Untersuchung und Weiterentwicklung von Methoden zur Messung der Strahlungsflussdichteverteilung an solaren Turmkraftwerken

Kurzfassung

Zur Überwachung des Betriebs und zur Charakterisierung der Strahlungsbelastung von Receivern kommerzieller solarthermischer Turmkraftwerke werden im Rahmen dieser Arbeit drei alternative Messsysteme zum derzeit verwendeten Schwenkbalkenverfahren untersucht und weiterentwickelt. Dabei handelt es sich erstens um eine indirekte Methode, wobei der Fokus der Strahlung schritt-weise über eine feststehende Messfläche gezogen wird. Untersuchungen auf Basis von Simulationen und vorläufige Tests liefern zufriedenstellende Ergebnisse. Die Messungenauigkeit der Methode wird hauptsächlich durch unzureichende Heliostat-Nachführung bestimmt und wird auf ±5-9% geschätzt. Abweichungen der integrierten Flussdichteleistung (Eingangsleistung) bleiben dahingegen gering. Eine zweite Alternative besteht in der Simulationen die Strahlungsflussdichteverteilung und deren Validierung bzw. Korrektur durch indirekte Referenzmessungen auf dem Strahlungsschutz. Korrektu-ren der Reflexionseigenschaften des Schutzmaterials führen zu konsistenten Ergebnissen, vergleicht man sie mit dem ProHERMES-System. Aus Unkenntnis über die angefahrenen Zielpunkte werden diese mit statistischen Methoden ermittelt. Die präsentierten Ergebnisse zeigen, dass die exakte Be-stimmung der Flussdichteverteilung mit dieser Methode möglich ist. Die Ungenauigkeit der Methode hängt dabei von der Ermittlung der Stützstellen ab. Direktmessungen der Flussdichte stellen die dritte Alternative da. Die Interpolation der stützpunkt-artigen Messpunke erlaubt die Ermittlung einer Flussdichteverteilung. Sie können ebenfalls zur Über-prüfung von Simulationen herangezogen werden. Die Genauigkeit und Auflösung des Verfahrens wird durch die Anzahl der verbauten Sensoren bestimmt.