Drohnen prüfen Solaranlagen: Konzept ausgezeichnet

QFly, ein beim Deutschen Zentrum für Luft– und Raumfahrt (DLR) entwickeltes System zur Qualitätskontrolle von solarthermischen Kraftwerken aus der Luft, hat den SolarPACES Technology Award 2018 bekommen.

Der Preis wurde im Rahmen der SolarPACES verliehen, einer jährlich stattfindenden Konferenz, bei der sich Wissenschaftler, Industrievertreter der solarthermischen Kraftwerksbranche sowie Interessenten aus Politik und aus NGO‘s austauschen. Die Solarpaces 2018 fand in Casablanca in Marokko statt, Kooperationspartner und Gastgeber im Land war die marokkanische Energieagentur MASEN. Das Messsystem QFly ermöglicht die Qualitätskontrolle von solarthermischen Kraftwerken mittels einer Flugdrohne. Herzstück des Systems ist die vom DLR entwickelte Analysesoftware der DLR-Ausgründung CSP-Services. Die Software QFly wurde für Anwender aus Industrie- und Serviceunternehmen entwickelt und kann unter Lizenz vom DLR-Technologiemarketing erworben werden.

10.000 Spiegel kontrollierbar gemacht

Solarthermische Kraftwerke stellen eine wichtige Komponente in einem nachhaltigen Energiemix dar, da sie in der Lage sind, Solarenergie thermisch zu speichern und Stunden oder Tage später ins Netz einzuspeisen. In solarthermischen Parabolrinnenkraftwerken konzentrieren spezielle Spiegel die Solarstrahlung auf einen Wärmeempfänger, in dem ein Wärmeträgerfluid die Solarstrahlung aufnimmt und in Hochtemperaturwärme umwandelt. In einem angeschlossenen Dampfkraftwerk wird das bis zu 400 Grad Celsius heiße Wärmeträgerfluid zur Erzeugung von Wasserdampf eingesetzt, der eine Dampfturbine zur Stromerzeugung antreibt.

Je höher die Wirkungsgrade im Kraftwerk sind, desto höher sind letztendlich die Erträge des Kraftwerks. Für den Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie ist die optische Qualität der Spiegeloberflächen entscheidend. Zu wissen, welche Spiegel hier Schwachstellen haben, ist daher für Kraftwerksbetreiber eine äußerst wertvolle Information. Bislang war es jedoch sehr zeitaufwändig, die optische Qualität der Spiegel zu vermessen. Die Überprüfung eines ganzen Kraftwerks mit bis zu mehreren 10.000 Spiegeln stellte eine fast unlösbare Herausforderung dar.

Mit der luftgestützten Messmethode QFly ist es den Forschern um Projektleiter Christoph Prahl gelungen, die Qualitätsüberprüfung der Solarkollektoren erheblich zu vereinfachen. „Bislang konnte die Qualität eines Spiegelfeldes nicht vollständig erfasst werden. Kraftwerksbetreibern bietet QFly nun die Möglichkeit selber Daten zu erheben und mit einer noch nie dagewesenen Genauigkeit das Feld zu überwachen und Verbesserungspotential zu nutzen“, sagte der Ingenieur.

Drohne erfasst ein Kraftwerk in vier Stunden

Die Drohne des QFly-Systems überfliegt nach einer vorgegebenen Route selbstständig das Solarfeld und erstellt Luftaufnahmen von den Kollektoren. Der Zeitaufwand ist dabei wesentlich geringer als bei einer Überprüfung am Boden: rund vier Stunden benötigt die Drohne für die Erfassung des Solarfeldes eines 50-Megawatt-Kraftwerkes. Die Analysesoftware berechnet aus den Bildern die Formtreue der Spiegel und ermittelt die Genauigkeit der Nachführung nach der Sonne. Die optische Leistungsfähigkeit wird in einer grafischen Darstellung durch einen Farbverlauf auf den Kollektoren visualisiert. Dieser erlaubt es dem geschulten Anwender mit nur einem Blick den Wartungsbedarf jedes Kollektors zu ermitteln und etwaige Probleme an der Konstruktion ausfindig zu machen.

52 Prozent Erneuerbare Energien in Marokko

Das Gastgeberland der diesjährigen SolarPACES Konferenz Marokko ist Vorreiter im Bereich der erneuerbaren Energien in der MENA-Region (Middle East North Africa). Bis zum Jahr 2020 will das Land 42 Prozent seines Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen decken. Zehn Jahre weiter soll dieser Anteil sogar bei 52 Prozent liegen.

Der marokkanische Minister für Energy und Bergbau und nachhaltige Entwicklung Aziz Rabbah lud die SolarPACES-Mitglieder in seiner Begrüßungsansprache zu einer intensiveren Forschungs- und Entwicklungskooperation mit marokkanischen Partnern ein. Marokkos Vorzeigeprojekt ist der Kraftwerkskomplex Noor, mit den solarthermische Kraftwerke Noor 1 bis Noor 3 und dem Photovolotaik-Park Noor IV. Im Noor Solarplan verankert ist das Ziel von 2.000 Megawatt Leistung aus erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2020. Dazu wird der solarthermische Teil des Noor-Komplexes 510 Megawatt beisteuern.

Der große Vorteil der solarthermischen Kraftwerke sind die angeschlossenen Speicher, welche auch nachts oder bei Bewölkung Hochtemperaturwärme zur Stromerzeugung bereitstellen können. Marokko nahm 2016 Noor 1 ans Stromnetz, Noor 2 folgte im Januar 2018, aktuell laufen die abschließenden Tests der dritten CSP-Anlage Noor 3, Marokkos erstem Solarturmkraftwerk. Der Photovoltaik-Teil Noor IV soll ebenfalls noch 2018 fertig gestellt werden.

Ein zweiter großer Solarkomplex befindet sich kurz vor dem Vertragsabschluss, teilte der Präsident der marokkanischen Agentur für nachhaltige Energien (MASEN) Mustapha Bakkoury auf der SolarPACES Konferenz mit. Das Projekt Noor-Midelt, dessen Entwicklung die Weltbank mit 125 Millionen US-Dollar Finanzierung unterstützt, wird PV- und CSP-Technologie in zwei Hybridkraftwerken integrieren. Aus der Kombination der Vorteile beider Technologien erwartet Marokko weitere erhebliche Kostensenkungen für solarthermischen Strom.

500 Teilnehmer auf SolarPACES

Robert Pitz-Paal, Vorsitzender des SolarPACES Technological Cooperation Programms und Direktor des DLR Instituts für Solarforschung zieht eine positive Bilanz der SolarPACES 2018: „Mit rund 500 Teilnehmern und mehr als 500 Beiträgen aus Forschung und Industrie war die SolarPACES in diesem Jahr erneut das größte und wichtigste internationale Forum für Wissensaustausch und Vernetzung im Forschungsgebiet konzentrierende Solartechnologien. Mich freute es besonders zu hören, dass auch unabhängige Energieberater wie Bloomberg der CSP-Technologie ein großes Potenzial gegenüber PV- Batterie-Systemen einräumen.“

Auf den Fotos, die Qualitätskontrolle für Solarkraftwerke aus der Luft: QFly kann Spiegelfelder von Solarkraftwerken auf ihre Ausrichtung und Formtreue überprüfen; Besuch beim DLR-Stand auf der Solar Paces Konferenz in Rabat, Marokko (v.l.n.r.): Badr Ikken, Director General IRESEN, Aziz Rebbah, Energieminister Marokko, Thomas Altmann, Vizepräsident Technologie, ACCWA Power. Prof. Robert Pitz-Paal, Leiter DLR-Institut für Solarforschung.