Erneuerbare und sichere Energieversorgung ist für die Industrie von hoher Wichtigkeit und kann nicht zuletzt aufgrund der internationalen Klimaziele nur durch die optimale Nutzung aller verfügbarer Ressourcen erreicht werden.

Selbst in Österreich, das einen hohen Wasserkraftanteil besitzt, wird derzeit nur ein Teil des elektrischen Energiebedarfs durch erneuerbare Energiequellen bereitgestellt und es ist in naher Zukunft nicht vorstellbar, auch den Wärmebereich mit erneuerbarem Strom abzudecken und somit zu elektrifizieren. Daher sollten zur Deckung des industriellen Prozesswärmebedarfs im niedrigen und mittleren Temperaturbereich (<400 °C) exergetisch sinnvolle Alternativen zur Anwendung kommen: Abwärmenutzung, solare Prozesswärme und Wärmepumpen, jeweils kombiniert mit Speichern, sowie Photovoltaik und PVT-Kollektoren.

Bis dato werden die Vorteile einer kombinierten Integration verschiedener erneuerbarer Technologien nur im Gebäudebereich realisiert. In der Industrie sind, obwohl ein technisches und wirtschaftliches Potenzial zur Abdeckung des industriellen Prozesswärmebedarfs durch erneuerbare Energien existiert, folgende Problemstellungen noch zu adressieren:

• Kriterien und Methoden zur Identifikation und Bewertung der technisch und wirtschaftlich sinnvollsten Auswahl bzw. Kombination möglicher Technologien,
• Design-, Betriebs- und Regelungsstrategien für die optimierte Integration erneuerbarer Technologiekombinationen sowie
• Systemsimulationen zur Abbildung bzw. Bearbeitung der genannten Fragestellungen.

Ergebnisse des Projekts CORES sollen nachvollziehbare globale System-Indikatoren (Key Performance Indicators), ein Optimierungsalgorithmus für die erforderlichen Systemsimulationen und die daraus abgeleiteten Regelungsstrategien für eine optimierte Betriebsführung der Technologiekombinationen sein. Außerdem sollen drei konkrete Umsetzungen mittels realer Industriestudien initiiert werden.

Das Projekt CORES wird gemeinsam mit einem Konsortium aus Deutschland und der Schweiz durchgeführt. Der Fokus der österreichischen Forschungsarbeiten liegt auf der innerbetrieblichen optimierten Integration der erneuerbaren Technologienkombinationen. Der Schwerpunkt des deutschen Konsortiums liegt in der Integration in Industrieparks bzw. der netzgebundenen Energieversorgung, die Schweizer Forschungsgruppe beschäftigt sich mit ökonomischen Bewertungskriterien sowie Finanzierungsmodellen.

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Der Forschungsbereich Thermodynamik und Wärmetechnik beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit konzentrierenden Solar-Systemen (CSP - Concentrated Solar Power).

Neben der direkten Umwandlung von Solar-Strahlung in elektrische Energie mittels Photovoltaik (PV) ist der Pfad der Energiewandlung von Solar-Strahlung über thermische Energie hoher Temperatur zu elektrischer Energie nach wie vor eine bedeutende Alternative. Bei dieser wird die Solar-Strahlung über Linien- oder Punkt-Konzentratoren gebündelt, ehe sie auf einen thermischen Receiver auftrifft. Dadurch können höhere Temperaturen als bei Planar-Receivern erreicht werden, was eine Speicherung der thermischen Energie bei hohen Temperaturen ermöglicht und eine Umwandung der thermischen Energie in elektrische Energie mit hohen Wirkungsgraden erlaubt. Insbesondere die Speicherung der thermischen Energie bringt Vorteile gegenüber einem PV-Pfad.

Im Zuge der Forschung an CSP-Systemen sind wertvolle Forschungskooperationen und Publikationen entstanden. - Hier ein kurzer Auszug:

U. Leitner:
"Numerische Analyse der Intensitätsverteilung am Absorber eines pneumatisch vorgespannten Solarkonzentrators";
Betreuer/in(nen): K. Ponweiser; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2009.

M. Hartl:
"Pneumatisch vorgespannter Solarkonzentrator - theoretische Betrachtungen und praktische Erfahrungen";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): K. Ponweiser, F. Rauscher; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2010; Rigorosum: 11.10.2010.

C. Diendorfer:
"System Design and Analysis of Floating Solar Power Plants";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): M. Haider, F. Rammerstorfer; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2014; Rigorosum: 25.06.2014.

M. Lauermann:
"Pneumatic prestressed solar concentrator - thermal and optical analyses";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): K. Ponweiser, F. Rauscher; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2015.

M. Heigl:
"Entwicklung des pneumatisch vorgespannten Solarkonzentrators vom Prototyp bis zur Serienreife";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): K. Ponweiser, R. Willinger; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2015.

E. Esmaeili:
"Electrolytic solar water splitting at elevated temperatures a thermodynamic approach";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): K. Ponweiser, J. Fleig, A. Werner; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2017.

G. Oberndorfer:
"Sensitiv of Annual Solar Fraction for Solar Space and Water Heating Systems to Tank and Collector Heat Exchanger Parameters";
Betreuer/in(nen): W. Linzer; Institut für Technische Wärmelehre, 1999.

G. Fuchs:
"Measurement and Control of a Pneumatic Solar Concentrator";
Betreuer/in(nen): K. Ponweiser; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2008.

M. Garcia Ano:
"Investigation of the Optical Behavior of a Concentrating Solar Collector";
Betreuer/in(nen): K. Ponweiser; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2008.

V. Layec:
"Formfinding of inflatable solar concentrators";
Betreuer/in(nen): K. Ponweiser; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2008.

D. Wertz:
"Comparison between various concepts of Solar Thermal Power Plants";
Betreuer/in(nen): H. Walter; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2008.

D. Wagner:
"Investigation of Solar Cells for a Concentrating Solar Collector";
Betreuer/in(nen): K. Ponweiser; Institut für Thermodynamik und Energiewandlung, 2009.

A. Miguez da Rocha:
"Analysis of Solar Retrofit in Combined Cycle Power Plants";
Betreuer/in(nen): A. Steiner, M. Haider; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2010.

A. Bacher:
"Auswirkung erhöhter Einspeisung durch Solar- und Windkraftlagen auf die Betriebsweise von Wasserkraftanlagen";
Betreuer/in(nen): C. Bauer, E. Doujak; E302 - Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2013; Abschlussprüfung: 05/2013.

L. Panzer:
"Design and simulation of a solar tower cavity receiver with "solar salt" as heat transfer fluid";
Betreuer/in(nen): M. Haider; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2015.

H. Ernst:
"Erarbeitung des Festigkeitsnachweises sowie Entwicklung eines Stabilisierungssystems einer Heliofloat Luftkissenplattform";
Betreuer/in(nen): R. Eisl, M. Haider; Institut für Energietechnik und Thermodynamik, 2018.

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IET is working on a novel technology for floating Solar Power Plants, called HELIOFLOAT.

The project is inserted into a doctoral college (http://www.iet.tuwien.ac.at/forschungsinitiative_ensys_2030/, öffnet in einem neuen Fenster)alter LINK and the research is done in cooperation with several national and foreign partners. Currently a project application for national funding and patent applications are pending.

The Motivation for Solar Offshore solutions is that Europe lacks adequate available land for significantly large contributions of solar power; only Spain has a significant available inland surface with high direct normal irradiance (DNI). Europe’s solar potential is dramatically increased if one considers a coastal strip of 30km around the coasts of southern Spain, Malta, Lampedusa, Italy, Peloponnes Peninsula (Greece), Crete or Cyprus. Offshore solar generation has two advantages compared to land based systems: the possibility of a relatively effortless tracking around a vertical axis (cost advantage) and the possibility of using seawater for cooling (cost and efficiency advantages). The basic hope of the HELIOFLOAT concept is that these advantages will counterbalance the challenges, costs and difficulties linked to the offshore arrangement.

The main technical features for HELIOFLOAT are:

• The solar platform units are supported and stabilized through a combination of spar buoys, a truss system and a pneumatic support system
• Concentration technology will be either the established HELIOTUBE pre-stressed pneumatic concentrator technology (PPC) or alternate options
• Heat carrier fluid will be either organic heat transfer fluid or direct steam
• Power Platform is separated from solar platform units. It is of conventional and proven Oil & Gas type platform design. It contains control room, steam turbine, generator, seawater cooled condenser, balance of plant and an optional thermal energy storage system.

Due to running patent application no more detail can be given at this point in time