Entwicklung und Validierung einer Kalibrationsmethode für bildbasierte Verschmutzungsmessungen an Parabolrinnenkraftwerken

Abstract

Kurzdarstellung Thermische Solarkraftwerke (engl. concentrated solar power, CSP) werden aufgrund der relativ hohen Einstrahlung häufig in ariden bis semiariden Regionen gebaut, wobei die Effizienz dieser Kraftwerke durch die Verschmutzung der Spiegel stark beeinflusst werden kann. Zur Optimierung der erforderlichen Reinigungsvorgänge und Reduzierung von eigesetzten Ressourcen werden Kenntnisse über die Verschmutzung der Spiegel benötigt. Konventionelle Messungen können nur einen örtlich geringen Bereich abdecken oder erfordern erheblichen Aufwand. Bildbasierte Verschmutzungsmessungen bieten hingegen das Potential für eine hohe räumliche Auflösung und in Kombination mit UAVs (engl. unmanned aerial vehicle) einen geringen Arbeitsaufwand. In dieser Arbeit wurde eine solche bildbasierte Methode weiterentwickelt und auf Parabolrinnenkollektoren angewendet. Hierzu wurde vor allem die Flugroute und die Kalibrierung der Methode zur Verschmutzungsbestimmung betrachtet. Es konnte eine verbesserte Kalibrationsmethode durch Methodenweiterentwicklung und Planung der Flugrouten erreicht werden. Tests an einem Eurotrough-Kollektor auf der PSA (Plataforma Solar de Almería, Eigentümer: Forschungszentrum CIEMAT/Spanien) konnten zeigen, dass mit der angepassten Methode Verschmutzungswerte mit einem RMSD von unter 3, 5% erreicht werden. Abstract Concentrated solar power (CSP) plants are often built in arid to semi-arid regions due to the relatively high irradiation, whereby the efficiency of these power plants can be strongly influenced by the soiling of the mirrors. In order to optimise the necessary cleaning processes and reduce the resources used, knowledge of the soiling of the mirrors is required. Conventional measurements can only cover a small localised area or require considerable effort. Image-based soiling measurements, on the other hand, offer the potential for high spatial resolution and, in combination with UAVs (unmanned aerial vehicles), a low workload. In this work, such an image-based method was further developed and applied to parabolic trough collectors. The main focus was on the flight route and the calibration of the method for determining soiling. An improved calibration method was achieved by further developing the method and planning the flight routes. Tests on an Eurotrough collector on the PSA (Plataforma Solar de Almería, owned by the Spanish research centre CIEMAT) were able to show that for the adapted method of the soiling measurement an RMSD of less than 3.5% can be achieved.