Auslegung von Parabolrinnen Typ EuroTrough für Solarkraftwerke im Originalmaßstab

Parabolrinnenkollektoren sind die bisher kommerziell erfolgreichste Technologie für solarthermische Kraftwerke. Bisher werden diese überwiegend in Stahlbauweise hergestellt. Im DFG-SPP 1542 'Leicht Bauen mit Beton' wurde von den Antragstellern gemeinsam das Projekt Leichte verformungsoptimierte Schalentragwerke aus mikrobewehrtem UHPC am Beispiel von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke bearbeitet. Im Rahmen des Projektes wurden spezifische Einwirkungen und Beanspruchungen ermittelt, die Grundlagen für eine Genauigkeitsanalyse der Schaleninnenfläche gelegt, parametrisierte, numerische Simulationsmodelle entwickelt und Multilevel-Optimierungen zur Formfindung durchgeführt. Zusätzlich wurden Schalenstabilität und winderregten Schwingungen untersucht. Weiterhin wurde eine geeignete Betontechnologie identifiziert, das Verformungsverhalten beim Erhärtungsprozess validiert und ein Demonstrator (Grundfläche 3,2 x 2,2 m) konzipiert und hergestellt. Nicht zuletzt dank dieses Demonstrators hat das Projekt große Aufmerksamkeit bei Herstellern von Solarkraftwerken gefunden, wo für eine Betonlösung hinsichtlich Steifigkeit, Produktionsgeschwindigkeit und Kosten große Vorteile gegenüber bestehenden Stahlbau-Lösungen gesehen werden. Jetzt ergeben sich jetzt zwei Handlungsstränge. 1.) Erweiterung des Grundkonzeptes auf brückenartige Megastrukturen (Grundfläche 30 x 10 m): Visionär verfolgen Hersteller von Parabolrinnenkraftwerken Lösungen mit sehr großen Kollektorabmessungen. Um die werkstoffspezifischen Eigenschaften von Beton unter Verwendung der Vorspanntechnik hierfür effektiv nutzen zu können, wird für diese Abmessungen ein völlig neues Konstruktionskonzept mit Hohlschalen und abweichender Lagerkonstruktion erforderlich. Aus Sicht der Kraftwerkstechnik werfen solche Großstrukturen zahlreiche noch ungelöste Fragen auf, so dass ein solches Projekt weit in die Zukunft weist. Zur Bewältigung der hiermit verbundenen Fragestellungen für den Betonbau wurde von beiden Antragstellern gemeinsam ein Anschlussprojekt für die 2. Förderperiode des SPP 1542 beantragt. 2.) Übertragung des Massivschalenkonzeptes auf bisher übliche Rinnen-Abmessungen. Den Stand der Kraftwerkstechnik repräsentieren zurzeit die in Spanien errichteten Anlagen vom Typ ANDASOL mit einer Leistung von 50 MW. Die Rinnen (Typ Euro-Trough) weisen dort Abmessungen von 12,00 x 5,77 m auf. Für diesen Typ, der vorteilhaft mit Massivschalen aus der 1. Förderperiode konstruiert werden kann, besteht seitens der Hersteller aktuell eine sehr große Nachfrage. Die Beantwortung offener Fragen zur Konzeptionierung dieses Typs (Lagerung, Formoptimierung, Schwingungsanfälligkeit, Bewehrungstechnik, Klebtechnik) als Serienprodukt sowie die Errichtung eines Prototyps im Originalmaßstab sollen im Rahmen des vorliegend beantragten Transferprojektes bewerkstelligt werden. Das Projekt kann vollständig unabhängig von der Bewilligung des SPP-Anschlussprojektes (2. Förderperiode) bearbeitet werden.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen (Transferprojekt)

Anwendungspartner Dyckerhoff AG
Wilhelm Dyckerhoff Institut für Baustofftechnologie; Innogration GmbH; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
Institut für Solarforschung; Solarlite CSP Technology GmbH