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Auslegung und Erprobung eines reflexbasierten Verfahrens zur Charakterisierung von Heliostaten
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Hajer, Lewin |
| Copyright Year | 2018 |
| Abstract | n einem CSP-Turmkraftwerk wird mittels gebundeltem Sonnenlicht Energie erzeugt. Die Bundelung des Sonnenlichts erfolgt durch parabolisch geformte Sonnenspiegel, sogenannte Heliostaten, welche am Boden vor dem Turm positioniert sind. Einfallendes Sonnenlicht wird an den Heliostaten in Richtung eines Receivers auf dem Turm reflektiert, um dort ein Warmetragermedium zu erhitzen, welches eine Turbine zur Stromgewinnung antreibt. Fur einen moglichst effizienten Betrieb des Turmkraftwerks ist es notwendig, dass die Heliostaten zu jeder Zeit so ausgerichtet sind, dass das Sonnenlicht direkt auf den Receiver reflektiert wird. Genaue Kenntnis uber die Orientierung der Heliostaten ist daher besonders wichtig. Bisherige Verfahren zur Orientierungsbestimmung von Heliostaten erweisen sich oft als zu langsam und zu ungenau. Es wird daher ein neuartiges Verfahren erprobt, um die Orientierung eines Heliostaten mit einer angestrebten Genauigkeit von 0.1 mrad zu bestimmen, und um Abweichungen der Spiegelflache von der Idealform zu detektieren. Mittels eines UAVs und einer daran angebrachten Kamera wird das Heliostatenfeld beflogen und erfasst. Nahe der Kamera sind verschiedenfarbige LEDs (Targets) platziert. Bei entsprechender Positionierung des UAVs sind in den aufgenommenen Bildern Heliostaten zu sehen, in denen sich die Reflexion des UAVs, vor allem aber der deutlich sichtbaren LED-Targets befindet. Bei genauer Kenntnis uber die Position von Kamera, Target, und der Targetreflexion auf dem Heliostaten, kann der Normalenvektor der Spiegeloberflache am Ort der Targetreflexion uber Vektorrechnung bestimmt werden. Aus den Normalenvektoren konnen Ruckschlusse auf die Oberflachenform und die Orientierung des Heliostaten gezogen werden, sofern die Reflexionen moglichst gleichmasig verteilt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Programm entwickelt, durch welches das Messverfahren mit unterschiedlichen Konfigurationen (Positionen von Kamera und Targets) simuliert werden kann. Dabei wird fur jeden Aufnahmestandpunkt der Kamera ein Orthobild des erfassten Heliostaten mit den darin sichtbaren Targetreflexionen erzeugt. Form, Grose und Anzahl der Reflexionen sind abhangig von der Oberflachenform des Heliostaten sowie den Positionen von Kamera und Targets. Anschliesend erfolgt die Auswertung, welche sowohl fur Orthobilder aus der Simulation, als auch fur Orthobilder aus realen Aufnahmen durchfuhrbar ist. In den Orthobildern werden die Targetreflexionen detektiert und deren Verteilung auf dem Heliostaten wird bewertet. An den Orten der Reflexionen werden schlieslich die Normalenvektoren berechnet. Die Simulation dient der Erprobung verschiedener Messsetups und liefert wichtige Informationen fur die Planung der UAV-Flugroute und den darauf befindlichen Aufnahmestandpunkten der Kamera. Eine durchgefuhrte Fehlerabschatzung gibt Aufschluss uber die einzuhaltenden Genauigkeiten, vor allem hinsichtlich der Positionsbestimmung von Kamera, Targets und der Targetreflexionen in den Heliostaten. Zudem wurde ein zur Durchfuhrung des Messverfahrens in der Praxis benotigter LED-Targetprototyp entworfen, mit dem bereits Versuche an echten Heliostaten durchgefuhrt wurden. Diese Arbeit ist als Vorstudie zu diesem neuartigen Heliostatmessverfahren anzusehen und dient als Grundlage zur noch erfolgenden, vollstandigen Umsetzung in die Praxis. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://elib.dlr.de/122853/1/MasterThesisLewinHajer.pdf |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
