Luftgestützte optische Qualifizierung von Parabolrinnenkollektoren
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 1
Christoph Prahl, Christoph Hilgert, Marc Röger 19. Kölner Sonnenkolloquium 2016
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 2
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 3
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> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 4
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> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 5
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> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 6
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> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 7
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> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 8
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y• Motivation und Methodik
zur Optimierung
• Verfügbare Messtechniken
• Ausblick
• Monetäre Verluste bei um 1% reduziertem optischen Feldwirkungsrad (50 MWel): ~ 0.5 Mio. € / p.a. ~ 10.0 Mio. € nach 20 Betriebsjahren
Wirkungsgrad des Solarfeldes kleiner als erwartet: Welche Konsequenzen und Maßnahmen?
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 9
Vermessung
Identifizierung von Maßnahmen
Kosten-Nutzen Rechnung
Umsetzung
Vermessung
QFly High Resolution - Spiegelform (Hohe
Auflösung: 0.6 cm/Pixel) - Absorberposition
QFly Survey
- Effektive Spiegelform (Mittlere Auflösung 6.0 cm/Pixel)
- Ausrichtung der optischen Achse
QFly Thermo
- Wärmeverlusten
50% pro Stunde
5% pro Tag
25% pro Nacht
Möglichkeiten zur luftgestützten Vermessung des Solarfeldes
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 www.DLR.de • Chart 10
Hardware UAV: • MD4-1000 Kamera: • Sony Nex7 • Tau Flir 640
Ausrüstung zur luftgestützten Vermessung des Solarfeldes
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 11
Software: • Matlab
• Workflow • Wegpunktrouten • Bildbearbeitung und
Geometrieberechnungen • AICON 3D Studio
• Nahbereichsphotogrammetrie • SPRAY
• Ray-Tracing
Bildbearbeitung
Methoden zur luftgestützten Vermessung des Solarfeldes
Deflektometrie (TARMES)
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 12
Nahbereichs-Photogrammetrie
Kollektor
UAV Trajektorie
QFly High Resolution: Flugroute und Rohdaten
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 13
5 min. Flug im Zeitraffer
QFly High Resolution: Spiegelform (SDx [mrad]):
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 14
Absorber-Position:
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QFly Survey: Flugroute und Rohdaten
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 15
150 – 200 m
QFly Survey Resultate: Solarfeld nicht im Betrieb
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 16
Bild
num
mer
SCA Länge
Drive
QFly Survey Resultate: Solarfeld nicht im Betrieb
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 17
relativeTracking-Abweichung [°]
Ausblick: QFly thermo
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 18
~15 m
Sensordatenfusion: • GPS, Orientierung • Zeitstempel • Bildinformation • Wind
• Grauwerte -> Glashüllrohrtemperaturen • Abschätzung von Wärmeverlusten [W/m2]
Bewertung der Verluste und Maßnahmen
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 19
Messgröße Ursache Maßnahme
Bewertung der Verluste und Maßnahmen
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 20
Messgröße Ursache Maßnahme Spiegelform Montage, Struktur Schwierig, besser bei der
Montage
Absorberposition Montage, Struktur, thermische Spannungen
Schwierig, besser bei der Montage
Bewertung der Verluste und Maßnahmen
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 21
Messgröße Ursache Maßnahme Spiegelform Montage, Struktur Schwierig, besser bei der
Montage
Absorberposition Montage, Struktur, thermische Spannungen
Schwierig, besser bei der Montage
Nachführung Trackingsystem, Sonnensensor Trackingstrategie, Sonnensensor
Alignment Montage
Ausrichten
Torsion Reibung, Unwucht Auswuchten, Schmieren
Bewertung der Verluste und Maßnahmen
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 22
Messgröße Ursache Maßnahme Spiegelform Montage, Struktur Schwierig, besser bei der
Montage
Absorberposition Montage, Struktur, thermische Spannungen
Schwierig, besser bei der Montage
Nachführung Trackingsystem, Sonnensensor Trackingstrategie, Sonnensensor
Alignment Montage
Ausrichten
Torsion Reibung, Unwucht Auswuchten, Schmieren
Wärmeverluste H2 Diffusion, Vakuumverlust Austausch
Ausblick
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 23
• Validierung der Survey Methoden • Zusammenarbeit mit Kraftwerksbetreiber (RWE, Marquesado
Solar), damit aus der Messtechnik ein Werkzeug zur Betriebsoptimierung wird
• Messung in Andasol III im September 2016
• Heliostate: Offset und Form
Vermessung
Identifizierung von
Maßnahmen
Kosten-Nutzen Rechnung
Umsetzung
Vermessung
> SOKO 2016 > C. Prahl > QFly > 20160706 DLR.de • Chart 24
Vielen Dank an: • Steffen Ulmer, Siw Meiser • Anja Kruschinski • Badrudin Stanicki, Richard Blümner, Richard
Natho, Julian Hertel
Luftgestützte optische Qualifizierung von�ParabolrinnenkollektorenSlide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Wirkungsgrad des Solarfeldes kleiner als erwartet: Welche Konsequenzen und Maßnahmen?Slide Number 10Ausrüstung zur luftgestützten Vermessung des SolarfeldesMethoden zur luftgestützten Vermessung des SolarfeldesQFly High Resolution: Flugroute und RohdatenQFly High Resolution:�Spiegelform (SDx [mrad]): �QFly Survey: Flugroute und RohdatenQFly Survey Resultate: Solarfeld nicht im BetriebQFly Survey Resultate: Solarfeld nicht im BetriebAusblick: QFly thermoBewertung der Verluste und MaßnahmenBewertung der Verluste und MaßnahmenBewertung der Verluste und MaßnahmenBewertung der Verluste und MaßnahmenAusblickSlide Number 24