SOPRAN
Am Teststand für solare Prozesswärmeanwendungen SOPRAN des DLR-Standorts Köln-Porz demonstrieren und testen Forschende die Leistungsfähigkeit von linienfokussierenden Kollektoren für Prozesswärmeanlagen und solarthermische Kraftwerke. Die Kollektoren konzentrieren das einfallende Sonnenlicht auf ein Absorberrohr, in dem Wasser fließt und erhitzt wird.
Eine Heiz-Kühleinheit stellt das Wärmeträgermedium Wasser mit Temperaturen zwischen 40 und 200 Grad Celsius bei einem Massenstrom von bis zu acht Kubikmetern pro Stunde für das Solarfeld zur Verfügung. Die Messtechnik und Regelung ermöglichen Wirkungsgradmessungen gemäß der internationalen Kollektorprüfnorm ISO 9806 bis zu einer Temperatur von 200 Grad Celsius. Ein dynamisches Verfahren dient der Auswertung der Messdaten. Man verwendet dieses Verfahren auch, um Tests von Kraftwerkskollektoren in anderen Prüfanlagen des DLR auszuwerten.
Insbesondere die präzise Regelung der Kollektoreintrittstemperatur auf ±0,05 Kelvin über lange Zeiträume und für große Kollektorflächen ermöglicht es, Abweichungen in der Nachführung zu identifizieren. Zudem bietet dies die Möglichkeit, Fehlstellungen der Receiverrohre durch Sprünge in der Austrittstemperatur zu beobachten. Optische Verfahren des QUARZ-Labors finden zusätzliche Anwendung, insbesondere um die Lage der Spiegel zu bestimmen. Mithilfe der unterschiedlichen Prüfverfahren lässt sich ermitteln, wie sich Kollektoren optimieren lassen.
Die Anlage besitzt eine Dampftrommel und einen Kondensator, die neben dem Betrieb mit Druckwasser auch die direkte Dampferzeugung im Kollektorfeld ermöglicht. Der dabei entstehende Sattdampf ist ein oft genutztes Medium zur Wärmeübertragung in Produktionsanlagen. Tests am Prüfstand haben gezeigt, wie die sichere Umsetzung der Direktverdampfung im Kollektorfeld erfolgen kann. In Folgeprojekten wurde die Direktverdampfung mittlerweile erfolgreich in Industrieanlagen realisiert.
Verbraucher wie Wärmekraftmaschinen lassen sich direkt an das Solarfeld anschließen, um mit Solardampf betrieben zu werden. Am SOPRAN-Prüfstand hat man bereits erfolgreich eine Absorptionskältemaschine getestet, die mit Sattdampf betrieben wird.
In der Sopran-Anlage sind zwei Kollektortypen installiert: SL4600 der Firma Solarlite mit einer Aperturfläche von 110 Quadratmetern sowie Kollektoren der Firma Industrial Solar Technology (heute Abengoa-IST) mit einer Aperturfläche von 80 Quadratmetern. Gemeinsam erbringen sie eine Leistung von zirka 100 Kilowatt.