Konzeptentwicklung von Heliostat-Installationsfahrzeugen

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurde ein Konzept zur automatischen Installation der Heliostaten von Solarturmkraftwerken entwickelt, mit dem maßgeblichen Ziel, die Installationskosten zu senken. Das zugrundeliegende Heliostat-Design ist eine Entwicklung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. Nach einer Diskussion verschiedener Arten des Fundaments, wurde die Pfahlgründung aufgrund ihrer geringen Stückkosten pro Heliostat ausgewählt. Die Umsetzbarkeit wurde durch die Berechnung der Windlasten und der Standsicherheit untersucht. Als Einbringmethode der Pylone wurde das Vibrationsrammen gewählt, da es durch geringste Bauteilbelastung das Einbringen der sehr dünnwandigen Pylone ermöglicht. Beschädigungen durch Steine, wie Knicken oder Beulen, werden durch ein massives Innenrohr als temporärer Knickschutz verhindert. Als Folge des Rammens ist die Installation eines Heliostaten in zwei Prozessschritten notwendig - das Rammen der Pylone und die Montage des Konzentrators mit Nachführeinheit. Die Montage erfolgt über Dünnblechschrauben, welche als Fügeverfahren vor dem Hintergrund der Anforderungen als optimal bewertet wurden. Für einen effizienten Transport der Bauteile und für die Installation von mehreren tausend Heliostaten auf einem Solarfeld wurden verschiedene Installations-/Materialflusskonzepte erarbeitet und insbesondere hinsichtlich der resultierenden Installationskosten bewertet. Resultierend daraus wurden Fahrzeugkonzepte zur automatischen Durchführung der beiden Prozessschritte sowie für den Materialtransport abgeleitet und ein Designvorschlag vorgestellt: Ein schweres Raupenfahrzeug für das Rammen der Pylone und zwei kleinere Fahrzeuge für den Transport und die Montage der Konzentratoren mit Nachführeinheit. Das Gesamtkonzept ermöglicht eine automatisierte und kosteneffiziente Installation des Solarfeldes.