Im Institut für Solarforschung des DLR tragen die Wissenschaftlerinnen und Ingenieure mit ihren Arbeiten dazu bei, eine umweltfreundliche Energieversorgung technisch und wirtschaftlich zu ermöglichen. In der Abteilung Solare Kraftwerkstechnik betreiben wir experimentelle und rechnergestützte Forschung, Entwicklung und Erprobung für das intelligente und weitgehend autonome Solarturmkraftwerk der Zukunft. Die Wissenschaftlerinnen und Ingenieure nutzen bereits heute Simulationen als operative Grundlage des Kraftwerksbetriebs. Künstliche Intelligenz (KI) spielt dabei eine immer größere Rolle.

In einem Turmkraftwerk konzentrieren eine Vielzahl von zweiachsig nachgeführten Spiegeln, sogenannte Heliostate, das einfallende Sonnenlicht auf einen Strahlungsempfänger, der auf einem Turm angebracht ist. Jeder dieser Heliostate hat dabei individuelle Fehler, welche dazu führen, dass der angestrebte Zielpunkt nicht ideal getroffen wird. Um diesen Fehlern entgegenzuwirken muss der Heliostat regelmäßig kalibriert werden. Dafür wird bisher ein physikalisches Geometriemodell des Heliostaten mithilfe der Abweichung vom designierten Zielpunkt erstellt. Dieses bildet den realen Heliostaten aber nicht vollständig ab und nutzt ausschließlich den Schwerpunkt des Brennflecks.

Ihre Aufgabe ist es das physikalische Geometriemodell durch das Modell eines Neuronalen Netzes zu ersetzen. Dieses ist in der Lage weitere Geometriefehler sowie zeitliche Fehler des Heliostaten, die beispielsweise durch Alterung entstehen, abzubilden. Hierfür verwenden Sie ein Simulationsmodell basierend auf einem differenzierbarem Raytracer, welchen Sie gemeinsam mit unserem Team aus Wissenschaftlerinnen und Ingenieuren weiterentwickeln. Beim Raytracing werden tausende einzelner Lichtstrahlen verfolgt. Der differenzierbare Charakter dieses Raytracers ermöglicht die Invertierung des Problems.

Zum Abschluss Ihrer Arbeit werden Sie das datenbasierte Geometriemodell durch eigene Experimente am Solarturm in Jülich validieren. Gemeinsam mit unserem Team bringen Sie so den differenzierbaren Raytracer in die Anwendung.