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Reinforcement Learning for Heliostat Control in Solar Tower Power Plants

Pal, Safalya (2025) Reinforcement Learning for Heliostat Control in Solar Tower Power Plants. Masterarbeit, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

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Kurzfassung

Solar thermal tower power plants present a promising solution for scalable renewable energy. These power plants concentrate sunlight onto a central receiver using a field of controllable mirrors called heliostats. However, due to the nature and scale of these fields, even slight misalignments or mechanical imperfections result in significant losses in absorbed power. Traditional open-loop control strategies require extensive calibration of each individual heliostat, which is time inefficient and can take anywhere between a few weeks and a few months, and drives up operational cost. Recent work demonstrates the ability of model-free RL methods to dynamically distribute heliostat aim-points on the receiver’s surface and achieve substantial improvements in terms of annual absorbed power. Despite the promising results, model-free RL methods suffer from high sample inefficiency and do not converge reliably. In this thesis, we address the more difficult task of directly controlling heliostat orientations. By leveraging analytical gradients from a differentiable simulator, our agents not only exhibit sample-efficient and reliable convergence but also outperform model-free RL methods and model predictive control.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218953/
Dokumentart:Hochschulschrift (Masterarbeit)
Titel:Reinforcement Learning for Heliostat Control in Solar Tower Power Plants
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pal, SafalyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
DLR-Supervisor:
BeitragsartDLR-SupervisorInstitution oder E-Mail-AdresseDLR-Supervisor-ORCID-iD
Thesis advisorPargmann, MaxMax.Pargmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 September 2025
Open Access:Ja
Seitenanzahl:59
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Raytracing, Heliostat Control, Reinforcement Learning
Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Abteilung:Data Science
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 > Konzentrierende Solartechnologien
Hinterlegt von: Brockel, Linda
Hinterlegt am:13 Nov 2025 11:34
Letzte Änderung:13 Nov 2025 11:34

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