Sonnenkollektoren
Durch Unterst\xfctzung von dem Fraunhofer Institut f\xfcr Solare Energiesysteme ISE konnte sich Edwin Hernandez mit der Optimierung von Sonnenkollektoren befassen. Speziell ging es dabei um Thermische Sonnenkollektoren, bei denen das Sonnenlicht einen fl\xfcssigen W\xe4rmetr\xe4ger erhitzt. Diese Tr\xe4ger k\xf6nnen Wasser, Salzl\xf6sungen oder \xd6le mit hohen W\xe4rmekapazit\xe4ten sein. G\xe4ngige Solarkollektoren verwenden inkompressible Fluide, wie \xd6le oder Wasser unter hohem Druck, die ihre Phase w\xe4hrend der Erw\xe4rmung und Abk\xfchlung nicht \xe4ndern. Die spannende Frage ist nun, wie sich die Verwendung von kompressiblen Fluiden auswirkt, beispielsweise bei Fluiden, die- wie Wasser- bei Erhitzung gasf\xf6rming werden. Dies hat Edwin Hernandez simuliert. Die Grundlage f\xfcr die Simulation ist das lang erprobte PFM (plug flow model) im ColSim - Collector Simulation Environment des ISE f\xfcr inkompressible Fluide, wo vorausgesetzt wird, dass immer die gleiche Masse ein Rohrst\xfcck betritt, wie sie das St\xfcck am anderen Ende verl\xe4sst. Diese Massenbilanz f\xfcr ein Rohrst\xfcck wird bei kompressiblen Fluiden verletzt, da die gasf\xf6rmige Phase ein deutlich h\xf6heren Platzbedarf hat. Im Modell wird das Rohr Im Kollektor sinnvollerweise eindimensional angesetzt, da die L\xe4nge des Rohrs die Dicke bei weitem \xfcberschreitet. Darauf werden die Bilanzgleichungen formuliert. Die enstehenden Gleichungen werden diskretisiert und approximativ gel\xf6st. Die Umsetzung eines erweiterten PFM-Verfahrens (EPFM) und der SIMPLER-Methode erfolgte als neues Modul im ColSim - Collector Simulation Environment Framework. Die neue Methode ber\xfccksichtigt ein viel umfangreicheres physikalisches Modell, ist im Gegensatz zu den direkten L\xf6sern des PFM-Verfahrens nun aber auch nur iterativ und damit hier mit mehr Rechenaufwand l\xf6sbar.