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.