Solarwärmekraftwerke powered by SIKO GmbH

Die Sonnenenergie optimal nutzen:

SIKO GmbH: Nachdem die Förderung neuer Photovoltaikanlagen auf Dächern und Freiflächen von der Bundesregierung jüngst dezimiert wurde, ist es für Unternehmen in der Solarbranche umso lohnenswerter, sich mit thermischen Solarkraftwerken auseinander zu setzen. Die Technologie der Wärmegewinnung aus solarer Einstrahlung lässt sich in Form von Großanlagen in besonders sonnenreichen Gegenden äußerst rentabel realisieren. Die vorhandene Solarenergie wird hier optimal genutzt, wenn die Sonnenkollektoren dem Sonnenstand flexibel angepasst werden. Dafür bietet die SIKO GmbH magnetische Messsysteme, die helfen, jeden Sonnenstrahl einzufangen.

Bild 2: Sonnenspiegel mit SIKO Feedbacksystem im Solarkraftwerk Manchasol, Spanien Applikationsbild

Die SIKO GmbH fertigt innovative Längen- und Winkelmesssysteme für verschiedenste Anwendungsgebiete. In den Sonnenwärmekraftwerken wird ein Messsystem eingesetzt, das zur Produktgruppe MagLine gehört. Diese Sensoren arbeiten nach magnetischem Messprinzip absolut berührungslos.

Magnetisch statt mechanisch

Magnetische Messgeräte ersetzen zunehmend mechanische Systeme und werden zur Erfassung linearer und radialer Positionen, Winkelwerte und Drehzahlen eingesetzt. Das Kernstück eines solchen Messsystems bildet ein fest an der jeweiligen Maschine montiertes Magnetband. Dieses Magnetband ist mit einem Code versehen, welches bei der Messung von einem Magnetsensor völlig berührungslos abgetastet wird und ermittelt so die Lage des Bandes. Die integrierte Elektronik errechnet daraufhin die Weg- oder Winkelinformation und stellt diese wahlweise als Absolutwert oder als Inkrementalsignale zur Verfügung.

„Durch den berührungslosen Ablauf der Messung treten keinerlei Verschleißerscheinungen an unseren Geräten auf“, fasst Andreas Wiessler, Fachbereichsleiter MagLine der SIKO GmbH zusammen. Dies spart Wartungs- und Erstattungskosten und macht die Messsysteme wirtschaftlich besonders rentabel.

Zwei unterschiedliche Systemtypen

Die magnetischen Messsysteme der MagLine-Produktgruppe werden in zwei Kategorien unterteilt: inkremental oder absolut. Das inkrementale System erfordert einen absoluten Referenzpunkt. Die Spiegel müssen somit zunächst bis zum Anschlag bewegt und referenziert werden. Beim absoluten System hingegen ist der aktuelle Positionswert an jeder Stelle im kodierten Magnetband „absolut“ hinterlegt und steht dadurch sofort nach Einschalten des Systems wieder zur Verfügung.

Die Sonnenstrahlen einfangen

Im solarthermischen Kraftwerk messen die MagLine-Sensoren den Winkel der Reflektoren und geben so der nachgeschalteten Regelung die benötigte Positionsrückmeldung, also den Ist-Wert. Im Regler sind die benötigten Winkel (= Sollwert) in Abhängigkeit der Tageszeit und damit verbunden dem Sonnenstand hinterlegt. Die Kollektoren können jede beliebige Position annehmen und somit ideal der Sonnenbewegung folgen.

Das Ergebnis der Messung ist in Echtzeit verfügbar und erfolgt sehr präzise auf bis zu 10 µm. Die SIKO-Sensoren zeichnen sich durch eine hohe System- und Wiederholgenauigkeit aus. Dadurch können die Spiegel schnell und dynamisch nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden und so viel Sonnenwärme wie möglich einfangen. Die Direktstrahlung der Sonne wird dann von den Kollektoren auf sogenannte Absorber reflektiert, dort gebündelt und aufgenommen.

Stromerzeugung mit Hilfe von Spiegeln

Die zwei am weitesten entwickelten Kraftwerkstypen sind Solartürme und Parabolrinnenkraftwerke. Letztere nutzen gewölbte wannenförmige Spiegel, um das Sonnenlicht auf ein Absorberrohr zu bündeln, das an ihrem Mittelpunkt verläuft. Durch die Form der Spiegel scheint die Sonne 30 bis 60 mal stärker auf das Rohr als im Normalfall. Die konzentrierte Energie erhitzt einen flüssigen Wärmeüberträger, der durch das Rohr fließt. Diese Flüssigkeit wird dazu genutzt, Dampf zu erzeugen, der wiederum eine Turbine antreibt. So wird mithilfe eines elektrischen Generators Strom erzeugt.

Solartürme hingegen funktionieren mit tausenden einzelnen Brennspiegeln, die die Sonnenstrahlen auf einen zentralen Absorber an einem hohen Turm reflektieren. Der Absorber konzentriert die Sonnenwärme wiederum auf einen flüssigen Wärmeträger.

SIKO-Messsysteme in Spanien

Die SIKO-Messsysteme sind für beide Kraftwerkstypen geeignet. „Unsere Geräte sind bereits in mehreren Parabolrinnenkraftwerken in Spanien erfolgreich im Einsatz und sorgen für eine optimale Ausrichtung der Sonnenkollektoren“, berichtet Andreas Wiessler. In den Kraftwerken Extresol, in der Extremadura gelegen, sowie Manchasol in der Region Kastilien wurden rund 2500 MSK5000-Sensoren verwendet. Der MSK5000 ist ein berührungslos messender Lesekopf mit integrierter Auswerteelektronik und digitalem Signalausgang. Zusammen mit dem Magnetband MB500 bildet er ein offenes Messsystem mit sehr hoher Auflösung.

Auch in den Solnova-Kraftwerken nahe Sevilla werden SIKO-Magnetsensoren eingesetzt: In diesem Fall ungefähr 1100 Stück von Typ MSK320. Dieser Sensor verfügt ebenfalls über eine Auswerteelektronik sowie einen direkten, digitalen Signalausgang und wird in Verbindung mit dem Magnetband MB320 eingesetzt.

Andreas Wiessler erklärt: „Die Magnetbänder sind durch Klebemontage sehr einfach zu installieren und werden mit einem Trägerband aus Stahl fest verbunden.“

Einsatz unter schwierigen Bedingungen

Auf Grund des Bedarfs nach vielen Sonnentagen, finden sich Solarthermikanlagen vor allem in warmen Regionen, wie in Spanien oder auch Australien und in der Wüste Kaliforniens. Die Messgeräte der SIKO GmbH sind für die schwierigen klimatischen Bedingungen bestens ausgestattet: Temperaturen bis zu 70°C sind kein Problem. Außerdem sind die Messsysteme durch ihre kompakte Bauart extrem robust gegen Stöße oder Vibration sowie unempfindlich gegenüber Staub und Sand: ein weiteres wichtiges Kriterium für den Einsatz im Wüstengebiet. Neben der kompakten Bauweise, die das Gerät überaus platzsparend macht, trägt auch die einfache Handhabung dazu bei, dass SIKO-Messsysteme als optimale Lösung für schwierige Einsatzbedingungen bekannt sind.

„Wir bringen unsere Geräte fortlaufend auf den neuesten Stand der (Mess-)Technik und suchen immer wieder spannende Einsatzgebiete wie in diesem Fall die Solarbranche“, erläutert Andreas Wiessler.

Infokasten:

Die SIKO GmbH in Buchenbach wurde 1963 von Dr.-Ing. G. Wandres gegründet und steht heute unter der Führung von Dipl.-Ing. Horst Wandres. Das Unternehmen entwickelt und fertigt mechanische und elektronische Winkel- und Wegmessgeräte; in der Produktgruppe mechanische Digitalanzeigen sieht man sich als Weltmarktführer. Magnetische Längenmesssysteme, Handräder mit Positionsanzeigen, Inkrementalgeber und Absolutwertgeber stehen ebenso im Programm wie elektronische Anzeigen und Getriebepotentiometer. Seilzuggeber runden das Produktportfolio ab. Die Anwender finden sich im gesamten Maschinenbau; bei den Herstellern von Holz-, Glas- und Blechbearbeitungsmaschinen, in Textil- und Druckmaschinen sowie in Verpackungs- und Werkzeugmaschinen.