Qualitätssicherung in der Receiverfertigung

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1 SCHOTT Solar CSP GmbH Qualitätssicherung in der Receiverfertigung DLR Sonnenkolloquium 9. Juni 2009 Thomas Kuckelkorn SCHOTT Solar CSP GmbH

2 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 2 Inhalt Produktanforderungen Funktion und Produktspezifikation Aufgaben der Qualitätssicherung Qualitätssicherungskonzept Prüfung der optischen Kennwerte Alpha, Epsilon, Tau

3 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 3 PTR 70 Receiver Einsatzbedingungen mehr als 20 Jahre Betrieb ohne Vakuumverlust ohne signifikante Verschlechterung des optischen Wirkungsgrades Betriebstemperatur bis 400 C ca Temperaturwechsel v. bis zu 300 K konzentrierte inhomogene Solarstrahlung bis zu C > 100

4 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 4 PTR 70 Receiver - Funktion Max. optical efficency (incl. mirrors): 70% Heat losses < 10% Einstrahlung 18 kw DNI (max) Abschattungsverluste 0.7 kw Vakuum Absorber 4m x 70mm Reflexionsverluste 0.7 kw Reflexionsverluste 0.85 kw 15 kw max IR-Stahlungsverluste 0.6 kw kw ( C)

5 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 5 PTR 70 Receiver - Dimensionen OD Steel tube [mm] 70 OD Glass tube 125 Length [mm] 4060 Surface area [m²] 0,89 Aperture 96% Weight [kg] 28

6 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 6 PTR 70 Receiver Optische Eigenschaften Optical value specification mean value Tau_Glass Tube >=96% specification min//max (NAC) typical value in production (NAC) >=94% 96%-97% Alpha_ Absorber >=95% Epsilon_Absorber <=14% >=93% (n.r.) <=16% (n.r.) 94,5%-96,5% (94,5%-96,5%) 11%-13% (9%-11%)

7 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 7 PTR 70 Receiver Hüllrohrbeschichtung AR-Beschichtung mit guter Haftung auf Borosilikatglas Solare Transmission >96% uncoated: τ = 92 % AR-coated τ > 96 % Absorber

8 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 8 PTR 70 Receiver Absorberbeschichtung Strahlungsselektive Beschichtung mit hoher Temperaturstabilität AR-Schicht Cermet-Absorber IR-Spiegel Stahl Foto: E.Lüpfert, DLR

9 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 9 Aufgaben der Qualitätssicherung Gewährleistung einer gleichbleibend hohen Produktqualität Gewährleistung stabiler Prozessbedingungen Vermeidung von Ausschuss im Produktionsprozess Grundlage für Prozess- und Produktoptimierung

10 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 10 Aufgabenteilung QS Entwicklung Spezifikation (Produkt, Prozess, Bauteil, Prüfung) Qualifikation (Lieferanten, Prozess, Messverfahren) Entwicklung v. Messverfahren Qualitatssicherung Überwachung der Prüfungen in der Produktion Dokumentation Reklamation Durchführung von ST Proben (WE und Prod.) Produktion Überwachung v. Prozessen Dokumentation Durchführung v. Prüfungen

11 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 11 Qualitätskonzept Produktion PTR 70 MQS Wareneinganskontrolle Cluster Absorberrohr Cluster Stahlrohr Montage Evakuieren/Lackieren Warenausgangskontrolle STP Geometrie Getterkapazität Glasfehler Prozesskontrolle Produktprüfungen: Geometrieprüfungen, Prooftest, Sichtkontrollen, Messung der optischen Eigenschaften Produktionsbegleitende Tests, (Alterung, Haftung, Thermocycle)

12 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 12 Messung der optischen Eigenschaften 100%-Messung des spektralen Transmissionsgrades Hüllrohr Batch-Messung des spektralen Reflektionsgrades Absorberrohr (nach Beschichten) und Bestimmung der optischen Kenngrössen Alpha, Epsilon Stichprobenmessung des spektralen Reflektionsgrades Absorberrohr (Endband) und Bestimmung der optischen Kenngrössen Alpha, Epsilon Epsilon korr. 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 Alpha/Epsilon korr. [%] 9,0 8,5 8,0 95,0 95,2 95,4 95,6 95,8 96,0 96,2 96,4 Alpha korr.

13 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 13 Produktionsbegleitende Tests Absorberbeschichtung Alterungstests 450 C 590 C, h Thermocycle Test 100 C C Haftungstest 96,00 95,50 AT@590 C Alpha [%] Epsilon (BB400) [%] 15,00 14,50 14,00 13,50 Absorption [%] 95,00 94,50 94,00 13,00 12,50 12,00 11,50 11,00 10,50 Emission [%] 93,50 10,00 9,50 9,00 93,00 8, Time [h]

14 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 14 Produktionsbegleitende Prüfung - Wärmeverlustmessung Direkte Messung der Wärmeverluste bei 300 C 500 C Messung NREL 2008/2009

15 SCHOTT Solar CSP GmbH Page 15 Zusammenfassung Ein durchgängiges Qualitätskonzept in der Produktion gewährleistet eine gleichbleibend hohe Qualität des PTR 70 Receiver Die exakte Erfassung der optischen Kennwerte ist die Basis für eine zuverlässige Leistungsprognose der Receiver im Betrieb Um die Leistung der Receiver über die Lebensdauer gewährleisten zu können, werden produktionsbegleitend Alterungstests durchgeführt. Eine Vereinheitlichung von Mess- und Prüfverfahren zur Qualifizierung von Receivern erscheint aus heutiger Sicht dringend erforderlich.