Forskare har utvecklat en prototyp för kalibrering av ett helt solfält på en enda natt, rakmånader utanför det nuvarande kalibreringssystemet för stora koncentrerade solkraftverk (CSP) tornverk.

I torn -CSP:er, ett omgivande solfält med tusentals heliostater (specialiserade speglar) måste kontinuerligt och exakt reflektera koncentrerat solljus på en tornmottagare på avstånd upp till 1, 600 meter när solen spårar över himlen. Den nya innovationen som rapporterats av forskarna tillämpar artificiella visuella digitala system för att exakt se målet med pixelpunktsnoggrannhet via digitalkameror integrerade i var och en av heliostaterna, gör det möjligt att kalibrera ett helt solfält på bara några timmar.

"Med vårt visuella kalibreringssystem, vi kan säkerställa spårningsnoggrannhet för anläggningens livslängd, eftersom vi kan kalibrera varje kväll, "sa Marcelino Sanchez, som leder avdelningen för solvärme vid Spaniens Centro Nacional de Energías Renovables (CENER). Sanchez presenterade innovationen på den 23:e SolarPACES årliga konferensen i Chile i en presentation med titeln Scalable Heliostat Calibration System.

Från hårdvara till mjukvara

Alla CSP -anläggningar använder datoriserade system för att berätta för var och en av tusentals enskilda heliostater i ett solfält hur man rör sig, med servomotorer som exakt styr deras rörelse. Varje heliostat håller sin egen solreflektion fokuserad på tornmottagaren när solen rör sig över himlen och när säsongen ändras.

Dock, under verkliga förhållanden, enskilda heliostater kan bli något felriktade när den omgivande terrängen lägger sig på grund av miljöförhållanden eller avlägsna jordbävningar. Eftersom heliostatik måste förbli exakt på milliradian (mrad) -nivå för att leverera det exakta solflödet som behövs, att träffa märket utan att överhettas mottagaren, mycket forskning har gjorts för att förbättra kalibreringsnoggrannheten.

En översyn 2009 sammanfattade tidigare forskning. På SolarPACES2017, forskningsanläggningarna som presenterar papper om heliostatskalibrering ingår, bland andra, PSA-CIEMAT, NREL, DLR, och Cyperns institut. Användning av kameror är inte ovanligt. Till exempel, BrightSource Energy använder pinhole -kameror vid mottagaren för att möjliggöra korrekt riktning av heliostaterna.

"I princip, heliostater behöver inte omkalibreras; du kalibrerar dem under installationen, "sa Sanchez." Men för alla dessa små feljusteringar som kan uppstå under anläggningens livstid, Det är en klar fördel om du kan kontrollera den exakta positionen snabbt och när som helst. "Med denna innovativa metod, det är möjligt att inte bara fastställa positionen utan den exakta kinematiska modellen för varje heliostat under verkliga arbetsförhållanden.

Minska kostnaderna för solfält

"Ett mål för oss var att försöka minska kostnaden för spårningssystemet som idag är den mest kostsamma delen av heliostatsystemet, "Sanchez förklarade." Så tanken här är att försöka minska kostnaden per kvadratmeter. Så vi flyttade kostnaden från hårdvaran till mjukvarusystemet. "Heliostatistik behöver inte vara lika robust och dyrt.

Med nattkalibrering möjlig genom små, massproducerad elektronik, heliostatistik kan bli billigare. Cristóbal Villasante, som leder forskning om förnybar energi om intelligent robotik och mekatroniska system på IK4-Tekniker samarbetade med Sanchez för att utveckla systemet.

"Det finns två huvudsakliga fördelar med vårt system, ”Villasante summerade.” Det ena är att vi kan kalibrera systemet automatiskt, så att vi kan minska idrifttagningstiden och anläggningskostnaderna. Och två är att om du kan kalibrera väldigt ofta kan du minska kraven på långsiktig stabilitet så att du inte behöver så starka system, som kan vara mycket billigare och ändå uppnå samma noggrannhet, så vi kan använda billigare heliostat. "

Utvecklingen använder en form av artificiell syn för CSP -solfältskalibrering. Små infraröda lampor är placerade på olika punkter runt solfältet, och kameran orienterar sin heliostats position i förhållande till ljusen. Detta förfarande ger den information som behövs för att beräkna den verkliga kinematiska modellen för varje heliostat.

"Sensorerna i de vanliga synliga kamerorna är känsliga för det nära infraröda. Vi använder ett filter och tar bort den synliga delen av spektrumet, "sa Sanchez, som tillägger att de kan upptäcka positionen med en felfrekvens på 0,22 mrad. En mrad är 0,057 ° av en grad. "Att tända och stänga av ljuset gör det väldigt enkelt att identifiera i vilken pixel vi har det."

Via kameran, systemet kan exakt avgöra var heliostatiken är riktad. Processen sparar datortid och resurser, gör ljusmålsidentifieringen snabb och enkel. "Genom att känna till heliostatmotorernas positioner och bearbeta de tagna bilderna, den exakta konfigurationen av heliostat, eller vad vi kallar dess "kinematiska modell" kan beräknas. Följaktligen, heliostat omprogrammeras för att korrigera eventuella fel och se till att solen reflekteras korrekt. "