TY - CHAP A1 - Schulte, Jonas A1 - Schwager, Christian A1 - Frantz, Cathy A1 - Schloms, Felix A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Control concept for a molten salt receiver in star design: Development, optimization and testing with cloud passage scenarios T2 - SolarPACES conference proceedings N2 - A promising approach to reduce the system costs of molten salt solar receivers is to enable the irradiation of the absorber tubes on both sides. The star design is an innovative receiver design, pursuing this approach. The unconventional design leads to new challenges in controlling the system. This paper presents a control concept for a molten salt receiver system in star design. The control parameters are optimized in a defined test cycle by minimizing a cost function. The control concept is tested in realistic cloud passage scenarios based on real weather data. During these tests, the control system showed no sign of unstable behavior, but to perform sufficiently in every scenario further research and development like integrating Model Predictive Controls (MPCs) need to be done. The presented concept is a starting point to do so. KW - Molten salt receiver KW - Star design KW - Control optimization KW - Cloud passages Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.52825/solarpaces.v1i.693 SN - 2751-9899 (online) N1 - 28th International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 27-30 September, Albuquerque, NM, USA IS - Vol. 1 PB - TIB Open Publishing CY - Hannover ER - TY - CHAP A1 - Schwager, Christian A1 - Angele, Florian A1 - Nouri, Bijan A1 - Schwarzbözl, Peter A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Impact of DNI forecast quality on performance prediction for a commercial scale solar tower: Application of nowcasting DNI maps to dynamic solar tower simulation T2 - SolarPACES conference proceedings N2 - Concerning current efforts to improve operational efficiency and to lower overall costs of concentrating solar power (CSP) plants with prediction-based algorithms, this study investigates the quality and uncertainty of nowcasting data regarding the implications for process predictions. DNI (direct normal irradiation) maps from an all-sky imager-based nowcasting system are applied to a dynamic prediction model coupled with ray tracing. The results underline the need for high-resolution DNI maps in order to predict net yield and receiver outlet temperature realistically. Furthermore, based on a statistical uncertainty analysis, a correlation is developed, which allows for predicting the uncertainty of the net power prediction based on the corresponding DNI forecast uncertainty. However, the study reveals significant prediction errors and the demand for further improvement in the accuracy at which local shadings are forecasted. KW - Process prediction KW - DNI forecasting KW - Nowcasting KW - Uncertainty analysis KW - Molten salt receiver system, Y1 - 2024 U6 - http://dx.doi.org/10.52825/solarpaces.v1i.675 SN - 2751-9899 (online) N1 - 28th International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 27-30 September, Albuquerque, NM, USA IS - Vol. 1 PB - TIB Open Publishing CY - Hannover ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes Christoph A1 - Atti, Vikrama A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf A1 - Dutta, Siddharth A1 - Kioutsioukis, Ioannis T1 - DNI forecast tool for the smart operation of a parabolic trough collector system with concrete thermal energy storage: Theory, results and outlook T2 - SolarPACES conference proceedings N2 - This work presents a basic forecast tool for predicting direct normal irradiance (DNI) in hourly resolution, which the Solar-Institut Jülich (SIJ) is developing within a research project. The DNI forecast data shall be used for a parabolic trough collector (PTC) system with a concrete thermal energy storage (C-TES) located at the company KEAN Soft Drinks Ltd in Limassol, Cyprus. On a daily basis, 24-hour DNI prediction data in hourly resolution shall be automatically produced using free or very low-cost weather forecast data as input. The purpose of the DNI forecast tool is to automatically transfer the DNI forecast data on a daily basis to a main control unit (MCU). The MCU automatically makes a smart decision on the operation mode of the PTC system such as steam production mode and/or C-TES charging mode. The DNI forecast tool was evaluated using historical data of measured DNI from an on-site weather station, which was compared to the DNI forecast data. The DNI forecast tool was tested using data from 56 days between January and March 2022, which included days with a strong variation in DNI due to cloud passages. For the evaluation of the DNI forecast reliability, three categories were created and the forecast data was sorted accordingly. The result was that the DNI forecast tool has a reliability of 71.4 % based on the tested days. The result fulfils SIJ’s aim to achieve a reliability of around 70 %, but SIJ aims to still improve the DNI forecast quality. KW - Direct normal irradiance forecast KW - DNI forecast KW - Parabolic trough collector KW - PTC KW - Thermal Energy Storage Y1 - 2024 U6 - http://dx.doi.org/10.52825/solarpaces.v1i.731 SN - 2751-9899 (online) N1 - 28th International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 27-30 September, Albuquerque, NM, USA IS - VOL. 1 PB - TIB Open Publishing CY - Hannover ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes Christoph A1 - Schneider, Iesse Peer A1 - Angele, Florian A1 - Atti, Vikrama A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Development of heliostat field calibration methods: Theory and experimental test results T2 - SolarPACES conference proceedings N2 - In this work, three patent pending calibration methods for heliostat fields of central receiver systems (CRS) developed by the Solar-Institut Jülich (SIJ) of the FH Aachen University of Applied Sciences are presented. The calibration methods can either operate in a combined mode or in stand-alone mode. The first calibration method, method A, foresees that a camera matrix is placed into the receiver plane where it is subjected to concentrated solar irradiance during a measurement process. The second calibration method, method B, uses an unmanned aerial vehicle (UAV) such as a quadrocopter to automatically fly into the reflected solar irradiance cross-section of one or more heliostats (two variants of method B were tested). The third calibration method, method C, foresees a stereo central camera or multiple stereo cameras installed e.g. on the solar tower whereby the orientations of the heliostats are calculated from the location detection of spherical red markers attached to the heliostats. The most accurate method is method A which has a mean accuracy of 0.17 mrad. The mean accuracy of method B variant 1 is 1.36 mrad and of variant 2 is 1.73 mrad. Method C has a mean accuracy of 15.07 mrad. For method B there is great potential regarding improving the measurement accuracy. For method C the collected data was not sufficient for determining whether or not there is potential for improving the accuracy. KW - Heliostat Field Calibration KW - Unmanned aerial vehicle KW - UAV KW - Quadrocopter KW - Camera system Y1 - 2024 U6 - http://dx.doi.org/10.52825/solarpaces.v1i.678 SN - 2751-9899 (online) N1 - 28th International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, 27-30 September, Albuquerque, NM, USA IS - Vol. 1 PB - TIB Open Publishing CY - Hannover ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Müller, D. A1 - Herting, D. A1 - Schneemann, A. A1 - Renz, Ulrich ED - Rahman, Jamal ED - Jaschinski, Hans T1 - Modulare Messdatenerfassung in Forschung und Lehre T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis : Begleitband zum Kongress VIP '97 N2 - The Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik at the Aachen University of Technology operates several test facilities to investigate fundamentals of heat and mass transfer supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, the Minister für Forschung und Technologie and the industry. In order to get high-resolution and reproselection of hardware components is as critical as the design of software routines to perform successful and accurate measurements. In the following the development of the measurement and control system for three different test facilities is presented and discussed. Special attention is given to the education of students within the framework of laboratories and scientific experiments. Y1 - 1997 SN - 978-3-7785-2667-5 Pp. SP - 282 EP - 288 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Dautzenberg, H. A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman T1 - Meßtechnik auf dem Prüfstand: Forschung zur Heißgasfiltration T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 1996 N2 - Im Rahmen von Forschungsvorhaben des BMBF und verschiedener Industriepartner betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Pilotanlagen und Prüfstände für Untersuchungen auf dem Gebiet der Heißgasfiltration mit keramischen Filterelementen. Als wesentlicher Garant für den Erfolg der Forschungsarbeit muß die auf das jeweilige Projekt genau abgestimmte Meß- und Regelungstechnik angesehen werden. Hierbei zählt neben der Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten auch die Softwareentwicklung unter einer leistungsstarken und zuverlässigen Programmierumgebung. Anhand des Aufbaus dreier Versuchsanlagen im Technikumsmaßstab soll das Anforderungsprofil an die Meßtechnik bis hin zur Umsetzung innerhalb der Anlage skizziert werden. Der Heißgasfiltrationsprüfstand im Heizkraftwerk der RWTH Aachen dient der Beobachtung des Reinigungsverhaltens keramischer Filterelemente bei der Heißgasentstaubung im Temperaturbereich bis 850 Grad C. Wesentlich für die Meßwerterfassung ist hierbei die Kopplung eines Orion-Datenloggers der Firma Schlumberger mit LabView 4.0. Im Hochtemperaturofen des Lehrstuhls werden instationäre Druckmessungen an einer keramischen Filterkerze während eines Abreinigungsimpulses bei 950 Grad C mit hoher Samplingrate durchgeführt. Hierbei übernimmt eine durch LabView 4.0 angesteuerte E-Series Karte der Firma National Instruments die Signalaufnahme. Die katalytische Schadstoffreduktion und Entstaubung heißer Rauchgase bei 900 Grad C sind Ziele der Untersuchungen in einer erstellten Versuchsanlage mit einem Quarzglasreaktor. Die Signalerfassung und -konditionierung erfolgt über SCXI in Verbindung mit LabView 4.0, die Steuerung der Anlage übernehmen zwei Multifunktionskarten (National Instruments). KW - keramischer Werkstoff KW - Filter (Stofftrennung) KW - Filtration KW - Entstaubung KW - Staubfilter Y1 - 1996 N1 - 5.-6. November 1996 Forum der Technik München, Germany SP - 202 EP - 208 PB - National Instruments Germany CY - München ER - TY - RPRT A1 - Christ, Ansgar A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich T1 - Strömungs-, Filterkuchen- und Abreinigungsmodelle für Heißgasfilter, Teilvorhaben "Numerische Simulation des Abreinigungsvorganges und der Rohgasströmung" KW - Prozesssimulation KW - Filterkuchen KW - Druckvergasung KW - Druckwirbelschichtfeuerung KW - Rauchgasreinigung Y1 - 1998 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:50431601X N1 - Verbundprojekt im Rahmen der Projektträgerschaft BEO des BMBF der Partner RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik Brandenburgische Technische Universität Cottbus, Lehrstuhl Regelungstechnik Universität Karlsruhe, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik LLB Lurgi Lentjes Babcock Energietechnik GmbH, Oberhausen Förderkennzeichen: 0326831B Abschlußbericht ER - TY - RPRT A1 - Christ, Ansgar A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich T1 - HGR: Untersuchung zur Minimierung von gasförmigen Schadstoffen aus Rauchgasen bei der Heißgasfiltration T1 - Hot gas filtration: investigations to remove gaseous pollutant components out of flue gas during hot gas filtration N2 - Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke mit Druckwirbelschicht- oder mit Druckvergasungsverfahren ermöglichen die Verstromung von Kohle mit hohem Wirkungsgrad und niedrigen Emissionen. Eine Voraussetzung für den Betrieb dieser Anlagen ist die Entstaubung der Rauchgase bei hohen Temperaturen und Drücken. Abreinigungsfilter mit keramischen Elementen werden dazu eingesetzt. Eine Reduzierung gasförmiger Schadstoffe unter den gleichen Bedingungen könnte Rauchgaswäsche ersetzen. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Integration von Heißgasfiltration und katalytischem Abbau der Schadstoffe Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in einen Verfahrensschritt zu untersuchen. Die Arbeitsschwerpunkte dieses Teilvorhabens betreffen: die katalytische Wirkung eisenhaltiger Braunkohlenaschen, die Wirksamkeit des Calciumaluminat als Katalysator des Abbaus unverbrannter Kohlenwasserstoffe im Heißgasfilter, numerische Simulation der kombinierten Abscheidung von Partikeln und gasförmigen Schadstoffen aus Rauchgasen N2 - Power plants with gas and steam turbines in pressurized fluidized bed or pressurized gasification processes enable power generation of coal with high efficiancy and little emissions. To run these plants the cleaning of the flue gas is necessary before entering the turbines under the conditions of high temperature and pressure. Ceramic filter elements are the most probable method for hot gas cleaning. A simultaneous reduction of gaseous pollutant components under these conditions could help to make the whole process more efficiant. The aim of the project is to integrate the catalytic reduction of carbon monoxide, hydrocarbons and nitric oxides into the hot gas filtration with ceramic filter elements as a one step mecanism. The project is focused on: the catalytic behaviour of ferrugious ashes of brown coal, the effectiveness of calcinated aluminates as a catalyst to remove uncombuste hydrocarbons in a hot gas filtration unit, numerical simulation of the combined removal of particels and gaseous pollutant components out of the flue gas. KW - Kraftwerkstechnik KW - Stickstoffoxide KW - Kohlenmonoxidbelastung KW - Schadgas KW - Heterogene Katalyse Y1 - 1998 U6 - http://dx.doi.org/10.2314/GBV:504318411 N1 - Verbundprojekt im Rahmen der Projektträgerschaft BEO des BMBF der Partner RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik uve Institut für Technische Chemie und Umweltschutz GmbH, Berlin-Adlershof Hugo Petersen, Gesellschaft für verfahrenstechnischen Anlagenbau mbH&Co.KG, Wiesbaden Förderkennzeichen: 0326819F [Abschlußdatum des Vorhabens: Dezember 1997] ER - TY - CHAP A1 - Thulfaut, Christian A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman ED - Jaschinski, Hans T1 - Messwerterfassung und –auswertung mit LabView: Experimentelle Analyse der Mischungsgüte in Hybridzellenkühltürmen T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 2000 N2 - Zur Kühlung von Abwärmeströmen aus Kraftwerksprozessen werden in zunehmenden Maße Hybridzellenkühltürme mit Zwangskonvektion eingesetzt, deren wesentlicher Vorteil ihre geringe Bauhöhe ist. Um bei derartigen Kühltürmen eine Sichtbehinderung oder Glatteisgefährdung durch bodennahen Nebel zu vermeiden, muss durch eine optimale Vermischung des Trocken- und Naßluftanteils gewährleistet sein, daß aus der Kühlturmkrone keine Nebelschwaden austreten. In Zusammenarbeit mit der Industrie betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen einen Versuchsstand zur Erfassung der Mischungsgüte in Hybridzellenkühltürmen. In maßstabsgerechter Nachbildung können dabei am Modell alle relevanten Einflußgrößen wie Kühlturmgeometrie, Gestaltung zusätzlicher Mischeinbauten sowie die Betriebsparameter variiert werden. Mit Hilfe einer unter LabView 5.01 erstellten Software werden sowohl die l3etriebszustüncle online überwacht, als auch die benötigten Meßwerte zur Bestimmung der Mischungsgüte erfaßt. Über die grafische Oberfläche können sämtliche Meßoptionen gesteuert sowie alle Meßdaten visualisiert und kontrolliert werden. In das LabView-Programm sind darüber hinaus Routinen zur Auswertung der Daten implementiert worden, die sowohl eine direkte Darstellung der Ergebnisse in Form von Diagrammen ermöglichen, als auch zur Weiterverarbeitung einen Datenexport in eine Microsoft- Excel-Tabelle vorsehen. N2 - The Institute of Heat Transfer and Air Conditioning at the Aachen University of Technology operates in co-operation with industrial partners a test facility in order to investigate mixture quality in hybrid cooling towers. In a scaled mock-up a variation of all relevant data such as the geometry of the cooling tower, the design of additional mixers and the operation parameters could be realized. A software tool, created with LabView 5.01, offers the possibility to control the whole process and to measure all relevant quantities. The graphic user interface permits an online control and a visualization of the measured values. Beyond this the program is not only able to evaluate the data and to represent the results in form of diagrams, but also to export the data directly into an Microsoft-Excel-sheet for further analysing. Y1 - 2000 SN - 3-7785-2789-4 (print) SP - 54 EP - 60 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER - TY - CHAP A1 - Groß, Rolf Fritz A1 - Thulfaut, Christian A1 - Renz, Ulrich ED - Jamal, Rahman ED - Jaschinski, Hans T1 - On-Line Simulation mit LabView: Experimentelle und numerische Analyse homogener Gasphasenreaktionen aus Kraftwerksprozessen, T2 - Virtuelle Instrumente in der Praxis. Begleitband zum Kongress VIP 2000 N2 - The institute of heat transfer and air conditioning at the Aachen University of Technology operates several test facilities in order to investigate homogeneous and catalytical processes for the reduction of gaseous pollutants (e.g. nitrous oxide) of flue gases in a tempeature range up to 900°C. One test facility consists of a stainless steel reactor in which the influence of reducing additives can be investigated. The software tool, created with LabVIEW 5.01, offers the possibility to measure, visualize and control all relevant physical quantities and to gain a numerical solution of the problem by solving the one dimensional, steady state conservation equations. N2 - Die bei Kohlekraftwerksprozessen entstehenden Rauchgase enthalten einen nicht unerheblichen Teil an Schadgaskomponenten (z.B. Stickoxide), die aus dem Gasstrom entfernt werden müssen. Im Rahmen von Forschungsvorhaben des BMBF und verschiedener Industriepartner betreibt der Lehrstuhl für Wärmeübertragung und Klimatechnik der RWTH Aachen Pilotanlagen und Prüfstände für Untersuchungen auf dem Gebiet der homogenen und heterogen-katalytischen Schadstoffreduktion heißer Rauchgase bei Temperaturen bis zu 900 °C. Für die Erforschung der Minderungspotentiale geeigneter, auf Distickstoffoxid reduzierend wirkender Additive, wie Wasserstoffperoxid, oder auch Katalysatoren, befindet sich ein Reaktor in Betrieb, der eine Untersuchung der Reaktionskinetik bei der Entfernung von Schadgaskomponenten aus einem lnertgasstrom ermöglicht. Wesentlich für den Erfolg der Forschungsarbeit ist eine auf das spezielle Projekt genau abgestimmte Meß- und Regelungstechnik. Neben der Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten ist auch die Softwareentwicklung unter einer leistungsstarken und zuverlässigen Programmierumgebung von großer Bedeutung. Hierbei dient die unter LabVIEW 5.01 entwickelte Datenerfassung- und Auswertesoftware zum einen der Messung, Visualisierung und Regelung der relevanten Temperaturen, Drücke, Konzentrationen und Volumenströme einzelner Gaskomponenten. Zum anderen ermöglicht sie parallel eine numerische Simulation der Vorgänge innerhalb des Reaktors zur Anpassung reaktionskinetischer Parameter aus den sich ergebenden Versuchsdaten durch Lösung eindimensionaler, stationärer Erhaltungsgleichungen. Y1 - 2000 SN - 3-7785-2789-4 (print) SP - 103 EP - 108 PB - Hüthig CY - Heidelberg ER -