Virtual Solar Field (VSF) ist eine vom DLR entwickelte Software zur Simulation von Parabolrinnen-Solarfeldern. In Parabolrinnen-Kraftwerken bündeln Hunderte von Reihen von Parabolspiegeln (sogenannte Kollektoren) das Sonnenlicht und konzentrieren es auf ein Wärmeträgermedium, wodurch Temperaturen von bis zu 550 Grad Celsius entstehen. Die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen kann beispielsweise durch Verbesserungen der Solarfeldsteuerung und der Betriebsstrategien weiter erhöht werden. Eine Möglichkeit, solche Verbesserungen zu erreichen, ist die Erhöhung des Anteils der gesammelten Solarenergie durch die Reduzierung von Defokussierungsereignissen während des Anlagenbetriebs. Darüber hinaus spielen Temperaturabfälle und Druckschwankungen im Rohrnetz und in den Antrieben eine entscheidende Rolle.
Um die Vorteile solcher Verbesserungen zu entwickeln und zu bewerten, ist eine genaue Darstellung des Verhaltens des Solarfelds unter realistischen Bedingungen erforderlich. Dies kann entweder durch Tests an bestehenden Kraftwerken oder durch detaillierte Modellierung und Simulationen erreicht werden. Die Betreiber kommerzieller Kraftwerke zögern oft, neue Strategien während des normalen Betriebs zu testen, um die geplante Leistungsabgabe und den Energieertrag der Anlage nicht zu beeinträchtigen. In diesen Fällen bietet das Virtuelle Solarfeld (VSF) besondere Möglichkeiten, neue Verfahren zur Verbesserung des Anlagenertrags zu testen, bevor sie in kommerziellen Kraftwerken eingesetzt werden.
Die VSF-Simulationssoftware kann große Solarfeldsysteme mit mehr als 1000 Kollektoren simulieren. Sie modelliert die Mehrfachleitungen und Kollektoren separat. Zeitabhängige Massen- und Energiebilanzen werden für jedes Strömungselement berechnet und die individuelle Massenstromverteilung in den parallelen Kreisläufen wird durch einen hydraulischen Systemlöser berechnet.
Das Virtuelle Solarfeld ist in der Lage, sowohl räumliche als auch zeitliche Variationen der Sonneneinstrahlungsdaten zu berücksichtigen und liefert eine genaue Darstellung des Solarfeldverhaltens, z.B. der Kreislauf-Austrittstemperaturen, unter solchen Bedingungen. Mit einem solchen Werkzeug können Regelungs- und Betriebskonzepte getestet und die Anlage unter realistischen Solarbedingungen virtuell beobachtet werden. Das virtuelle Solarfeldmodell kann über eine TCP/IP-Verbindung mit einer Feldsteuerungssoftware gekoppelt werden, um die Steuerungsstrategien zu testen.
Das Modell kann auch als virtuelle Testplattform mit den folgenden wichtigsten Merkmalen verwendet werden:
Fakten zur Software:
Die VSF wird derzeit aktualisiert, um ihre öffentliche Verbreitung zu ermöglichen. Eine kostenlose Testversion der Software ist ebenfalls vorgesehen. Zu diesem Zweck werden die Software-Schnittstellen aktualisiert und implementiert und eine vollständige Dokumentation zur Verfügung gestellt. Die Aktualisierung basiert auf den Anforderungen potenzieller Nutzer, die durch direkte Befragungen und Tests vor Ort ermittelt wurden. Darüber hinaus wird die Benutzerfreundlichkeit der Software durch Testfälle mit ausgewählten Kunden überprüft, die den potenziellen Kunden auch erste praktische Erfahrungen vermitteln. Mögliche Anwendungen: