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Alterungstests
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Härtetests für zentrale CSP-Komponenten



Die Komponenten thermischer Solarkraftwerke sind im Einsatz extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt, die zu einer starken Beanspruchung des Materials führen. Um die Widerstandsfähigkeit der Komponenten beurteilen zu können, führt das DLR QUARZ-Zentrum Alterungstests für Parabolrinnenreceiver und Spiegel durch. Mit diesen Tests werden gezielt die Auswirkungen einzelner Faktoren wie Temperaturwechsel, Feuchtigkeit oder Abrieb durch Sand untersucht.

Alterungstests für Parabolrinnenreceiver

Überhitzungs- und Temperaturwechsel-Test

Der Überhitzungstest ist ein beschleunigter Alterungstest für die Absorptionsbeschichtung des Receivers. Ölreceiver werden dafür über eine Dauer von 1.000 Stunden auf eine Temperatur von 478°C elektrisch aufgeheizt. Als beschleunigten Alterungstest mit Temperaturwechseln empfehlen wir einen Test, bei dem 100 Zyklen mit Temperaturen von 200 bis 478°C durchlaufen werden.
Die Abweichung der vor und nach einem Test gemessenen Leistung des Receivers belegt den Einfluss der beschleunigten Alterung auf seine Leistungsfähigkeit.

Ermüdungstest für Faltenbalge

Teststand für Ermüdungstests für Faltenbalge. Quelle: DLR

Um die Beständigkeit der Faltenbalge zu untersuchen, wird das Absorptionsrohr fixiert und das Glashüllrohr vor- und zurückgeschoben. Elektrische Heizelemente erhitzen das Absorptionsrohr währenddessen von innen, bis die Faltenbalge ihre maximale Betriebstemperatur erreichen. Die Relativbewegung von Absorptionsrohr und Glashüllrohr presst die Faltenbalge zusammen und expandiert sie im selben Maße wie das im Solarfeld geschieht. Als Bewertungskriterium für die Qualität der Faltenbalge wird der Wärmeverlust des Receivers herangezogen.

Receiverglas und Spiegel

An kleinen gebogenen Glasproben wird im DLR QUARZ-Zentrum die Dauerhaftigkeit der antireflektierenden Beschichtung von Receivern gemessen. In enger Kooperation mit dem spanischen Forschungszentrum CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas) bietet das QUARZ-Zentrum außerdem beschleunigte Alterungstests für Spiegel an.

Die folgenden Einflussfaktoren können untersucht werden:

  • Kondensation
  • Sandabrasion
  • Abrasion optischer Schichten
  • Nassabrieb
  • UV-Einstrahlung
  • Gefrierende Feuchtigkeit
  • Kombination aus UV-Einstrahlung und Feuchte
  • Salzsprühnebel
  • Temperaturwechsel
Salzsprühnebeltest. Quelle: DLR

Weitere Testeinrichtungen befinden sich in Spanien und Nordafrika, wo beschleunigte Alterungstests im Freien durchgeführt werden. Diese Tests ermöglichen es, die Laboruntersuchungen unter realen Bedingungen zu verifizieren. Ein zentraler Aspekt ist hier das Verständnis der Mechanismen, die zur beobachteten Verschlechterung der Spiegeleigenschaften führen.


 


Kontakt
Dr.-Ing. Florian Sutter
Gruppenleiter Materialien, Schichten, Komponenten

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Solarforschung
, Qualifizierung
Almería (Spanien)

Tel.: +49 2203 601 4166

Links
CIEMAT, Spanien
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