Prozesse in Solarkraftwerken optimieren – Sonne unter Strom

Je nach Anlagenkapazität und Standort versorgen Solarkraftwerke ganze Regionen über den Tag hinweg mit umweltfreundlicher Energie. Gut gelaunt sind Betreiber allerdings erst, wenn Anlagen optimal laufen − mit hohem Wirkungsgrad, zuverlässiger Verfügbarkeit und Rentabilität. Deshalb ist der Einsatz von Sensoren an vielen Stellen der Prozesskette zwingend notwendig. Gut ausgerüstet scheint dann auch jeden Tag die Sonne.

Solarkraftwerke sollen so viel Strom wie möglich produzieren. Zigtausende von Reflektoren arbeiten weltweit auf Hochtouren. In einer Anlage der Superlative reicht die Anzahl der Reflektoren sogar weit in den sechsstelligen Bereich. Die riesigen Kraftwerke stehen meist im Sonnengürtel der Erde und damit oft weit weg von jeglicher Zivilisation. So ist es sonnenklar, dass alle in der Anlage eingebauten Komponenten lange störungsfrei funktionieren müssen. Serviceeinsätze für entlegene Gegenden sind nicht mal so eben auf die Schnelle organisiert und durchgeführt.

Deshalb ist man mit einer zuverlässigen Sensorleistung immer auf der Sonnenseite. Und für ihre Zuverlässigkeit sind die Sensoren von SICK bekannt. Sie messen genau, stabil und punkten zudem mit einer hohen Lebensdauer. Und als Ergänzung ist das SICK Remote Service Programm ein zusätzlich willkommenes Angebot und Leistungsversprechen. Dann laufen nicht nur Inbetriebnahmen und Wartungsarbeiten wie selbstverständlich, sondern auch die spontane Serviceunterstützung ist schnell und flexibel. Nur ein Mausklick und fachkundige Experten beheben zeitnah Probleme. Die kundenspezifischen Cloud-Lösungen sind nach hohen Sicherheitsstandards entworfen. Die Kombination aus intelligenter Sensorik, schnellem Service und Vernetzung der Daten reduziert Kosten und steigert darüber hinaus die Effizienz der Anlage: von der Solarzelle über den Wärmetauscher bis hin zur Reservestromerzeugung im Gaswerk. Und sollte ein Vor-Ort-Service doch notwendig sein, minimiert die webbasierte Serviceplattform spürbar den Planungsaufwand und die Rüstzeiten.

Solar-Tracking für höhere Energieausbeute

Im Heliostaten, in der Parabolrinne und auch bei Solarmodulen in einem Photovoltaik- Solarpark müssen Reflektoren und Solarzellen über den Tag hinweg immer nach der Sonne ausgerichtet sein. Die Sensoren messen berührungslos ein- oder zweidimensional die Neigung oder Drehbewegung der Reflektoren und Solarzellen, damit diese entsprechend der Positionsdaten der Sonne nachgeführt werden.

Wie echte Outdoor-Profis messen die Sensoren auch an heißen, eisigen, staubigen oder nassen Tagen. Die Elektronik ist stark belastbar und damit quasi ausfallsicher. Mithilfe von Encodern können die Spiegel das Sonnenlicht punktgenau auf den Solarturm konzentrieren, der dann die Energie entsprechend weiterverwertet. Bei der konzentrierten Solarthermie bündeln tausende von Spiegelsystemen Sonnenstrahlung auf eine Absorberfläche. In diesem Brennpunkt erhitzt sich Salzschmelze oder Thermalöl und fließt dann über Leitungen in Wärmespeicher oder direkt zum Dampfkraftwerk.

Das Gateway-System TDC (Telematic Data Collector) sammelt und speichert die Messdaten über verschiedene Schnittstellen. Diese Daten fließen pausenlos über die im System integrierte Mobilkommunikation an einen Server oder in die Cloud des Kunden. Die ein-  und ausgehenden Daten erhöhen die Transparenz und lassen sich zur Steigerung der Produktivität in nachgelagerten Prozessoptimierungsabschnitten verwerten. SICK bietet für diesen Zweck optionale kundenspezifische Cloud- Lösungen an.

Effizienzsteigerung in Wärmespeichern

Wärmetauscher in Wärmespeicher- oder Wärmeumwandlungsanlagen erzeugen Dampf für den Antrieb der Turbinen zur Stromerzeugung. Bei der Messqualität des Dampfdurchflusses geht man häufig Kompromisse ein. Ungenauigkeiten bei Durchflussrate und Druckverlust werden toleriert. Sogar Leckagegefahren werden oft nicht präzise bestimmt. Doch das muss nicht sein. Die FLOWSIC-Massenstrommessung hat sich in anspruchsvollen und hochwertigen Installationen zur Dampfmengenmessung bewährt. Diese Ultraschallsysteme sind druckverlustfrei, was eine höhere Anlageneffizienz bewirkt. Der FID-Analysator von SICK überwacht organischen Kohlenstoff in niedrigen Konzentrationen, um vor Leckage im N2-Blanketing-System zu schützen. Der Prozess-Gasanalysator MCS300P prüft, ob Dampf oder Wasser in das Wärmeträgeröl austritt.

Wer springt nachts ein

Die Sonne liefert so viel Energie, dass Solarkraftwerke ausreichend Strom und Wärme produzieren können und eine echte Alternative zu herkömmlichen Stromerzeugern sind. Mit SICK kann man selbst die Reservestromerzeugung in angegliederten Gaskraftwerken im Griff haben. Die Überwachung des Erdgasdurchflusses mit Ultraschall-Gaszählern zum oder innerhalb des Gaskraftwerks ist auch für die korrekte Abrechnung wichtig. Keiner will zu viel zahlen. Und mit Produkten zur Emissionsüberwachung lassen sich Komplettlösungen aus einer Hand realisieren.

Die Zukunft der Solarenergie geht weiter

In der Reihe regenerativer Energien ist die Stromerzeugung über Solarzellen immer noch attraktiv. Den Solarauftakt machten US-Amerikaner 1958 und bestückten den Forschungssatelliten „Vanguard 1“ mit Solarmodulen. Noch heute setzen Satelliten Sonnenenergie ein. Dieser Erfolg war gleichzeitig der Wegbereiter für die Solarenergie auf der Erde − um dann auch wieder in die Luft zu gehen. 8.300 Kilometer nonstop zwischen Japan und Hawaii flog der Schweizer Pilot André Borschberg mit seiner „Solar Impulse 2“, angetrieben durch Sonnenenergie. Das ist seit 2015 Weltrekord. Die Entwicklung des Solarmarkts bleibt hoch innovativ mit einer rasant wachsenden Technologieentwicklung.

Verbesserte Automatisierung in der Solarzellenproduktion

Sensoren von SICK sind auch in der Produktion von Solarmodulen qualifiziert ‒ von der einfachen Erfassungsaufgabe bis zur entscheidenden Sensorik in einem komplexen Produktionsprozess. Kameras und Software sind speziell für die sehr remissionsarmen Solarzellen und -module ausgelegt. In der Qualitätskontrolle bewähren sich intelligente Track-and-trace-Lösungen. Im Produktionsbereich schützen Sensoren Menschen vor Gefahren am Arbeitsplatz.

Seit ein paar Jahren gibt es nun auch den Trend in Richtung flexibler Module. Bei der Herstellung kommen flexible Materialien als Ersatz für das starre und sehr zerbrechliche Glas zum Einsatz. Die flexiblen Module sind wesentlich dünner als konventionelle Solarmodule. Ihre Herstellung reduziert jedoch deutlich den Energieaufwand, was wiederum die Fertigungskosten signifikant senkt. Ohne Sensorik können die zerbrechlichen Module bei der automatisierten Produktion schnell zerstört werden.

Die Integration der flexiblen Module in Bedachungsmaterialien und Fassadenelemente ermöglichen kosteneffiziente Systemlösungen.

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