Light concrete shells for parabolic trough collectors – Conceptual design, prototype and proof of accuracy

Forman, Patrick; Müller, S.; Ahrens, Alexander; Schnell, Jürgen; Mark, Peter; Höffer, Rüdiger; Hennecke, Klaus; Krüger, Joachim

doi:10.1016/j.solener.2014.11.002

Cited by 28 publications

(15 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Die Schnittgrößen variieren je nach Positionierung der Schale während der Sonnennachführung. Die spezifischen Windbeanspruchungen basieren auf hinreichend genau modellierten Windkanaluntersuchungen für unterschiedliche Auslenkungen. Aufgrund des Aufstellorts des Kollektors in Borchen (Deutschland) wurde zusätzlich eine Schneelast nach berücksichtigt, welche bei typischen Standorten von solarthermischen Anlagen obsolet wäre.…”

Section: Entwurf Und Randbedingungenunclassified

“…In einem iterativen Formfindungsprozess wurde die Schalendicke für den Betriebszustand bei einer maßgeblichen Kollektorauslenkung von –45° so dimensioniert, dass die Genauigkeitsanforderung zur Solarstrahlenkonzentration auch für andere Kollektorauslenkungen eingehalten wird. Für eine Schalendicke von 5,5 cm im Scheitel, linear abnehmend zu 3,5 cm am Schalenrand, konnte ein Steigungsfehler SDx,rms von 2,08 mrad basierend auf den numerisch ermittelten Verformungen bestimmt werden (Bild ), was zwar geringfügig über dem angestrebten Grenzwert von 2 mrad liegt, aber für eine prototypische Auslegung der Schale als hinreichend genau angesehen wurde.…”

Section: Bemessung Und Herstellungunclassified

See 1 more Smart Citation

Konzeptionierung und Errichtung eines originalmaßstäblichen Parabolrinnenkollektors aus Hochleistungsbeton

Penkert

Forman

Mark

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

View full text Add to dashboard Cite

Parabolrinnen sind die etablierteste Technologie konzentrierender solarthermischer Kraftwerke, welche die direkte solare Strahlung linienartig zur nachträglichen Stromerzeugung mittels Kraftwerksblock bündeln (Concentrated Solar Power). Bisherige Kollektoren bestehen überwiegend aus Stahlfachwerken, die parabolisch gekrümmte Spiegel punktartig stützen. Dabei entsteht eine Trennung von Trag‐ und Reflektorstruktur. Diese Separation wurde durch eine Betonschale mit einem kleinformatigen Demonstrator aus Hochleistungsbeton mit neuartiger Abrolllagerung aufgehoben [3]. Im Projekt ConSol („Concrete Solar Collector“) wurde von einem Konsortium unter Führung des Deutschen Zentrums für Luft‐ und Raumfahrt (DLR) dieses konzeptionelle Design aufgegriffen und auf originalmaßstäbliche Parabolrinnen mit einer Aperturweite von 5,77 m und einer Gesamtlänge von 24 m weiterentwickelt. Dazu wurde eine verformungsoptimierte, filigrane Betonschale von nur i. M. 4,5 cm Dicke entwickelt, welche auf einer sichelförmigen Abrolllagerung der Sonne nachgeführt wird. Ein Kippen bzw. Abrutschen wird durch Betonverzahnungen verhindert. Die Nachführung gelingt über ein eigens entwickeltes Antriebssystem mit Kettenverbindungen und einer Leistung von nur 180 W. Eine Qualifizierung der optischen Wirksamkeit erfolgte mithilfe digitaler Nahbereichsphotogrammetrie.

show abstract

Section: Entwurf Und Randbedingungenunclassified

Section: Bemessung Und Herstellungunclassified

Konzeptionierung und Errichtung eines originalmaßstäblichen Parabolrinnenkollektors aus Hochleistungsbeton

Penkert

Forman

Mark

et al. 2019

Beton und Stahlbetonbau

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Aufgrund der Sonnennachführung resultieren verschie dene Belastungssituationen in Abhängigkeit von der jeweiligen Auslenkung. In Windkanaluntersuchungen im Grenzschichtwindkanal der Ruhr‐Universität Bochum wurden daher sowohl Druckbeiwerte über die Öffnungsweite als auch resultierende Kraftgrößen für maßgebende Kollektorauslenkungen bestimmt. Die Windkanalversuche erfolgten an einem „Rapid‐Prototype”‐Modell aus Symmetriegründen an der vertikalen Modellhalbierenden.…”

Section: Einwirkungenunclassified

“…Durch den Demonstrator mit einer Aperturweite von 2,205 m konnte gezeigt werden, dass mit einer dünnwandigen Parabolschale aus Hochleistungsbeton die hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und damit an die optische Wirksamkeit eingehalten werden können . Zum „Upscaling” auf die Aperturweite des kommerziellen Systems „EuroTrough” ist eine Ausführung als einwan dige Schale ungeeignet (vgl.…”

Section: Konzeptstudien Und Umsetzungunclassified

See 1 more Smart Citation

Parabolschalen aus Hochleistungsbeton als Solarkollektoren

Forman

Kämper

Stallmann

et al. 2016

Beton und Stahlbetonbau

View full text Add to dashboard Cite

Parabolrinnen in solarthermischen Kraftwerken werden bisher vornehmlich als Stahlfachwerke mit punktgestützten Spiegelelementen hergestellt. Um die Stromerzeugung kostengünstiger zu gestalten, wurde bereits an einem kleinformatigen Demonstrator mit Parabolschale gezeigt, dass solche Kollektormodule auch aus Beton hergestellt werden können [1]. Unterschiedliche Konzepte, welche sich in ihrer Apertur sowohl an etablierten Kollektormodulen mit ca. 6 m Öffnungsweite als auch an großformatigen Kollektoren mit bis zu 10 m großen Aperturweiten orientieren, wurden im Rahmen des von der DFG geförderten Schwerpunktprogramms SPP 1542 „Leicht Bauen mit Beton” innerhalb des Kooperationsprojekts zwischen der Technischen Universität Kaiserslautern und der Ruhr‐Universität Bochum entwickelt. Sie unterscheiden sich zusätzlich durch ihre Lagerungsart und in der Querschnittsausbildung entweder als einwandige Schale mit kraftflussaffinen Aussteifungselementen oder als Hohlstruktur mit hergeleiteten, effektiven Steifigkeiten. Die entwickelten Module genügen dem Anspruch einer leichtgewichtigen und materialeffizienten Konstruktion. Wesentliche Einwirkungen auf Parabolschalen sind dabei Eigen‐, Wind‐ und antriebsbedingte Torsionslasten, welche als lokale und globale Lastansätze dargestellt werden und deren Einfluss auf die Auslegung der Schalen beschrieben wird.

show abstract