Vermessung aus der Luft mit QFly
QFly nutzt eine mit spezieller Software ausgestatte Drohne, um durch luftgestützte Bildaufnahmen detaillierte Informationen über ein Solarfeld bereitzustellen.
Der optische und thermische Wirkungsgrad von Parabolrinnen-Solarfeldern hängt ab von der Funktion und dem Zustand ihrer Komponenten wie Konzentrator, Absorber und Nachführung. Das Institut für Solarforschung entwickelt Messmethoden, um den Zustand der Komponenten in bestehenden Kraftwerken zu bewerten.
Für die Optimierung des Feldes und die Lokalisierung von Problemstellen ist es unabdingbar, eine vollständige Übersicht der optischen Eigenschaften des Solarfelds zu erstellen. QFly liefert sowohl Informationen über die geometrischen als auch die optischen und thermischen Eigenschaften des Solarfelds.
QFly besteht aus drei sich ergänzenden Messmethoden:
- QFly-HighResolution: Mit dieser auf dem TARMES Prinzip basierenden Methode lassen sich mit hoher räumlicher Auflösung die Spiegelform und die Position der Receiver bestimmen.
- QFly-Survey: QFly-Survey liefert aus großer Höhe (120 Metern) ähnliche Ergebnisse in geringerer Auflösung sowie zusätzlich Informationen über die relative Ausrichtung einzelner Module.
- QFly-Thermo: Das Verfahren dient dem Screening von Wärmeverlusten und ist insbesondere hilfreich zur Detektion von Receivern mit defekter Vakuumisolierung.
Die mithilfe von QFly-Survey identifizierten Kollektoren können durch den gezielten Einsatz von QFly-HighResolution effizient einer hochaufgelösten Analyse unterzogen werden. Diese hochpräzise Messung liefert die Spiegelform (RMS < 0,1 mrad) des Konzentrators sowie relativ dazu die Position der Receiverrohre bzw. ihrer Lageabweichung von der Fokallinie (RMS < 1 mm).
Die Anwendung von QFly-Survey dient der allgemeinen Charakterisierung großer Solarfelder. Dabei wird aus etwa 120 Metern Flughöhe eine Serie von Bildern aufgenommen, die es ermöglicht, jeden einzelnen Kollektor auf mögliche Defizite bei Spiegelform, Modul-Ausrichtung, Torsion oder Tracking-Abweichungen zu untersuchen. Innerhalb weniger Stunden lässt sich so ein komplettes kommerzielles Kraftwerk vermessen und charakterisieren. Einzelne Kollektoren mit besonders auffälligen Eigenschaften werden in diesem Rahmen identifiziert und später gezielt untersucht.
QFly-Thermo dient dem automatisierten, GPS-referenzierten thermischen Screening der Receiver. Defekte oder beschädigte Receiver sowie Rohrleitungsabschnitte mit übermäßigen Wärmeverlusten können damit im Solarfeld lokalisiert werden.
QFly wurde als Softwareprodukt lizenziert und findet in der Industrie breite Anwendung. So bieten beispielsweise die Firmen CSP Services und Volate auf Basis des QFly-Codes Charakterisierungen und Dienstleistungen für kommerzielle Solarthermische Kraftwerke und Photovoltaik-Parks an.
Die Funktionalität des ursprünglichen QFly-Codes wurde innerhalb des DLR inzwischen im Rahmen der sogenannten Optical Measurement Toolbox (OMTool) refaktoriert. Neben der Charakterisierung von Parabolrinnen-Solarfeldern lassen sich auf Basis des OMTools auch weiterführende Auswerteroutinen entwickeln, etwa zur Untersuchung und Bewertung von Heliostatenfeldern in solaren Turmkraftwerken. Forschende analysieren beispielsweise, wie sich falsch orientierte Heliostate mithilfe luftgestützter Messungen und unter Einsatz künstlicher Intelligenz möglichst effizient identifizieren und deren Fehlstellungen korrigieren lassen. Zudem kann die Funktionalität des OMTools dazu verwendet werden, die Geometrien von Photovoltaik-Parks zu charakterisieren und so als Grundlage für weiterführende Analysen zu dienen, etwa zur Bewertung der Verschmutzung von Photovoltaik-Modulen.