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In-Situ UNet-Based Heliostat Beam Characterization Method for Precise Flux Calculation Using the Camera-Target Method

Kuhl, Mathias und Pargmann, Max und Cherti, Mehdi und Jitsev, Daniel und Maldonado Quinto, Daniel (2024) In-Situ UNet-Based Heliostat Beam Characterization Method for Precise Flux Calculation Using the Camera-Target Method. Solar Energy (279), Seiten 112811-1. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2024.112811. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X24005061?via%3Dihub

Kurzfassung

Concentrated Solar Power (CSP) utilizing solar tower power plants exhibits significant potential for dispatchable sustainable power generation and fuel production, by concentrating up to hundred thousand focal spots of individual mirrors onto one surface. The irradiance on the receiver is a critical parameter for power plant operators, not only to prevent component-damaging temperature peaks and gradients but also to optimize the distribution of heliostat’s focal spots. Therefore, recent approaches aim to exploit images of isolated focal spots on a Lambertian target, taken on a day-to-day basis in most commercial power plants, to achieve more accurate flux predictions. State-of-the-art methods for flux measurements require additional equipment and are mostly time-intensive. This study introduces a novel methodology to derive single heliostat irradiance profiles using simple digital camera images, employing an image-to-image neural network. The model we propose is capable of generating accurate, high-resolution flux distributions from single images. It uniquely accounts for the target surface’s irregularities and reflectivity as well as background irradiation, factors critical for precise measurements of individual focal spots. By incorporating these factors, our methodology offers a new scaling approach for the measured flux density based on a calculated total flux, obviating the need for additional equipment such as flux gauges or moving bars. This enables effortless integration into the daily calibration routine in-situ using the camera-target method. This seamless integration not only supports existing flux prediction methodologies but also paves the way for future enhancements by potentially improving the accuracy of overall flux prediction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208929/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:In-Situ UNet-Based Heliostat Beam Characterization Method for Precise Flux Calculation Using the Camera-Target Method
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kuhl, Mathiasmathias.kuhl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pargmann, MaxMax.Pargmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cherti, MehdiNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jitsev, DanielNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maldonado Quinto, DanielDaniel.MaldonadoQuinto (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2929-8667172266604
Datum:1 September 2024
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.solener.2024.112811
Seitenbereich:Seiten 112811-1
Verlag:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Flux measurement Solar power towerCamera-target method Beam characterization Digital image analysis
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Intelligenter Betrieb
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Kraftwerktechnik
Hinterlegt von: Brockel, Linda
Hinterlegt am:22 Nov 2024 10:24
Letzte Änderung:17 Feb 2025 09:33

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