Neue Datenbank rückt jahrzehntelange Sonnenspiegelforschung ins Rampenlicht

Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) des US-Energieministeriums bereitet die Veröffentlichung einer Datenbank vor, die die Ergebnisse von Expositionsexperimenten an Solarreflektoren enthält, die über mehr als vier Jahrzehnte durchgeführt wurden. Die öffentlich zugängliche Solar Mirror Materials Database (SMMD) wird Informationen aus Tausenden von Solarspiegelproben von mehr als hundert Lieferanten enthalten, die Outdoor-Tests und Laborumgebungen unterzogen wurden.

Diese Spiegel werden normalerweise zur Konzentration solarthermischer Energie verwendet und in Phoenix, Miami, und auf dem NREL-Campus in Golden, Colorado, installiert und getestet. Die im SMMD enthaltenen Informationen stammen aus dem Jahr 1980 und geben Aufschluss darüber, wie sich die verschiedenen in den Spiegeln verwendeten Materialien im Laufe der Zeit verschlechtern.

Details zum SMMD sind in einem neuen Artikel enthalten: „Zusammenstellung einer Datenbank für Sonnenspiegelmaterialien und eine Analyse der natürlichen und beschleunigten Spiegelexposition und -degradation”, veröffentlicht in der Zeitschrift für Solarenergietechnik. Der Beitrag fasst außerdem die jahrzehntelangen Messdaten in einer statistischen Analyse zusammen.

Tucker Farrell, Forschungsingenieur am NREL und Hauptautor des Artikels, sagte, die Datenbank könne als Leitfaden für die Entwicklung beschleunigter Tests, das Design von Solarreflektoren und die Herstellung der Geräte verwendet werden.

„Konzentrierende solarthermische Energie gibt es in verschiedenen Formen. Es gibt eine Parabolrinne, einen Turm, einen Fresnel, eine Schüssel und andere, aber es ist alles die gleiche Idee. Sie möchten Sonnenenergie reflektieren und an einem einzigen Punkt konzentrieren und die Wärme einfangen“, sagte Farrell.

Farrells Co-Autoren vom NREL sind Yue Cao, Daniel Celvi, Christa Schreiber und Guangdong Zhu. Die Website mit dem SMMD soll noch in diesem Jahr online sein.

Das SMMD enthält mehr als 2.000 Proben und über 100.000 Messungen. Ein bestimmtes Experiment kann mehrere Proben umfassen, die unter einer bestimmten Bedingung und Expositionsdauer getestet werden. Beispielsweise fanden die Forscher eine starke Korrelation zwischen vier Monaten unter beschleunigten Testbedingungen und neun Monaten im Freien. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass für eine genaue Modellierung längere Belichtungszeiten mit Laborgeräten erforderlich sind. Als einer der Hauptvorteile des SMMD werden experimentelle Daten zur Langzeitexposition im Freien angesehen.

Die Forscher profitieren davon, dass Daten zu drei unterschiedlichen Umweltbedingungen gesammelt werden. Die in Phoenix getesteten Spiegel waren über einen Zeitraum von einem Jahr der niedrigsten Luftfeuchtigkeit, der höchsten Tagestemperatur und dem größten Temperaturunterschied ausgesetzt. Der Teststandort in Miami hatte die höchste Luftfeuchtigkeit, aber eine relativ stabile Temperatur. Golden hatte die niedrigste Durchschnittstemperatur, aber große Temperaturunterschiede.

Die Spiegel bestehen aus einer Materialkombination wie Glas und Aluminium, Polymer und Silber oder Glas und Silber. Solarspiegel werden schlechter oder verlieren einen Teil ihres Reflexionsvermögens, aber die zugrunde liegenden Ursachen sind unterschiedlich. Korrosion, Mikrorisse und Lochfraß können die Ursache sein, aber auch eine Kombination aus chemischen und physikalischen Veränderungen am Reflektor. Die Forscher stellten fest, dass die Charakterisierung und Verknüpfung der Gründe für die Verschlechterung mit Umweltproblemen genaue Modelle liefern könnte, die auf dem Reflektor selbst sowie der Region, für die er entwickelt wurde, basieren. Beispielsweise kann sich der optimale Spiegel für ein trockenes Klima mit grobem Sand erheblich von einem Spiegel unterscheiden, der für den Einsatz in einem Küstenklima mit hoher Luftfeuchtigkeit und Salzen in der Luft vorgesehen ist.

Das Solar Energy Technologies Office des US-Energieministeriums finanzierte die Forschung.

NREL ist das wichtigste nationale Labor des US-Energieministeriums für Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbare Energien und Energieeffizienz. NREL wird für DOE von der Alliance for Sustainable Energy LLC betrieben.

Pressemitteilung von NREL.