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000780551 245__ $$aPhotogrammetric measurement of the optical performance of parabolic trough solar fields$$cvorgelegt von Philipp Christoph Prahl$$honline
000780551 246_3 $$aPhotogrammetrische Messung des optischen Wirkungsgrades von Parabolrinnenkraftwerken$$yGerman
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000780551 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2020
000780551 502__ $$aDissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019$$bDissertation$$cRheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen$$d2019$$gFak04$$o2019-04-02
000780551 5203_ $$aErneuerbare Energien sind durch Abweichungen zwischen Bedarf und Angebot gekennzeichnet. CSP (konzentrierende Solarthermie) bietet neben der effizienten und potentiell konkurrenzfähigen Nutzung des Sonnenlichts durch den Einsatz von thermischen Energiespeichern einen Mehrwert, um diesen Schwankungen gerecht zu werden. Zur Konzentration und Umwandlung des Sonnenlichts in thermische Energie stehen unterschiedliche Technologien zur Verfügung, wobei Parabolrinnen z.Zt. den größten Marktanteil haben. Der optische Wirkungsgrad des Parabolrinnen-Solarfeldes hat einen signifikanten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Kraftwerks. Messverfahren zur Bestimmung der geometrischen Genauigkeit von Konzentratorsystemen sind daher wichtiger Teil bei Forschung & Entwicklung, Aufbau, Inbetriebnahme und laufendem Betrieb. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung der luftgestützten QFly Messtechnik für die Qualifizierung von Parabolrinnen-Solarfeldern. Gegenüber dem Stand der Technik wurde die stationäre Kamera durch eine Flugdrohne (UAV) mit entsprechender Nutzlast ersetzt. Dies ermöglicht eine vollautomatische Vermessung des gesamten Kraftwerks. Das QFly Verfahren verfolgt zwei Ansätze. Der QFlyHighRes Ansatz ermöglicht die präzise und differenzierte Vermessung der Konzentratorgeometrie bei einer räumlichen Auflösung von 6mm/Pixel und einer Flughöhe von 30 Metern. Das Messvolumen beträgt ca. 2 Loops pro Tag und ist damit geeignet für die Charakterisierung von Prototypen und zur stichprobenartigen Charakterisierung des Solarfeldes. Der QFly Survey Ansatz dient dem schnellen Screening ganzer Solarfelder. Bei einer Flughöhe von 120 bis 250 Metern werden in wenigen Stunden die effektive Konzentrator-Form bei reduzierter räumlicher Auflösung und Informationen zur Nachführung gewonnen. Im Rahmen dieser Arbeit werden beide Verfahren beschrieben und einer Unsicherheits-Analyse unterzogen sowie mit unabhängigen Messmethoden validiert. Letztendlich dienen beide Verfahren dazu, mithilfe der Geometriedaten Bereiche und Phänomene zu identifizieren, welche sich negativ auf den optischen Wirkungsgrad auswirken. Numerische Strahlverfolgung ermöglicht die energetische und ökonomische Bewertung potentieller Optimierungsmaßnahmen. Die QFly Messtechnik kann als ausgereift angesehen werden. Weiterer Handlungsbedarf und Einsatzmöglichkeiten ergeben sich bei der Schnittstelle mit dem Ertragsanalyse, der luftgestützten thermographischen Bestimmung von Wärmeverlusten und der Erweiterung der Messtechnik auf Turmkraftwerke.$$lger
000780551 520__ $$aRenewable energies are characterized by deviations between demand and supply. Concentrating solar power (CSP) offers not only the efficient and potentially competitive use of sunlight, but also the use of thermal energy storage, in order to cope with these fluctuations. Various technologies are available for the concentration and conversion of sunlight into thermal energy, with parabolic trough collector (PTC) having the largest market share at the time. The optical efficiency of the solar field has a significant influence on the economic viability of the power plant. Measurement methods for determining the geometric accuracy of concentrator systems are therefore an important part of research & development, construction, commissioning and running operation. This thesis describes the development of the airborne QFly measurement technique for the qualification of PTC solar fields. Compared to the state of the art, the stationary camera has been replaced by a unmanned aerial vehicle (UAV) with corresponding payload. This allows a fully automatic measurement of the entire power plant. The QFly procedure has two approaches. The QFlyHighRes approach allows the precise and differentiated measurement of concentrator geometry at a spatial resolution of 6mm/pixel and a flight altitude of 30 meters. The measurement volume is approx. 2 loops per day and is therefore suitable for the characterization of prototypes and random check of the solar field. The QFly Survey method is used for the rapid screening of entire power plants. At a flight altitude of 120 to 250 meters, tracking information and the effective concentrator form can be obtained at a reduced spatial resolution. Within the scope of this work, both methods are described and subjected to an uncertainty analysis and validated with independent benchmark measurement methods. In the end, the process is used to identify defects with the aid of geometric measured data. Numerical ray-tracing (RT) enables an energetic and economic evaluation of potential optimization measures. The airborne geometry measurement in parabolic trough power stations can thus be regarded as mature. Further need for action and possible applications arise with the interface with the yield analysis, the airborne thermographic determination of heat losses and the extension of the measuring technology on solar tower power plants.$$leng
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