Ausarbeitung und Durchführung von Tätigkeiten zum Aufbau, zur Testung und zur Kommunikation mit einer neuartigen Parabolrinnenanlage

Abstract

Der weltweite Energiebedarf steigt aktuell steil an und es ist kein Abflachen der Energiekurve in Aussicht. Gleichzeitig schreitet der Klimawandel voran und der Vorrat an fossilen Brennstoffen schwindet. Deswegen werden alternative Energieerzeugungsmethoden immer wichtiger. Solarthermische Anlagen sind eine vielversprechende Alternative zur Erzeugung sauberer Energie. Solabolic arbeitet aktuell an der Entwicklung einer Pilotanlage für eine neuartige Bauform eines Parabolrinnenkollektors. Zweck dieser Arbeit ist die Planung diverser Umfänge für den Aufbau und die Testungsphase, sowie die Erarbeitung eines Konzepts zur dezentralen Überwachung des Parabolrinnenkollektors. Der Kollektor dreht sich auf zwei Rundschienen. Der erste Teil behandelt die Zentrierung des Kollektors gegenüber den Rundschienen. Die Auswahl des Verfahrens erfolgt anhand der Bewertung von Kosten, Genauigkeit und Komplexität. Die Genauigkeit wird mithilfe eines in Inventor implementierten Mustermodells und einem Excel-Skript bewertet. Die Bewertung erfolgt durch die Analyse der Lage der Punkte, die den Lochkreis des Montageflansches definieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Genauigkeit des gewählten Verfahrens hinreichend ist. Der zweite Teil behandelt die Planung des ersten Rotationstest der Anlage. Dafür ist die Konfiguration des Servo-Antriebsmotors mit dessen Regler notwendig. Es stellen sich u.a. die Fragen, welche Rotationsgeschwindigkeit für den Test sinnvoll ist, welcher Ablauf für den Test gewählt wird, sowie welche Sicherheitsmaßnahmen für den Test notwendig sind. Der dritte Teil behandelt die Kommunikation zwischen MCU-Board und Entwickler. Ziel ist die Überwachung diverser Sensordaten des Kollektors von der Zentrale aus. Es wurde eine Literaturanalyse von IoT-Plattformen und -Anwendungen durchgeführt und eine IoT-Anwendung als Proof-of-Concept erstellt. Das Resultat der Untersuchung zeigt, dass die IoT-Plattform Azure IoT-Central eine passende, kostengünstige und benutzerfreundliche Lösung darstellt.

Global energy demand is currently rising and there is no prospect of the energy curve leveling off. At the same time, climate change is progressing, and the supply of fossil fuels is dwindling. Alternative energy generation methods are therefore becoming increasingly important. Solar thermal plants are a promising alternative for generating clean energy. Solabolic is currently working on the development of a pilot plant for a new type of parabolic trough collector.The purpose of this work is of various tasks for the construction and testing phase, as well as to develop a concept for decentralized monitoring of the parabolic trough collector.The collector rotates on two circular rails. The first part deals with the centering of the collector with respect to the round rails. The selection of the method is based on the evaluation of cost, accuracy, and complexity. Accuracy is evaluated using a sample model implemented in Inventor and an Excel script. The evaluation is done by analyzing the location of the points that define the bolt circle of the mounting flange. The results show that the accuracy of the chosen method is sufficient.The second part deals with the planning of the first rotation test of the system. This requires the configuration of the servo drive motor with its controller. Among other things, the questions arise as to which rotation speed is appropriate for the test, which sequence is selected for the test, and which safety measures are necessary for the test.The third part deals with the communication between MCU board and developer. The goal is the monitoring of various sensor data of the collector from the control center. A literature review of IoT platforms and applications was conducted and an IoT application was created as a proof-of-concept. The result of the research shows that the IoT platform Azure IoT-Central is a suitable, cost-effective, and user-friendly solution.