Hilgert, Christoph

Prahl, Christoph

Röger, Marc

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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 3 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency> SOKO 2016 >  C. Prahl  > QFly > 20160706 DLR.de  •  Chart 4 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency> SOKO 2016 >  C. Prahl  > QFly > 20160706 DLR.de  •  Chart 5 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency> SOKO 2016 >  C. Prahl  > QFly > 20160706 DLR.de  •  Chart 6 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency> SOKO 2016 >  C. Prahl  > QFly > 20160706 DLR.de  •  Chart 7 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency> SOKO 2016 >  C. Prahl  > QFly > 20160706 DLR.de  •  Chart 8 100%100%100%99%93%100%99%96%96%96% 99%95%100%100.0%100.0%100.0%99.0%92.1%92.1%91.1%87.5%84.0%80.6%79.8%75.8%75.8%75.8%60%70%80%90%100%solar irradianceDNIcosine effectsIAMshading/blockingreflectivityend lossescleanlinessreflector intercept factorbellowstransmissivity ofglasscleanlinessglassabsorptivitydegradationOPTICALEFFICIENCYefficiency• 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  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:  0             Modullänge [m]              12  Seitliche  Abweichung [mm] -20  20 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 Bildnummer 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  > 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   

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