Bericht zum 26. Kölner Sonnenkolloquium
DLR
“Condition Monitoring of Solar Systems”. Unter diesem Motto stand das 26. Kölner Sonnenkolloquium, das auch in diesem Jahr wieder als Hybridveranstaltung am DLR-Standort Köln-Porz stattfand. Über den Tag gaben unterschiedliche Speaker einen hochaktuellen Einblick in den Entwicklungsstand von Monitoring-Technologien, welche Solarkraftwerke und Photovoltaikanlagen überwachen, optimieren und ihre Effizienz steigern können. Dabei spielt auch der Einsatz von KI für eine schnellere und genauere Datenverarbeitung bis hin zu Zustandsvorhersagen eine zunehmend wichtige Rolle.
Das Sonnenkolloquium bietet als jährlich stattfindendes Forum die Möglichkeit zur Darstellung verschiedener Highlights aus dem Forschungsprogramm des DLR Instituts für Solarforschung und seiner Partner zu einem bestimmten Thema. In diesem Jahr fanden sich 95 Teilnehmende vor Ort sowie 100 per Online-Stream ein.
Institutsdirektor Robert Pitz-Paal eröffnete die Veranstaltung. In seinen Begrüßungsworten hob er die Bedeutung von konzentrierender Solartechnologie für den weltweiten Umbau der Energiesysteme hervor.
Mit dem ersten Vortrag startete Peter Heller, Abteilungsleiter Qualifizierung im Institut für Solarforschung, in die Thematik und referierte über die Vorteile des Condition Monitorings, wichtige Komponenten, Methodik, CSP Erfolgsgeschichten sowie die Relevanz der Technologie im Hinblick auf die Energiewende.
Patrick Hilger von der Synhelion SA merkte in seinem Vortrag an, dass Monitoring essenziell für die Entwicklung einer zuverlässigen kommerziellen Technologie sei. Synhelion ist ein Pionierunternehmen für die Herstellung von solaren Kraftstoffen. Mithilfe von Solaranlagen will es große Mengen von solaren Brennstoffen, vor allem für die Luftfahrt erzeugen. Hilger stellte ein hochparalleles Kalibrierungs- und Überwachungssystem für Heliostate vor, welches Drohnenbilder nutzt und in das Kontrollsystem der Anlage integriert sein wird.
Joachim Krüger, Geschäftsführer von Solarlite, stellte heraus, wie wichtig es ist, den Ladezustand unterschiedlicher Speicher-Technologien in solaren Prozesswärmeanlagen zu integrieren und zu überwachen. Ein hoher Automatisierungsgrad und Fernüberwachung sowie -kontrolle seien ein Muss. Auch erhöhe die Einbindung von Speichermedien die Komplexität zusätzlich. So werde eine Entwicklung hin zu vollständig modellbasiertem Betrieb und Wartung angestrebt. Solarlite entwickelt und baut solarthermische Parabolrinnen-Kraftwerke zur Erzeugung von Strom oder Wärme mit der Option der Kraft-Wärme-Kopplung. Die Kernkompetenzen liegen im Solarfelddesign und der Herstellung von Parabolrinnen-Kollektoren.
DLR
Dass eine differenzierbare Raytracing-Umgebung die ideale Lösung für die Erstellung digitaler Heliostat-Zwillinge sein kann, zeigte Christian Raeder vom DLR auf. In Kombination mit KI können die Zwillinge dann eine extrem genaue Zielpunktoptimierung durchführen. Die Ergebnisse werden bald in realen Messungen verifiziert werden.
Thomas Schmidt von CSP Services erinnerte daran, dass verschiedenste Tools zur Überwachung von Solaranlagen und zur Unterstützung der Optimierung bereits kommerziell verfügbar sind. So entfernen Wasserstoffminderungssysteme kontinuierlich Wasserstoff und senken somit die Risiken; Die Automatisierung der Solarfeldüberwachung ermöglicht Kosten einzusparen; Kollektor-Optimierung sowie Kürzest-Vorhersagen (Nowcasting) erhöhen die Leistungsfähigkeit von CSP-Kraftwerken.
Über eine weitere spannende Möglichkeit referierte Laurin Oberkirsch vom DLR: So ist es möglich den Lebensdauerverbrauch von Flüssigsalz-Receivern zu berechnen und die Berechnungs-Methode in das Kraftwerksleitsystem zu integrieren. Hier kommen eine Ermittlung des lokalen Stresszustands, eine Abschätzung des Lebenszeitverbrauchs sowie die Integration in die Echtzeitüberwachung zum Tragen.
Andrés Carrancá von Industrial Solar sprach darüber, wie uns KI-gestützte CSP-Systeme der CO2-Neutralität näherbringen und nachhaltige Energielösungen vorantreiben können. In der Solarbranche kann KI für die vorausschauende Wartung, virtuelle Sensornetzwerke, die Erkennung von Anomalien und vieles mehr eingesetzt werden.
Julian Krauth vom DLR stellte eine schnelle Methode zur Heliostat-Kalibrierung vor, welche DLR und CSP Services gemeinsam entwickelt haben. Damit lässt sich eine 50-MW-Anlage innerhalb von wenigen Wochen kalibrieren. Hierbei kommt eine handelsübliche Drohne mit einer starken LED zum Einsatz. Getestet wurde das Verfahren bereits am Solarturm in Jülich.
DLR
Das Datenaufkommen und der Bedarf an Verarbeitungsmethoden in Solarkraftwerken wächst stark an. Dies beschrieb Inga Miadowicz vom DLR in ihrem Vortrag. Als Lösung könne hier eine Datenplattform als "Middleware“ für die Verknüpfung und das Datenmanagement verwendet werden. Ein erster Prototyp, der auf der Open-Source-Lösung FIWARE basiert, wird zur Verwaltung dieser Daten bereits eingesetzt.
Alex Brenner vom DLR erklärte, dass ein hydraulischer Abgleich der Massenstromverteilung in parallelen Parabolrinnen leicht möglich sei. Der Schleifen(massen)fluss wird in der Regel nicht bestimmt und Messungen sind nur an bestimmten Stellen im Feld möglich. Die Verwendung von Temperaturgradienten als Tracer ermögliche hingegen die Bestimmung der Massenstromverteilung und deren Optimierung.
Zuletzt referierte Alexander Schnerring vom DLR über die Generierung synthetischer Daten in einer virtuellen Umgebung. Dies helfe bei der Entwicklung einer UAV-basierten Zustandsüberwachung von solarthermischen Kraftwerken. Die Verbesserung dieser Zustandsüberwachung erfordert große Mengen an Trainingsdaten oder eine sichere Testumgebung. KI-gestützte Bildverarbeitung ermöglicht den Aufbau einer vitalen Testumgebung zum Trainieren der UAV-basierten Systeme.
Wir bedanken uns bei allen Referenten für die spannenden Vorträge und bei allen Teilnehmenden für den anschließenden fachlichen Austausch. Wir freuen uns auf ein Wiedersehen beim nächsten Sonnenkolloquium!