Zur Auslegung von innovativen Betonkollektorelementen für solarthemische Parabolrinnenkraftwerke

Kurzfassung
Parabolrinnen stellen die wirtschaftlichste Form der solarthermischen Kraftwerke mit
Solarstrahlenkonzentration dar. Die Kollektorelemente sind der entscheidende Faktor
für die Wirtschaftlichkeit des gesamten Parabolrinnenkraftwerks. Stand der Technik
ist es, die Kollektoren als räumliche Stahlfachwerke mit punktförmig gestützten Spiegeln
auszuführen. Zu diesem Konstruktionsprinzip sind Alternativen möglich.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Machbarkeit einer wirtschaftlichen
Konstruktionsvariante für die Ausführung der Parabolrinnen unter Verwendung des
Werkstoffs Beton untersucht.
Die dabei erörterten Fragestellungen umfassen ein breites Spektrum. Ein Schwerpunkt
liegt auf der Konzeptionierung einer geeigneten Betonrezeptur und den damit
verbundenen betontechnologischen Herausforderungen. Diese waren stets unter
dem Gesichtspunkt einer schnellen Festigkeitsentwicklung zu betrachten. Des Weiteren
konnte ein Großdemonstrator konzeptionell und baulich realisiert werden, durch
welchen die Bauweise eines Parabolrinnenkollektorelements aus hochfestem Beton
vor Augen geführt wird. Diesem sind zwei Innovationen immanent: Zum einen die
Verwendung des Werkstoffs Beton, zum anderen sein neuartiges Auflagerungskonzept.
Der fertiggestellte Großdemonstrator wurde in einer Genauigkeitsanalyse mittels
optischer Messverfahren hinsichtlich seines Interceptfaktors, eine Kenngröße,
von welcher der Systemwirkungsgrad abhängt, beurteilt. Ein weiterer betrachteter
Aspekt ist die Maßhaltigkeit und Formstabilität von Beton, da durch Abweichungen
von ihrer Sollgeometrie der Interceptfaktor einer Parabolrinne reduziert wird. Anhand
von numerischen Untersuchungen wurden die unter realitätsnahen Bedingungen an
einem geeigneten Standort auftretenden Verformungen für den Großdemonstrator
analysiert und in Form einer rechnerischen Wirksamkeitsbeurteilung interpretiert.