Für seinen Beitrag “Simulationsstudie stagnationssicherer Wärmerohrkollektoren – Vergleich zwischen Simulation und Praxis“ hat der ISFH-Wissenschaftler Julian Jensen auf dem diesjährigen Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme einen Posterpreis erhalten.
Die in den vorausgegangenen Forschungsprojekten entwickelten Sonnenkollektoren mit selbstabschaltenden Wärmerohren, sogenannte „Heat Pipes“, können die Maximaltemperatur in Solarthermie-Systemen deutlich senken. Im Stagnationsfall (Anlagenstillstand bei voller solarer Einstrahlung) kann die Verdampfung des Solarkreisfluides und die damit verbundenen thermomechanischen Belastungen für die Systemkomponenten absolut eigensicher vermieden werden, was einerseits die Betriebssicherheit erhöht und andererseits den Einsatz kostengünstiger Materialien, wie Polymerwerkstoffen, erlaubt.
Temperaturabschaltende Kollektoren konnten in Simulationsprogrammen für Ertragsvorhersagen bisher lediglich in Abhängigkeit der Absorber- bzw. Fluidtemperatur abgebildet werden, wie es z.B. bei der Temperaturbegrenzung durch schaltende Absorberbeschichtungen der Fall ist. Der in den Wärmerohrkollektoren zu Grunde liegende Abschaltprozess und die sich als Folge einstellende Temperaturbegrenzung findet jedoch sowohl in Abhängigkeit der Temperatur als auch der solaren Einstrahlung statt. Um diese Art der Temperaturbegrenzung in der Simulationsumgebung TRNSYS abbilden zu können, musste ein existierendes TRNSYS-Kollektormodell entsprechend modifiziert werden.
Im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens „Entwicklung und Demonstration innovativer, stagnationssicherer solarthermischer Anlagen mit Heat-Pipe-Kollektoren“ (Akronym: HP-SYS) wurden reale Feldtestanlagen umgesetzt und im Zeitraum von über einem Jahr messtechnisch begleitet. Diese Anlage wurden in TRNSYS abgebildet und die Simulationsergebnisse mit Messdaten aus der Praxis verglichen. Somit konnte eine hinreichend genaue Validierung vorgenommen werden. Eine Parameterstudie zeigt zudem die Einflüsse von Kollektortyp und Abschalttemperatur auf das Betriebsverhalten in der Anlage auf.
Das Forschungsvorhaben HP-SYS wird durch das Land Niedersachsen und das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (FKZ 3ETW005) unterstützt.
Das Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme, was dieses Jahr vom 03. bis 05. Mai wieder in Präsenz im Kloster Banz (Bad Staffelstein) stattfand, steht in der Tradition des Branchentreffs. Zum 32. Mal wurde sich zum Stand der Technik und neuen Entwicklungen in der Solarthermie ausgetauscht. Der Beitrag von Julian Jensen wurde neben zwei weiteren Arbeiten unter 29 Präsentationen ausgewählt.
Julian Jensen studierte Umweltingenieurwesen an der TU Bergakademie Freiberg und arbeitete zunächst als Wissenschaftler im Bereich konzentrierender Sonnenkollektoren für Hochtemperaturanwendungen an der Hochschule Bochum. Seit 2019 ist er Teil der Arbeitsgruppe Kollektoren am ISFH und als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt HP-SYS tätig. Neben der Abbildung des optischen Verhaltens von Vakuumröhrenkollektoren auf Basis sogenannter Raytracing-Simulationen beschäftigt sich Herr Jensen in seiner aktuellen Forschung mit thermischen Simulationen von Solarthermie-Systemen mit temperaturbegrenzenden Sonnenkollektoren.
Preisverleihung auf dem Symposium Solarthermie und innovative Wärmesysteme 2022.
