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Simulation of shortwave infrared ratio thermometers for the remote opto-thermal characterisation of central external receivers

Caron, Simon und Larue, Romain und Kämpgen, Andreas und Sutter, Florian und Röger, Marc und Nieslony, Michael und Manzano-Agugliaro, F. (2025) Simulation of shortwave infrared ratio thermometers for the remote opto-thermal characterisation of central external receivers. Solar Energy, 286. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2024.113145. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
7MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X24008405

Kurzfassung

The accurate knowledge of the receiver surface temperature Tsurf is important for a safe, efficient and durable power plant operation. Its distribution is typically measured in real time using ground-based longwave infrared (LWIR) thermal cameras. Their calibration requires a priori knowledge of the receiver surface LWIR band emittance $\varepsilon$LWIR. This parameter can be measured with great effort, using portable reflectometers for on tower optical inspection during periodical power plant maintenance. This paper analyses a new measurement principle, based on passive shortwave infrared (SWIR) ratio thermography, for the simultaneous measurement of surface temperature Tsurf and band emittance $\varepsilon$SWIR. The first SWIR ratio thermometer combines two narrow bandpass filters centered on water vapor atmospheric absorption bands (1.4/1.9 µm). This thermometer is sensitive to water vapor to block solar radiation, however thermal radiation emitted by the receiver is also attenuated. The applicability of this thermometer is limited for remote opto-thermal characterization. Under favorable operating conditions, it can measure temperature leve[ls above 550 °C with a relative temperature error $\Delta$T/T less than 2 %. The second SWIR ratio thermometer combines two narrow bandpass filters centered on atmospheric windows (1.64/2.09 µm). This thermometer is insensitive to water vapor and suited for remote distances, however it can only operate off-sun when receiver surface temperature is still above 300 °C, for instance during the cool down phase, before molten salts drainage. The relative temperature error $\Delta$T/T is less than 0.5 % for Pyromark 2500 and oxidized Haynes 230, while the absolute band emittance error $\Delta\varepsilon$ is less than 2.5 percentage points.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213315/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Simulation of shortwave infrared ratio thermometers for the remote opto-thermal characterisation of central external receivers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Caron, SimonSimon.Caron (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7699-8108NICHT SPEZIFIZIERT
Larue, RomainInstitut für SolarforschungNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kämpgen, AndreasCSP ServicesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sutter, FlorianFlorian.Sutter (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2981-5807NICHT SPEZIFIZIERT
Röger, MarcMarc.Roeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0618-4253NICHT SPEZIFIZIERT
Nieslony, Michaelmichael.nieslony (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6110-0895186211851
Manzano-Agugliaro, F.fmanzano (at) ual.eshttps://orcid.org/0000-0002-0085-030XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Januar 2025
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:286
DOI:10.1016/j.solener.2024.113145
Verlag:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated Solar Power, Solar Thermal, Infrared thermography, absorber coating
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Nieslony, Michael
Hinterlegt am:18 Jun 2025 12:14
Letzte Änderung:26 Jun 2025 11:12

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