprozesse an eine Produktion im industriellen Maßstab an. Dabei untersuchen wir gemeinsam wichtige Aspekte der Herstellungsschritte hinsichtlich des möglichen Durchsatzes in der Fertigung, der Herstellungskosten und der notwendigen Investitionen. Untersucht werden alle Herstellungsschritte vom Wafer bis zum Modul. Ziel des Projektes sind 60-zellige Module, die in einer virtuellen Pilotlinie der Partner hergestellt werden und die den Anforderungen an gängige Haltbarkeitstests genügen. Solarzellen und Module werden dabei ausschließlich mit industriell erprobten Prozessschritten und Anlagen hergestellt, sodass sich der Zell prozess durch ein Upgrade bestehender Produktionslinien in die Produktion umsetzen lässt. Beschreibung: Das Projekt ist in fünf Arbeitspakete untergliedert. Sie umreißen die wichtigsten Tätigkeiten, wobei jedoch viele interdisziplinäre Arbeiten notwendig sind. 1. Laserablation und Metallisierung. 2. Diffusion und Passivierung. 3. Modulintegration. 4. Simulation. 5. Industrielle Anwendung. Die Arbeitspakete 1 und 2 dienen zur Anpassung der Prozesse an die industrielle Fertigung und deren weiteren Optimierung. Dabei werden Themen wie z. B. LP-Bordiffusion, schnelle Laserablation, PECVD-AlOx-Passivierung, Siebdruck-Metallisierung und integrierte Bypassdioden bearbeitet. In Arbeitspaket 3 beschäftigt sich das Konsortium mit der Integration der entwickelten Solarzelle in das Modul, gibt Impulse für die Entwicklung modulrelevanter Aspekte und untersucht die Beständigkeit der Module gegenüber den gängigen Alterungstests. Dabei stehen leitende Rückseitenfolien und Lötverbindungen im Fokus. Zudem werden bifaziale Ansätze untersucht und 60-zellige Module hergestellt. Zur Unterstützung der Arbeitspakete 1 bis 3 werden im Rahmen von Arbeitspaket 4 Simulations-rechnungen zu verschiedenen Fragestellungen wie z. B. Antireflexionsschichten (ARC), interner Reflexion, Rückwärtsströmen in Zelle und Modul und Modulverschattung durchgeführt. Arbeitspaket 5 umfasst Arbeiten zur industriellen Umsetzung, wie CoO-Berechnungen von Betriebsmittelkosten und Patent recherchen, und die Herstellung von ZEBRA-Modulen in einer virtuellen Pilotlinie der Projektpartner.
Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt PERFECTION basiert auf der Nutzung spezieller Materialeigenschaften zur Anwendung in mit konzentrierter Solarenergie (CSP) betriebenen Energiewandlungs- und Speicherprozessen. In CSP-Systemen werden Spiegel verwendet, um die Sonnenstrahlung zu konzentrieren, so dass sie als Wärmeenergie nutzbar wird. Die so gewonnene Wärmeenergie kann dann bei hoher Temperatur in chemische Energie umgewandelt werden. Dadurch werden 'solaren Brennstoffe' erzeugt: Wasserstoff und/oder Synthesegas. Das Ziel des Vorhabens ist es, Mischoxide mit der Perowskitstruktur und der allgemeinen Zusammensetzung ABO3 für solarthermische Brennstofferzeugungs- und Speicherprozessen zu entwickeln und zu verwenden und dabei Gemeinsamkeiten zwischen den Materialanforderungen dieser verschiedenen Prozesse auszunutzen.
Der Solarzellenwirkungsgrad ist aufgrund der Kostenstruktur der Konzentratorphotovoltaik (CPV)-Systeme für die Weiterentwicklung der CPV von zentraler Bedeutung. Im Rahmen dieses Förderprojekts soll deshalb der Prototyp einer Fünffachsolarzelle (Quintupelsolarzelle) mit einem Wirkungsgrad von 46% und Weiterentwicklungspotential auf 47% entwickelt werden. Das Konzept basiert auf Epitaxiestrukturen, welche in aktuellen Projekten zu Raumfahrt-Solarzellen der nächsten Generation entwickelt werden. Die zu erwartende Materialqualität der benötigten Schichten ist weitgehend bekannt, wodurch eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit gegeben ist, das Wirkungsgradziel innerhalb dieses Projekts zu erreichen. Die hier verwendete aufrecht metamorphe (UMM) Zellarchitektur wird wesentlich kostengünstiger als andere Solarzellenkonzepte der 46%-Klasse sein. Die Mehrkosten sind relativ zur Wirkungsgradsteigerung moderat, wie AZUR bereits durch die Produkteinführung der UMM-basierenden 3-fach Solarzelle 3C44 demonstrieren konnte. Auf Systemlevel ist somit eine signifikante Senkung der €/W-Kosten zu erwarten. Dadurch werden alle Voraussetzungen geschaffen, dass die hier zu entwickelnde metamorphe Quintupelsolarzelle zukünftig die bevorzugte Solarzelle auf dem hart umkämpften CPV-Markt darstellen und diesem neue Impulse geben wird. Das Ziel des Projektes ist die Realisierung von Solarzellprototypen mit 46% Wirkungsgrad. Weiterhin soll die Mehrleistung im Vergleich zu bestehenden CPV-Zellprodukten in der Anwendung durch Freiland-Messung an CPV Modulen verifiziert werden.
Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 49 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 49 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 49 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 46 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 11 |
| Webseite | 38 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 19 |
| Lebewesen und Lebensräume | 28 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 49 |
| Wasser | 15 |
| Weitere | 49 |