AdaptedHelio - Auf Windeinfluss adaptierter Heliostat, basierend auf Windfeld-Messungen im Heliostatenfeld und Validierung von Windkanal-Messungen; unter dem Programm "Forschung und Entwicklung im Bereich solarthermische Kraftwerke" gefördert

Abstract

Das Heliostatenfeld trägt mit einem Anteil von circa 40 % maßgeblich zu den Gesamtinvestitionskosten eines solarthermischen Turmkraftwerkes bei (Mancini, 2000). Ein bisher wenig ausgenutzter Ansatz zur Kostensenkung ist die Anpassung des Heliostat-Designs an lokale Windbedingungen innerhalb des Heliostatenfeldes. Durch Abschattung umliegender Heliostaten kann insbesondere für die feldinneren Heliostaten erwartet werden, dass die auslegungsrelevanten Windlasten verringert sind, wodurch feldinnere Heliostaten schlanker und damit kostengünstiger ausgelegt werden könnten. Neben dem Ansatz das Heliostat-Design an die Feldposition und die lokalen Windbedingungen anzupassen, kann auch eine detaillierte Untersuchung der Validität von Heliostat-Windkanalmessungen zu einem Optimierungspotenzial beitragen. Für den Auslegungsprozess eines Heliostaten sind die Ergebnisse von Windkanalstudien maßgeblich, welche gleichzeitig gewissen Unsicherheiten unterliegen. Bei genauer Kenntnis der Unsicherheiten kann der Auslegungsprozess optimiert werden. Um das Potenzial einer wind-optimierten Heliostat-Auslegung abzuschätzen, wurden im Projekt AdaptedHelio zum einen Feldmessungen an einem Einzel-Heliostat unter realen Windbedingungen durchgeführt, um die Ergebnisse mit Windkanaldaten zu vergleichen. Darüber hinaus wurden Langzeit-Windmessungen innerhalb eines realen Heliostatenfeldes durchgeführt, um eine umfängliche Datenbasis zu generieren, die eine Analyse aerodynamischer Effekte im Heliostatenfeld erlaubt. Neben klassischen Messungen mit Anemometern am Mast wurden dafür zwei Scannende- LiDAR zur Windbestimmung eingesetzt, um das Windfeld der horizontale Windgeschwindigkeit über dem Heliostatenfeld ableiten zu können.