DLR-Innovation QFly erhält SolarPACES Technology Award

QFly: Qualitätsüberwachung von solarthermischen Kraftwerken aus der Luft

Im Rahmen seiner Jahreskonferenz zeichnet das SolarPACES Technological Cooperation Programm jedes Jahr eine herausragende neue Technologie mit dem SolarPACES Technology Award aus. In diesem Jahr erhielt das Entwicklerteam der DLR-Innovation QFly die Auszeichnung: Christoph Prahl, Marc Röger, und Niels Algner aus dem DLR-Institut für Solarforschung sowie Steffen Ulmer aus der DLR-Ausgründung CSP Services. Das Messsystem QFly ermöglicht die Qualitätskontrolle von solarthermischen Kraftwerken mittels einer Flugdrohne. Herzstück des Systems ist die vom DLR entwickelte Analysesoftware.

Solarthermische Kraftwerke stellen eine wichtige Komponente in einem nachhaltigen Energiemix dar, da sie in der Lage sind, Solarenergie thermisch zu speichern und Stunden oder Tage später ins Netz einzuspeisen. In solarthermischen Parabolrinnenkraftwerken konzentrieren spezielle Spiegel die Solarstrahlung auf einen Wärmeempfänger, in dem ein Wärmeträgerfluid die Solarstrahlung aufnimmt und in Hochtemperaturwärme umwandelt. In einem angeschlossenen Dampfkraftwerk wird das bis zu 400 Grad Celsius heiße Wärmeträgerfluid zur Erzeugung von Wasserdampf eingesetzt, der eine Dampfturbine zur Stromerzeugung antreibt. Je höher die Wirkungsgrade im Kraftwerk sind, desto höher sind letztendlich die Erträge des Kraftwerks. Für den Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie ist die optische Qualität der Spiegeloberflächen entscheidend. Zu wissen, welche Spiegel hier Schwachstellen haben, ist daher für Kraftwerksbetreiber eine äußerst wertvolle Information. Bislang war es jedoch sehr zeitaufwändig, die optische Qualität der Spiegel zu vermessen. Die Überprüfung eines ganzen Kraftwerks mit bis zu mehreren 10.000 Spiegeln stellte eine fast unlösbare Herausforderung dar.

Mit der luftgestützten Messmethode QFly ist es den Forschern um Projektleiter Christoph Prahl gelungen, die Qualitätsüberprüfung der Solarkollektoren erheblich zu vereinfachen. "Bislang konnte die Qualität eines Spiegelfeldes nicht vollständig erfasst werden. Kraftwerksbetreibern bietet QFly nun die Möglichkeit selber Daten zu erheben und mit einer noch nie dagewesenen Genauigkeit das Feld zu überwachen und Verbesserungspotential zu nutzen", sagte der Ingenieur.

Drohne erfasst ein Kraftwerk in vier Stunden

Die Drohne des QFly-Systems überfliegt nach einer vorgegebenen Route selbstständig das Solarfeld und erstellt Luftaufnahmen von den Kollektoren. Der Zeitaufwand ist dabei wesentlich geringer als bei einer Überprüfung am Boden: rund vier Stunden benötigt die Drohne für die Erfassung des Solarfeldes eines 50-Megawatt-Kraftwerkes. Die Analysesoftware berechnet aus den Bildern die Formtreue der Spiegel und ermittelt die Genauigkeit der Nachführung nach der Sonne. Die optische Leistungsfähigkeit wird in einer grafischen Darstellung durch einen Farbverlauf auf den Kollektoren visualisiert. Dieser erlaubt es dem geschulten Anwender mit nur einem Blick den Wartungsbedarf jedes Kollektors zu ermitteln und etwaige Konstruktionsfehler ausfindig zu machen.