Leichte Schalen aus hochfestem Beton als Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke - Entwurf und Realisierung eines Demonstrators

Parabolrinnen gehören zu solarthermischen Kraftwerken mit Solarstrahlenkonzentration. Die Kollektoren werden derzeit als räumliche Stahlfachwerke mit punktförmig gestützten Spiegeln ausgeführt. Zu diesem Konstruktionsprinzip sind Alternativen möglich. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1542 “Leicht Bauen mit Beton”, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), wird im Teilprojekt “Leichte verformungsoptimierte Schalentragwerke aus mikrobewehrtem UHPC am Beispiel von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke” gezeigt, dass Beton wirtschaftliche Konstruktionsvarianten ermöglicht. Im Projekt entstand in Kooperation der Ruhr-Universität Bochum und der Technischen Universität Kaiserslautern ein Großdemonstrator, der die Bauweise eines solchen Kollektorelements zunächst aus hochfestem Beton vor Augen führt. Die Besonderheit besteht dabei nicht nur in der Verwendung des Werkstoffs Beton, sondern auch in einer neuartigen Auflagerkonstruktion. Anhand von numerischen Untersuchungen werden die Verformungen unter maßgeblichen Einwirkungen für eine großformatige Parabolrinne analysiert. Eine Genauigkeitsanalyse zeigt die Wirksamkeit des Kollektors. Entwurf und Realisierung des Demonstrators sowie Ergebnisse zur rechnerischen Wirksamkeitsbeurteilung sind Inhalt dieses Beitrags.

Lightweight shells made of high-strength concrete for parabolic troughs in solar power plants - conceptual design and creation of a prototype
Parabolic troughs are a kind of solar power plants that concentrate solar rays. Up to now, these collectors are usually made of spatial steel frame works which support mirrors point-wise. However, alternative construction principles are feasible. In the framework of priority program 1542 “Concrete light” funded by the German Research Foundation (DFG) subproject “Leichte verformungsoptimierte Schalentragwerke aus mikrobewehrtem UHPC am Beispiel von Parabolrinnen solarthermischer Kraftwerke” demonstrates that alternatives made from concrete can be competitive and even economically beneficial. A first prototype of a lightweight but high-strength concrete trough has been built in cooperation of Ruhr-Universität Bochum and Technische Universität Kaiserslautern. Its specific feature is not only the use of concrete instead of steel, but even the novel supporting structure. Based on numerical simulation deflections from significant action effects are analyzed on a true to scale trough structure. An accuracy analysis approved the trough's efficiency. This contribution focusses on the issues design and creation of a first prototype and discusses results on its assessment by numerical efficiency analyses.