Atmosphärische Abschwächung reflektierter Solarstrahlung in Turmkraftwerken

Die spanische Solarforschungseinrichtung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) liegt in der südostspanischen Provinz Almería, nahe der Wüste von Tabernas, auf der Plataforma Solar de Almería (PSA), und bietet Forschungsaufenthalte für Praktikanten, Bachelor- und Masterstudenten. Auf diesem über 100 Hektar großen Gelände wird seit 1980 die geballte Kraft der andalusischen Sonne genutzt, um verschiedene konzentrierende Hochtemperatur-Solartechnologien unter praxisnahen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Mehr als 20.000 Quadratmeter unterschiedlich geformter Spiegel in verschiedenen Testeinrichtungen konzentrieren die direkte Solarstrahlung zur Erzeugung hoher und höchster Temperaturen. Diese in der kargen Landschaft teilweise futuristisch anmutenden Anlagen bilden das größte europäische und in seiner Vielfalt auch weltweit führende Testzentrum für konzentrierende Hochtemperatur-Solartechnik.

Das DLR war an Planung und Aufbau maßgeblich mitbeteiligt und nutzt es seit Beginn mit vor Ort stationiertem wissenschaftlichem Personal für die eigenen solartechnischen Test- und Entwicklungsarbeiten Wir arbeiten eng mit der spanischen Partnerorganisation CIEMAT, die heute Besitzer und Betreiber der Anlage ist, zusammen. In der Forschungsgruppe Energiemeteorologie des Instituts für Solarforschung des DLR werden Konzepte und Technologien zur Messung verschiedener für CSP relevanter meteorologischer Größen untersucht und weiterentwickelt. CIEMAT und DLR betreiben gemeinsame Forschung auf dem Gebiet der Datenanalyse zur Einschätzung der Energieressourcen sowie Solarstrahlungsmessung in der gemeinsamen meteorologischen Station „METAS“.

Die thermische Leistung eines Solarturmsystems ist abhängig von der DNI, die gesamte reflektierende Fläche des Heliostatenfeldes und den Wirkungsgraden des Heliostatenfelds und des Receivers. Entscheidend für die Effizienz des Heliostatenfeldes sind die optimale Positionierung und Strahlgüte jedes einzelnen Heliostaten. Das Solarfeld hat einen großen Anteil (rund die Hälfte) an den Gesamtinvestitionskosten des Solarturmkraftwerkes. Daher muss die Heliostatfeld-Auslegung besonders sorgfältig erfolgen. Die Abschwächung der reflektierten Strahlung durch Streuung und Absorption der Atmosphäre zwischen Heliostat und Receiver (atmosphärische Extinktion) variiert mit der Zeit und dem Standort je nach aktueller Aerosolpartikel- und Wasserdampfkonzentration. Besonders an ariden Standorten kann die Extinktion den Kraftwerksertrag signifikant reduzieren. Dieser Parameter muss daher am Standort bekannt sein und in den entsprechenden Simulationsprogrammen zur Kraftwerksauslegung berücksichtigt werden.

Das DLR hat bereits Messsysteme für die Extinktion im Kraftwerk entwickelt, die speziell für abgelegene Standorte und raue Umweltbedingungen ausgelegt sind und mit denen die nötigen Eingabeparameter für Kraftwerksertragsrechnungen bestimmt werden können. Diese müssen allerdings noch für mehrere Standorte untersucht werden. Zudem soll analysiert werden, inwiefern die Abschwächung der reflektierten Strahlung mit dem Parameter der Spiegelverschmutzung am jeweiligen Standort in Verbindung gebracht werden kann. In Verknüpfung zu diesem aktuellen Forschungsthema sowie weiteren Aktivitäten auf der PSA werden verschiedene Praktikumsstellen oder Abschlussarbeiten (Bachelor) für europäische Studenten angeboten. Der Studienaufenthalt sollte nicht kürzer als 6 Monate andauern, wobei hierbei auch Praktikum und Abschlussarbeit kombiniert werden können (z. B. 3 Monate Praktikum mit anschließender Bachelorarbeit).

Folgende Aufgaben sind derzeit zu vergeben:

Erstellung meteorologischer Referenzdatensätze für verschiedene Standorte des enerMENA Meteo-Netzwerks
Evaluierung von Extinktionsdatensätzen, Vergleich verschiedener Standorte
Vergleich Extinktions- zu Verschmutzungsdatensätzen
Datenanalyse meteorologischer Messdaten
Betrieb eines hochauflösenden Solarstrahlungsmessnetzes
Erweiterung bestehender Software zur Visualisierung und Aufbereitung von Daten einer SQL-basierten Datenbank
Der Schwerpunkt wird hierbei je nach aktuellem Bedarf und Interesse individuell festgelegt.

Ihr Arbeitsort wird das Stadtbüro in Almería,Spanien, sein.



Weitere Informationen

Unternehmen
Helmholtz Gemeinschaft
Abschlussart
Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit
Ansprechpartner/in
Natalie Hanrieder
Institut für Solarforschung
Tel.: +34 950 362935
Branche
Luft und Raumfahrt
Anforderungen
sehr gute analytische Fähigkeiten
gute Kenntnisse in Datenanalyse
Freude am praktischen Arbeiten sowie experimentelles Geschick
selbstständige Arbeitsweise
grundlegende Kenntnisse in Matlab oder anderen Programmiersprachen
grundlegende Kenntnisse in Messdatenerfassung und –auswertung
gute mündliche und schriftliche Ausdrucksfähigkeit in deutscher und englischer Sprache
Spanischkenntnisse von Vorteil
Zusatzinformationen
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