Montag, 9. Mai 2016
Wissenschaftler des DLR-Instituts für Solarforschung und des spanischen Forschungszentrums CIEMAT beendeten erfolgreich eine dreijährige Testphase zum Alterungsverhalten von unterschiedlichen Schutzschichten auf Aluminiumspiegeln und leiteten daraus eine Methodik zur beschleunigten Alterung ab. Aluminiumbasierte Solarspiegel können eine kostengünstige Variante zu den bisher eingesetzten Solarspiegeln aus Glas sein. Ihrer geringeren Reflexion steht die gute Verformbarkeit gegenüber, wodurch sich Aluminiumreflektoren vor allem für Kollektoren im Prozesswärmebereich oder für komplexe Kollektorgeometrien eignen.
Aluminiumreflektoren bestehen aus einem gewalzten Aluminiumsubstrat mit reflexionsverstärkenden Beschichtungen. Darüber ist eine drei bis sechs Mikrometer dicke transparente Schutzschicht aufgetragen, die die reflektierende Aluminiumschicht vor Umwelteinflüssen schützen soll. Diese Schutzschicht ist entscheidend dafür, in welchem Ausmaß die Reflexionseigenschaften des Materials durch Sandabrasion oder Korrosion über die Lebensdauer beeinträchtigt werden. Im ALUMIR-Projekt arbeiteten DLR und CIEMAT mit drei Herstellern von Aluminium-Solarspiegeln zusammen, die Spiegelproben mit neun unterschiedlichen Schutzbeschichtungen bereitstellten.
Die Spiegelproben der Unternehmen Alanod, Almeco und Constellium wurden an neun Standorten mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen platziert. Dafür hatten die Wissenschaftler Wüsten- und Küstenstandorte in Spanien, Marokko und den Vereinigten Arabischen Emiraten ausgewählt. Die Exposition der Proben an den Standorten lief in enger Zusammenarbeit mit den Forschungsinstituten ITC, IRESEN und Masdar Institute.
Parallel zu den Außenbewitterungstests wurden die Materialien künstlich erzeugten Umgebungsbedingungen in Klimakammern ausgesetzt. Diese Tests fanden im OPAC-Alterungslabor von DLR und CIEMAT auf der Plataforma Solar de Almería (Eigentümer: CIEMAT) statt. Hier untersuchten die Forscher verschiedene Belastungen, wie zum Beispiel Feuchte, Salzsprühnebel, Sandabrasion, UV-Strahlung oder zyklische thermische Belastung und wählten gezielt eine beschleunigte Testsequenz aus, welche die außen beobachteten Degradationserscheinungen auf realistische Art und Weise innerhalb einer stark verkürzten Zeitdauer im Labor nachbildet. Die Degradationsraten der außen exponierten und beschleunigt gealterten Spiegelproben wurden in regelmäßigen Abständen vermessen, die Ergebnisse verglichen und korreliert. Aus der abgeleiteten Methodik zur beschleunigten Alterung können Abschätzungen für die Lebensdauer von Aluminiumreflektoren getroffen werden.
Die umfangreichen Tests zeigten, dass die optische Leistung der Spiegel nach Ablauf der drei Jahre Außenexposition zwar noch zufriedenstellend war, aber dass die Degradation der Aluminiumspiegel deutlich höher ausfiel als die von Glasspiegeln. Dazu Dr. Reinhard Dasbach, Leiter für Forschung und Entwicklung bei Almeco „Das Projekt gab uns die Möglichkeit unsere kommerziellen und neuentwickelten Solarspiegel unter realistischen Bedingungen im Außeneinsatz zu testen. Die Ergebnisse sind für die weitere Optimierung unserer Spiegel sehr hilfreich."
Dr. Stefan Ziegler, Leiter für Forschung und Entwicklung bei Alanod, zog zum Abschluss des Projektes Bilanz: „Die Ergebnisse des ALUMIR-Projektes liefern uns wichtige Erkenntnisse zum Alterungsverhalten und zur Lebensdauer unserer Aluminium-Solarspiegel. Bei Alanod werden wir die neue beschleunigte Alterungsmethodik für die Entwicklung und Optimierung neuer Beschichtungen einsetzen."
Die abgeleitete Methodik zur beschleunigten Alterung der Aluminiumspiegel wurde im März 2016 in Form einer Guideline auf der SolarPACES Task III Homepage veröffentlicht (http://www.solarpaces.org/tasks/task-iii-solar-technology-and-advanced-applications).
Partner des DLR-Instituts für Solarforschung im Projekt ALUMIR:
CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Technológicas): das spanische Forschungszentrum CIEMAT ist als Eigentümer und Betreiber der Plataforma Solar de Almería (PSA) langjähriger Kooperationspartner des DLR. Die PSA ist die größteeuropäische Forschungseinrichtung für konzentrierende Solartechnologien.
Alanod GmbH und Co. KG: ein mittelständischer Weltmarktführer für die Veredelung von Aluminiumbändern mit Sitz in Ennepetal (D) und zwei weiteren Standorten in Großbritannien und den USA. Der Geschäftsbereich Alanod Solar des Unternehmens ist auf die Beschichtung von solarthermischen Spiegeln aus Aluminium spezialisiert.
Almeco Group: Die Almeco Gruppe ist auf die Herstellung von Aluminiumprodukten für die Anwendungsfelder Beleuchtung, Solar und Dekor spezialisiert. Im Geschäftsbereich Almeco Solar entwickelt und vertreibt das Unternehmen Absorberbeschichtungen für unterschiedliche Anwendungsbereiche und hochreflektierende Spiegelsysteme auf Aluminiumbasis.
Constellium (Niederlande): Ein weltweit führender Hersteller von Aluminiumprodukten und -lösungen für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, mit den Schwerpunkten Luftfahrt, Automobil und Verpackungen. Constellium besitzt Werke in 22 Ländern in Europa, North Amerika und China sowie Niederlassungen in Amsterdam (HQ), Paris, Zürich und New York.