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Studie zeigt mögliche Optionen für CO2-basierte Industrieprozesse in Nordrhein-Westfalen
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Solare Bestrahlungstests - Konzentrierte Solarstrahlung für Anwendungsgebiete bei Werkstoffen über solare Wasserstofferzeugung bis zu Komponententests für die Weltraumindustrie



Der Konzentrator des DLR-Sonnenofens in Köln. Quelle: D

Der Sonnenofen (SOF) und der Hochleistungsstrahler (HLS), Bild rechts, des DLR in Köln bieten Forschern und Anwendern aus Wissenschaft und Industrie vielfältige Möglichkeiten zur technischen Nutzung konzentrierter Solarstrahlung.

Die Anwendungsbereiche umfassen:

  • Substitution fossiler Energieträger bei Industrieprozessen
  • Hochtemperaturschmelzen
  • Belastungstests von Solarzellen für die Satellitenversorgung
  • Komponententests für Raumfahrtanwendungen unter Vakuumbedingungen
  • Werkstoffprüfung, hohe Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten sowie hohe Temperaturen in oxidierender Atmosphäre, keine Einschränkungen durch Heizelemente oder Ofenwände
  • chemische Speicherung von Sonnenenergie (solare Brennstoffe)
  • Ermittlung neuer solarspezifischer Reaktionswege bei der Produktion von Chemikalien sowie bei der Behandlung und Entgiftung von Abfallstoffen
  • solare Wasserstofferzeugung
  • thermochemische Umwandlung fester und/oder nachwachsender Rohstoffe unter Einsatz von Sonnenenergie
  • solare Photochemische Synthesen von Feinchemikalien
  • Kalibrierung hochkonzentrierter optischer Strahlung
  • 3-dimensionale Flussdichte-Messtechnik
  • Raytracing Simulationen
Vakuumkammer für Bestrahlungstests unter Weltraumbedingungen. Quelle: DLR

Im Laborgebäude des Sonnenofens befinden sich ein Testraum zur Durchführung der Experimente, ein Messraum zur Steuerung und Überwachung des Experimentbetriebs und eine Werkstatt für vorbereitende und begleitende Arbeiten an den Versuchsaufbauten. Darüber hinaus gibt es Chemie- und Werkstofflabore.

Für Experimente mit Bedarf an langzeitstabilen Strahlungsbedingungen kann ein Kunstlicht-Hochleistungsstrahler auf Basis von elliptischen Reflektoren mit Xenon-Kurzbogenlampen genutzt werden. Die Reflektoren senden ihre Strahlung mit einer Leistung von 20 kW als konzentrierte Energie mit einer Leistungsdichte größer 4 MW/m² auf einen Zielbereich im Abstand von 3 Metern, wo sie für unterschiedlichste Anwendungen genutzt werden kann. Es besteht die Möglichkeit, mehrtägige Dauerversuche unter sehr stabilen Strahlungsbedingungen sowie Komponententests auf Zertifizierungsniveau durchzuführen.

Neben SOF und HLS stehen weitere Lichtquellen in einem Spektralbereich von UV bis IR zur Verfügung, die in verschiedene Experimentaufbauten, inklusive der Vakuumkammern, integriert werden können.

Die Experimentaufbauten werden stets gemäß der spezifischen Anforderungen des Kunden entwickelt.


Kontakt
Dr.-Ing. Gerd Dibowski
Leiter Großforschungsanlage Sonnenofen

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Future Fuels
, Solarchemische Verfahrensentwicklung
Köln-Porz

Tel.: +49 2203 601 3211

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