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CollFieldEff+ - Modellierung der thermischen Leistung von Kollektorfeldern und Entwicklung einer Methodik zur In-situ-Leistungsprüfung

Im Fokus der industrienahen Dissertation CollFieldEff+ steht die verbesserte Erfassung und Charakterisierung der thermischen Leistungsfähigkeit von Kollektorfeldern mit abgedeckten Flachkollektoren im realen Anlagenbetrieb.

Im Fokus der industrienahen Dissertation CollFieldEff+ steht die verbesserte Erfassung und Charakterisierung der thermischen Leistungsfähigkeit von Kollektorfeldern mit abgedeckten Flachkollektoren im realen Anlagenbetrieb.

Der methodische Zugang ist zum Ersten eine präzise Kollektorfeldmodellierung, welche die thermische Leistungsfähigkeit von Kollektorfeldern angemessen beschreibt, und zum Zweiten die Entwicklung eines In-situ-Tests für Kollektorfelder, mit dem das Verhalten der Kollektoren im realen Anlagenbetrieb bewertet werden kann. Dieser In-situ-Test ist auch mit Messtechnik durchführbar, wie sie bei kommerziellen solarthermischen Großanlagen üblicherweise vorhanden ist.

Ein wichtiger Baustein ist eine detaillierte Strahlungsmodellierung. Der in der Dissertation entwickelte Strahlungsalgorithmus ermöglicht die Berechnung der tatsächlich auf die Kollektoren eintreffenden Diffus- und Direktstrahlung sowie der für die Strahlungsprädikation wichtigen horizontalen Globalstrahlung, basierend auf Messdaten für die Globalstrahlung in Kollektorebene.

Die entwickelten Verfahren helfen bei Monitoring, Optimierung und Simulation von Leistung und Ertrag solarthermischer Anlagen. Dadurch wird die Planungs- und Betriebssicherheit sowie die Wettbewerbsfähigkeit der Solarthermietechnologie erhöht. Da die Modellierung mittels eines Grey-Box Ansatzes dynamische Effekte sehr gut abbildet, ist die Erschließung potenzialstarker Anwendungsfelder im Bereich der Regelung von solaren Großanlagen angedacht, insbesondere im Zusammenhang mit modellprädiktiven Ansätzen.

Publikationen

Tschopp, D., Tian, Z., Berberich, M., Fan, J., Perers, B., & Furbo, S. (2020). Large-scale solar thermal systems in leading countries: A review and comparative study of Denmark, China, Germany and Austria. Applied Energy, 270, 114997. DOI: 10.1016/j.apenergy.2020.114997

Fahr, S., Tschopp, D., Nielsen, J.E., Kramer, K., & Ohnewein, P. (2020). Review of in situ Test Methods for Solar Thermal Installations. Proceedings of SWC 2019/SHC 2019, Santiago de Chile: International Solar Energy Society, 1-10. DOI: 10.18086/swc.2019.06.02

Tschopp, D., Ohnewein, P., Hausner, R., & Rohringer, C. (2017). In-situ Testing of Large Collector Arrays – Challenges and Methodological Framework. Proceedings of SWC 2017/SHC 2017, Abu Dhabi: International Solar Energy Society, 1-10. DOI: 10.18086/swc.2017.36.03

Portrait Daniel  Tschopp

Projektleiter

DI Mag. Daniel Tschopp

Auftraggeber

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG

Projektkoordination

AEE - Institut für nachhaltige Technologien

Status

abgeschlossen