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Flux Density Distribution Forecasting in Concentrated Solar Tower Plants: A Data-Driven Approach

Kuhl, Mathias und Pargmann, Max und Cherti, Mehdi und Jitsev, Jenia und Maldonado Quinto, Daniel (2024) Flux Density Distribution Forecasting in Concentrated Solar Tower Plants: A Data-Driven Approach. Solar Energy (282), Seiten 112894-1. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2024.112894. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
983kB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X24005899?via%3Dihub

Kurzfassung

Concentrated Solar Power (CSP) systems, particularly those employing heliostat fields combined with a central tower, demonstrate substantial capacity for producing dispatchable, sustainable energy and fuel. This is achieved by focusing the sunlight with up to thousands of individual heliostats onto a single receiver. Forecasting the focal spot of each heliostat at any solar position becomes imperative to ensure optimal control. Nevertheless, the existing cutting-edge techniques aimed at predicting this flux density distribution either suffer from inaccuracies or entail substantial costs. In response to these challenges, our study introduces a novel approach involving a generative model that learns the shape and intensity patterns of the focal spots directly from images captured of the calibration target. We developed a purely data-driven methodology to generate the focal spots of the heliostats corresponding to various sun positions. The model is based on the StyleGAN architecture with adapted learnable input vectors for each individual heliostat and sun positions as input condition. The methodology’s effectiveness is demonstrated through training and evaluation on data collected from a research power plant, where it achieved a flux prediction accuracy of 89% on the calibration target surface. Our work offers a novel solution for predicting flux density distributions in solar power plants in a fully data-driven way with a neural network. This method achieves cost efficiency by utilizing data obtained during standard operational procedures. Impressively, this method attains accuracy levels comparable to or exceeding those of current state-of-the-art techniques.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208932/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Flux Density Distribution Forecasting in Concentrated Solar Tower Plants: A Data-Driven Approach
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, JeniaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maldonado Quinto, DanielDaniel.MaldonadoQuinto (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2929-8667172266595
Datum:1 November 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.2024.112894
Seitenbereich:Seiten 112894-1
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solar power tower Flux density prediction Camera-target method Heliostat Machine learning
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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