Trackingverbesserung eines Heliostatenfeldes durch Optimierung von Kalibrierverfahren

Abstract

In dieser Arbeit wurde das am Solarturmkraftwerk Jülich verwendete Kalibrierverfahren für Heliostaten untersucht und Verbesserungen erarbeitet, die eine nachvollziehbare Auswahl der passenden Heliostaten für den jeweiligen Anwendungsfall ermöglichen. Zu Beginn wurden bestehende geometrische Heliostatmodelle miteinander verglichen und erfolgreich die Übereinstimmung dieser Modelle überprüft. Anschließend erfolgte eine Analyse des in der Heliostatfeldsteuerung enthaltenen Optimierungsverfahrens zur Bestimmung der nur grob bekannten Parameter des Heliostatmodells. Hierzu passt die Optimierung das Heliostatmodell an die über Aufnahmen von Brennfleckverschiebungen bekannte tatsächliche Ausrichtung an. Dabei wurde ersichtlich, dass lediglich sehr einflussreiche Parameter bestimmt werden können, während die Ermittlung des tatsächlichen Wertes aller anderen Parameter misslingt. Selbst bei unrealistisch vielen bekannten Heliostatausrichtungen stimmt daher das Heliostatmodell nicht mit dem realen Heliostaten überein. Dennoch kann für kurze Zeitabschnitte und mit nur geringen Störeinflüssen durch Hardwarefehler ein akzeptables Tracking erreicht werden. Um das bestehende System effizient zu nutzen, wurden die dezentral gespeicherten Informationen über jeden Heliostaten in zentralen Datenbanken zusammengeführt und über eine Benutzeroberfläche zugänglich gemacht, sodass eine gezielte Heliostatauswahl erfolgen kann. Außerdem erfolgte eine Bewertung möglicher alternativer Kalibrierverfahren mit Blick auf die ermittelten Kalibrationsherausforderungen. Hierbei konnten ein Eckenerkennungsverfahren auf Basis bereits vorhandener Software oder eine neu zu implementierende geschlossene Regelung als besonders vielversprechend identifiziert werden